Innovazione

Energia elettrica prodotta con anidride carbonica

Alcune modifiche tecnologiche alle centrali elettriche permetterebbero di usare anidride carbonica al posto dell'acqua nel ciclo di produzione dell'elettricità.

I due terzi dell'energia elettrica consumata negli Usa è prodotta a partire da combustibili fossili, che bruciando generano il calore necessario a trasformare acqua in vapore, che aziona le turbine e a cascata gli alternatori delle centrali elettriche. In effetti questo è più o meno ciò che succede in tutti i Paesi industrializzati, e se citiamo qui gli Stati Uniti è solamente per via della eco che hanno proprio in questi giorni le dichiarate intenzioni di Donald Trump, presidente degli Stati Uniti, di negoziare o di uscire dagli accordi della COP21, la conferenza delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici del 2016.

Il presidente Trump deciderà per gli Usa, per il periodo del suo mandato, forse indifferente al giudizio del mondo. Gli "Usa", però, sono un'altra cosa: a questo Paese dobbiamo riconoscere (tra l'altro) una straordinaria capacità di innovare e di identificare indirizzi tecnologici sorprendenti. È il caso, per esempio, della proposta di usare l'anidride carbonica al posto dell'acqua per la generazione di energia elettrica, nel normale ciclo di produzione e con poche modifiche delle centrali esistenti.

L'anidride carbonica (la CO2) è un gas (a pressione e temperatura ambiente) che può essere portato ad alte temperature con minore energia rispetto all'acqua, che nel ciclo di produzione dell'elettricità deve anche cambiare stato, ossia passare da liquida a vapore (un gas, appunto). Per diventare vapore, l'acqua assorbe molto calore (energia, fornita dalla combustione di qualcosa), che in buona parte viene perso nel passaggio di stato. Con la CO2 non c'è ebollizione nè passaggio di stato (è già un gas): l'anidride carbonica viene scaldata e compressa finché non si comporta come un fluido supercritico, ovvero un fluido che ha alcune proprietà dei liquidi e alcune dei gas.

In questa condizione l'anidride carbonica ha la stessa densità di un liquido e la stessa tendenza a riempire gli spazi vuoti di un gas, e la maggiore densità rispetto all'acqua (0,469 g/cm3 contro 0,322 g/cm3) consentirebbe di usare usare turbine più piccole, migliorando così in parte anche l'efficienza del sistema.

Volendo semplificare al massimo, possiamo dire che l'idea è sì ancora quella di bruciare combustibili fossili per produrre elettricità, ma che parte della CO2 di questo e altri processi industriali può essere recuperato per un uso più nobile che non quello di super-riscaldare la Terra.

Costruire una turbina azionata da CO2 supercritica non è semplice, ma è alla portata delle nostre tecnologie e della produzione industriale, e bisognerebbe anche migliorare i controlli e le linee di calore e pressione, per evitare la condensa (acida). Tuttavia, le centrali esistenti potrebbero essere riconvertite a CO2 e ottenere anche un guadagno del 30% in efficienza, e il tutto senza rivoluzioni tecnologiche. Lo studio sulle turbine a CO2 è stato presentato a Science (sommario, in inglese).

Ha collaborato: Davide Lizzani

2 giugno 2017 Focus.it
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