Mentre il petrolio scambia a circa 75 dollari/barile e le stime aggiornate dell’AIE (Agenzia Internazionale per l’Energia) indicano che entro la fine dell’anno la domanda potrebbe superare l’offerta, un numero crescente di casa di investimento che ritiene plausibile un approdo del prezzo dell’oro nero alla tripla cifra (I prezzi del petrolio viaggiano verso i 100 dollari al barile? | WisdomTree Europe) Risulta sempre più chiaro che la transazione verso fonti energetiche rinnovabili necessiterà, oltre che di risorse, di un lungo periodo di tempo (almeno un decennio) durante il quale il sistema globale dovrà continuare a fare i conti le fonti fossili. Oppure no?

In effetti c’è una fonte energetica pulita che potrebbe sconvolgere il mercato globale dell’energia: la fusione nucleare. Si tratta di sogno che dura dalla metà del secolo scorso, che però non ha ancora trovato la sua realizzazione. Vediamone i motivi e perché potrebbe essere arrivato il momento tanto atteso. Partiamo dalla comprensione del processo fisico: nella fusione nucleare due nuclei atomici si fondono, unendosi tra loro (ENEA-Fusione: Cos’è la Fusione?)

È il processo inverso della fissione nucleare, utilizzato nelle attuali centrali atomiche. La fusione nucleare è invece la modalità di funzionamento energetico del Sole. Si verifica soltanto in particolari circostanze ambientali: quando la pressione e la temperatura sono molto alte. In natura queste condizioni le riscontriamo all’interno delle stelle, dove un enorme massa di gas idrogeno è concentrata in uno spazio ridotto dalla forza di gravità.

Dalla fusione si libera una grande quantità di energia: nelle stelle questa energia viene trasmessa dai raggi solari in ogni direzione. Da decenni si sta tentando di realizzare dei reattori nucleari a fusione. Si tratta di centrali termoelettriche che sfruttano il principio fisico della fusione nucleare per produrre energia elettrica. Nei reattori sperimentali a fusione si utilizzano come combustibili due isotopi dell’idrogeno, il deuterio e il trizio.

In un reattore a fusione gli isotopi di idrogeno sono sottoposti a correnti elettriche intense per raggiungere temperature elevatissime, qualche milione di gradi centigradi. Così facendo, gli elettroni si staccano dagli atomi di idrogeno e si ottiene il plasma in modo artificiale. A queste temperature qualsiasi struttura fonderebbe; per questo motivo il plasma viene confinato nel vuoto, dentro un campo magnetico.

Non mancano però le difficoltà tecnologiche per creare una fusione nucleare in laboratorio, che abbia un bilancio energetico positivo. Per far avvicinare due nuclei di idrogeno tra loro e innescare una fusione nucleare in modo artificiale, è infatti necessario consumare una grande quantità di energia, superiore a quella ottenuta dalla fusione stessa, circostanza che rende di fatto non conveniente tale utilizzo.

Questo è il motivo per cui la fusione nucleare è rimasta per decenni un sogno energetico irrealizzabile. Ma negli ultimi anni un numero crescente di iniziative si è concentrato su di essa, al fine di superare questo ostacolo, generando un bilancio energetico positivo. Tra di esse la più rilevante è Fusion for Energy (F4E) (https://fusionforenergy.europa.eu) la cui mission è “portare il potere del Sole sulla Terra”, come spiega Giulia Bonetti che è stata Internal Audit Capability trainee a F4E da ottobre 2018 a giugno 2019.

F4E è l’organizzazione dell’Unione Europea che gestisce il contributo a ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), il più grande esperimento scientifico sulla via dell’energia da fusione nucleare. Al progetto lavorano insieme scienziati di 35 Paesi, tra loro concorrenti quali Stati Uniti, Cina, Giappone, India, Corea del Sud, Russia ed Unione Europea. Ciò dà al progetto una straordinaria valenza globale. Nel sud della Francia, a Cadarache, essi stanno costruendo un gigantesco reattore da 25 miliardi dollari: il tokamak (nome e design russo).

Si tratta di una camera che utilizza un potente campo magnetico per contenere il plasma caldo. I magneti però hanno una performance migliore quando sono freddi, operando allo zero assoluto (-273,15 °C). Nel tokamak abbiamo quindi uno delle più grandi differenze di temperatura conosciute nell’universo in pochi metri di distanza (!). Alla realizzazione del tokamak stanno contribuendo un centinaio di aziende italiane, tra cui Fincantieri, Ansaldo Energia, Vitrociset che hanno acquisito oltre la metà dei 2.4 miliardi euro messi a gara in questa fase. La macchina di ITER ha un diametro di 30 metri, è alta altrettanto ed è il risultato del lavoro di 3.500 ricercatori, a cui l’UE contribuisce per il 50% in termini di fondi e componenti. Alla fine del 2025 il tokamak dovrebbe iniziare a funzionare https://www.iter.org/mag/9/65, dimostrando la fattibilità tecnologica della fusione nucleare. Si tratta di un processo che, in caso di efficienza energetica, è destinato a rivoluzionare le fonti di energia nel nuovo millennio.

I vantaggi sono infatti molteplici, come spiega Giulia Bonetti: «In primo luogo il materiale necessario per la fusione, come deuterio e trizio, è presente abbondantemente in natura. Inoltre la fusione è una fonte energetica responsabile dal punto di vista ambientale, perché non emette gas ad effetto serra e non genera rifiuti a lungo termine. Infine, i reattori a fusione sono intrinsecamente più sicuri per la popolazione circostante in quanto se qualcosa non va il processo semplicemente si ferma (mentre nella fissione nucleare, come ben si sa, il problema è il controllo del processo, una volta innescato)». La conclusione di Bonetti è chiarissima: «L’energia prodotta ha il potenziale per integrare le energie rinnovabili fornendo elettricità di base. 60 kg di carburante per fusione possono fornire la stessa quantità di energia di 250.000 tonnellate di benzina». Il progetto sembra molto promettente, ma darà risultati fattibili? Le indicazioni provenienti dai grandi investitori privati fanno ben sperare. General Fusion, una start-up canadese finanziata da Jeff Bezos, sta realizzando un reattore Magnetized Tarrget Fusion (MTF). L’MTF è una tecnologia ibrida che combina alcune funzioni tipiche del confinamento magnetico (utilizzati nel tokamak) con altre funzioni del confinamento inerziale, una branca della fusione perseguita soprattutto negli Stati Uniti, dal Livermore Labs (Lawrence Livermore National Laboratory (llnl.gov)). General Fusion fa parte di una ventina di piccole aziende, tra cui la californiana Tae Technologies, la bostoniana Commonwealth Fusion System e la britannica First Light Fusion che sono emerse negli ultimi anni. In complesso, si stima che più di 1.1 miliardi dollari siano affluiti nei progetti che utilizzano le nuove tecnologie per lo sviluppo di reattori commerciali. Per anni la fusione nucleare è stata la tecnologia a cui “mancavano sempre vent’anni per la realizzazione”, in termini di messa in atto con un saldo energeticamente positivo. Il progetto F4E e l’ondata di capitali privati riflettono non solo l’urgenza di reperire fonti alternative rispetto ai combustibili fossili, ma forse anche la realizzazione del sogno di portare l’energia del Sole sulla Terra, ciò che lo scienziato Stephen Hawking definì la tecnologia più promettente per l’umanità.