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Trento
15 Febbraio 2019

L’energia del futuro? Solo Sole

Dal Sole arriva ogni giorno 10mila volte tutta l’energia che ci serve sulla Terra. Ma come immagazzinarla? Trasformandola in idrocarburi allo stato liquido, più facili da conservare e distribuire rispetto all’idrogeno. Il Laboratorio di Fisica atomica e molecolare del Dipartimento di Fisica è riuscito a produrre idrocarburi in modo “pulito” tramite la scissione dell’anidride carbonica in una scarica elettrica alimentata da energia solare. Più energia per tutti: una sfida globale a tutela dell’ambiente. UniTrento lancia la campagna 5 per mille 2019 a sostegno del progetto “Solo Sole”

Trento, 15 febbraio 2019 – (a.s.) Produrre, conservare e distribuire energia solare in quantità sufficienti per risolvere nel tempo i problemi mondiali di approvvigionamento. Quest’anno la campagna 5 per mille dell’Università di Trento chiede aiuto ai contribuenti per finanziare “Solo Sole”, il progetto green del Dipartimento di Fisica che punta dritto al cuore dei tanti problemi economici, sociali e ambientali che affliggono il nostro Pianeta. E propone di risolverli con l’aiuto di un unico grande motore di cambiamento: l’energia. Non quella prodotta dai tradizionali combustibili, ma quella che viene dal sole e che, con l’aiuto di tanta scienza e tecnologia e copiando un po’ dalla natura potremmo un giorno utilizzare per alimentare qualsiasi attività umana.
Energia per tutti, sempre disponibile
Cosa succederebbe se fossimo in grado di produrre ogni oggetto di consumo usando solo energia solare? Se ce ne fosse così tanta disponibile da non doverci più preoccupare di illuminare le nostre città, far funzionare le fabbriche, garantire i trasporti e l’accesso al cibo e all’acqua alla popolazione mondiale? Una disponibilità illimitata di energia in ogni parte del pianeta potrebbe forse porre fine a conflitti e tensioni geopolitiche e contribuire a risolvere i grandi problemi globali: fame, disparità economiche, inquinamento, sostenibilità.
Il Sole produce ogni giorno 10mila volte l’energia che ci serve sulla Terra per vivere, produrre e consumare, spostarci, riscaldarci, comunicare. Come fonte di energia è altamente democratica: è disponibile a tutti senza bisogno di essere distribuita. Ma è intermittente, quindi il suo utilizzo è limitato. Sappiamo infatti come catturarla, ma è difficile da immagazzinare per garantire continuità di notte o quando cresce la domanda di energia. Trasformare l’energia prodotta dal Sole in idrogeno tramite elettrolisi dell’acqua è una possibilità a cui si sta lavorando da tempo. Ma i problemi non mancano: l’idrogeno richiede grandi volumi, è complicato da stoccare e da trattare e va prodotto e usato localmente perché è problematico da distribuire in rete. 
Copiare la natura: un fulmine per convertire l’energia del Sole
Una soluzione innovativa potrebbe arrivare dall’osservazione della natura. Durante un temporale, il fulmine attraversa l’atmosfera e con la forza della sua scarica elettrica dissocia l’ossigeno e lo trasforma in ozono. Allo stesso modo, si può usare l’energia elettrica rinnovabile per produrre una scarica nell’anidride carbonica (CO₂) miscelata ad altri gas. Questa scarica dissocia la CO₂ e produce composti chimici e combustibili: gli stessi generati da fonti fossili. A differenza di questi, però, quelli prodotti riciclando CO₂ consentono di chiudere il ciclo del carbonio azzerando le nuove emissioni. Inoltre sono pronti per essere immagazzinati e distribuiti in modo efficiente e in grandi quantità. Questa idea, copiata dalla natura, permette di aggirare la produzione di idrogeno e convertire direttamente l’energia del sole (o di altre fonti rinnovabili come vento e acqua) in idrocarburi. Quindi, in energia per le nostre case e per le fabbriche, e in moltissimi beni di consumo. Un’elettrificazione dell’economia che cambierebbe la faccia del nostro pianeta.
La comunità scientifica sta guardando con interesse a questa nuova rivoluzione verde per i vantaggi che porterebbe. Niente più problemi di immagazzinamento dell’energia; riciclo continuo della CO₂ con riduzione dell’inquinamento; sviluppo e crescita compatibili e rispettosi dell’equilibrio ambientale e socio-economico del Pianeta. L’alto costo e l’inerzia nei confronti dei processi di riconversione, uniti all’abitudine consolidata all’utilizzo delle solite reti di approvvigionamento e agli equilibri di potere politici ed economici, hanno per il momento reso poco appetibile un cambiamento globale di mentalità. Ma il miglioramento tecnologico potrebbe invertire questa tendenza, mostrando come i vantaggi, anche in termini economici, siano maggiori rispetto all’investimento in combustibili fossili.
Dissociare la CO₂
Il primo passo per rendere economicamente più conveniente questo approccio è lavorare sul processo di dissociazione della CO₂ per renderlo ancora più efficiente. «Finora osservare il fenomeno di dissociazione durante l’esperimento in laboratorio è stato come guardare in una scatola nera. Impossibile misurare quanta CO₂ sia stata dissociata nella scarica», spiega Paolo Tosi, responsabile del Laboratorio di Fisica atomica e molecolare dell’Università di Trento. «Ma grazie a una tecnica innovativa di spettroscopia laser di nostra invenzione le cose sono cambiate. Questa tecnica diagnostica si basa sull’uso di uno stato quantistico come sensore. Proprio come un “agente sotto copertura”, la molecola “sensore” è sensibile all’ambiente circostante, ne capta tutte le informazioni utili. Osservando questa molecola, otteniamo informazioni indirette sul fenomeno di dissociazione che sta avvenendo all’interno. Lo possiamo misurare. È come se dell’evento girassimo un video a fotogrammi super ravvicinati, con altissima definizione».
Ma non è tutto. Il progetto di ricerca condotto dal gruppo di Paolo Tosi ha raggiunto un altro importante risultato: «Siamo riusciti a lavorare sulla durata delle scariche elettriche, raggiungendo impulsi di durata molto breve, circa 10 miliardesimi di secondo. Sono scariche brevi, molto più efficienti perché potenti. Questo dimostra che la tecnologia funziona. È possibile e potrà essere presto molto conveniente trasformare l’energia del sole in idrocarburi attraverso la dissociazione della CO₂. Ora dobbiamo lavorare per ingegnerizzare questo processo affinché possa essere realizzabile anche fuori dai laboratori. Là dove serve, dove splende il Sole».
La scommessa è dunque di portare questa tecnologia fuori dai laboratori per metterla a servizio del sistema economico e produttivo. Ma la strada è ancora lunga e per testare queste tecnologie e renderle disponibili al mercato c’è ancora molto da fare. Servono risorse per comperare attrezzature e investire nelle carriere di giovani ricercatori e ricercatrici. Per questo l’Università di Trento ha deciso di devolvere tutti i proventi dalla raccolta del 5per mille 2019 al progetto “” del Laboratorio di Fisica atomica e molecolare.

(a.s.)

Tutte le informazioni per aderire sono disponibili alla pagina web: www.unitn.it/cinquepermille