Istituto Statale di Istruzione Superiore Paolo Carcano

Proseguo dal messaggio precedente, dato che una regola è quella di non mettere paginate troppo lunghe in un blog. Ah, a proposito, l'articolo del lincamento qui sotto è tutto in italiano, e quindi anche quei due o tre di voi che sono ancor un po' ruvidi con l'inglese scientifico potranno leggerlo con maggiore facilità .

=>> Come ottenere idrogeno da energia solare senza aumentare i danni all'ambiente?

È un tema bello tosto. Sapete che molto spesso si propone l'uso dell'idrogeno come vettore di energia. Ho detto “vettore”, nel senso di “trasportatore”, non certo come “fonte” di energia perché una delle prime cose che dovrebbero imparare i chimici (e non sono loro!!!) è che possiamo ricavare energia da molecole di H2 se le facciamo reagire, per esempio con l'ossigeno atmosferico, ma per ottenere quelle molecole dobbiamo spendere decisamente più energia di quella che poi ne possiamo ricavare. Parafrasando un famoso film, “è la termodinamica, bellezza, e tu non puoi farci niente”.

Anni fa, per tre successive edizioni, l'Università dell'Insubria mi aveva incaricato di un progetto didattico e di orientamento che svolgevamo al Monnet di Mariano e cui erano invitati a partecipare studenti di altre scuole superiori. Si chiamava, con non immensa fantasia, “Idrogenialità”.  Il concetto era: proviamo a studiare come si possa produrre idrogeno gassoso utilizzando, per esempio, celle fotovoltaiche, e poi come utilizzare questo gas all'interno di celle a combustibile, più o meno come quelle che vengono montate a bordo dei veicoli elettrici.

Il progetto era piaciuto molto, e se ci fossero stati sufficienti finanziamenti sarebbe stato bello svilupparlo ulteriormente e ripeterlo magari in altre forme, perché consisteva nel creare una specie di “squadra speciale” di giovani ricercatori che, per quattro ore ogni pomeriggio, tutti i cinque pomeriggi di una settimana, si ritrovavano in un laboratorio a dover progettare, sperimentare, seguire, descrivere, modificare esperimenti che servivano a un unico scopo comune, imparando anche a coordinare il proprio lavoro, a documentarlo in maniera più esatta possibile su dei veri quaderni di laboratorio da ricerca industriale, eccetera (ehm... altro che certe "tesine", vero?)

Delle celle a combustibile, tanto per dare un'idea, ne ho invece parlato non molto tempo fa in 2C2; qualcuno potrà ricordare la vicenda della missione lunare Apollo 13, raccontata in un bel film, che aveva reso famose queste sorgenti di energia anche al grande pubblico.

Torniamo al nostro riferimento: conoscete il concetto di “ciclo di vita” di un prodotto o di una tecnologia industriale, credo? Consiste nel considerare qualitativamente e quantitativamente tutti gli effetti che ci sono sull'ambiente (termine usato nel senso esatto che ha in chimica fisica ed in ecologia applicata, non in quello colloquiale e generico) per la produzione, l'uso e lo smaltimento finale di qualche cosa, secondo l'idea “dalla culla alla bara”.

Il discorso è che se facciamo una analisi del ciclo di vita (LCA) delle attuali celle fotovoltaiche, si vede che sostanzialmente consumano più energia di quella che riescono a produrre, e di conseguenza possiamo decidere di usarle per diversi motivi, ma non certo per ridurre il fabbisogno globale di energia che deve essere ottenuta, per esempio, dal petrolio, dal carbone, dal nucleare. E del relativo inquinamento, s'intende. Anche se, per fortuna, con i materiali più recenti questo bilancio negativo è un po' migliorato.

Analogamente, è chiaro fin dall'origine che l'analisi del ciclo di vita per l'uso dell'idrogeno come vettore di energia (combustibile in un inefficiente motore a scoppio, o anche in una molto più efficiente cella elettrochimica) è, più che negativa, disastrosa : il rendimento energetico globale è fortemente negativo, le dispersione di idrogeno sarebbero pesantissime soprattutto se questo dovesse essere generato e trasportato a lunghe distanze come si fa con la benzina (ricordiamoci che H2 è uno dei peggiori distruttori dello strato di ozono della stratosfera!), e non da ultimo i materiali che servono per produrre le celle a combustibile spesso e volentieri sono costosi, portano a pesanti sfruttamenti di alcune aree minerarie (con tutti i risvolti ambientali e sociopolitici), una volta rilasciati danneggiano l'ambiente, eccetera.

La ricerca scientifica ci insegna che, come una salita vista dall'alto assomiglia a una discesa , un problema visto da punto di vista scientifico e creativo diventa un'opportunità: per questo, tra l'altro, aveva avviato quel progetto didattico e continuo a credere che sia necessaria molta ricerca in questi settori.

In questo articolo nel link si vede come si può fare un salto in avanti utilizzando nuovi tipi di catalizzatori fotovoltaici: per i nostri aspiranti chimicastri questo riguarda “conoscenze e competenze” in elettrochimica, termodinamica, cinetica, biochimica inorganica, scienza dei materiali, analisi e altre cinque o sei “materie”.

Non da ultimo, per queste ricerche è importantissimo avere quelle competenze che noi (e quasi solo noi!) studiamo nei corsi a indirizzo tintoriale e del colore, perché evidentemente l'interazione della luce con la materia è... quella cosa lì, sia che la usiamo per tingere una pezza, sia che la usiamo per risolvere i problemi energetici del mondo!

Oltre tutto, come sanno anche i miei amici di quinta tessitura che l'anno scorso ci hanno lavorato nel progetto sulla canapa, oggi come oggi stanno già diventando materiali tecnologici dei filati capaci di comportarsi da generatori fotovoltaici, con cui realizzare dei tessuti per i quali la parola smart sarebbe già troppo poco.

...a quando un premio Nobel diplomato al Setificio? datevi una mossa, no?

Ciao, alla prossima (e scrivete qualcosa anche voi!)