Energia dal Sole (e non solo)

“Ma tutto questo calore che ci viene dal Sole non può essere utilizzato per risolvere i problemi energetici dell'uomo?”. La domanda ingenua che mi pose mio nipote era, evidentemente, collegata al suo problema di fare rifornimento energetico per la sua moto (e mi chiedeva, perciò, implicitamente un prestito...), ma non era del tutto peregrina. Lo sapete che, in un solo minuto, il Sole ci invia qui sulla Terra più energia di quanta tutti gli uomini possano consumare in un anno in carburanti fossili? Una quantità spaventosamente grande: ma dove va a finire tutta questa energia?

 

 

Circa lo 0.1% viene utilizzata dalle piante (sia coltivate che non) per la loro fotosintesi, e viene poi da noi utilizzata, indirettamente, come nostro “carburante”, sotto forma di grano, frutta, vegetali, ecc., o anche come cibo per gli animali, che producono la carne che poi mangiamo.

Recentemente, però, si è provveduto anche ad un altro utilizzo di tale parte di energia solare immagazzinata nelle piante: è infatti in espansione una parte di agricoltura che si dedica a produrre biocombustibili, come l'olio di palma, o etanolo dalla canna di zucchero e dal mais. Su questo versante, però, non c'e' da farsi molte illusioni, poiché ci sono pesanti limitazioni “tecniche”, dovute alla limitata estensione delle terre coltivabili (che comunque poi serve anche a produrre cibo) e alla quantità di acqua a disposizione per innaffiare le piante. Magari, però, queste limitazioni potrebbero ridursi se si trovassero altri prodotti non mangiabili, come per esempio trucioli di legno, erba tagliata o altro.

Una gran parte dell'energia solare catturata dalle piante, però, non rimane immagazzinata in esse, ma viene rilasciata nell'atmosfera sotto forma di anidride carbonica. Un'altra piccola parte, invece, riguarda le piante che “muoiono” in un ambiente povero di ossigeno: quando sono seppellite, su scale temporali di milioni o centinaia di milioni di anni esse vengono convertite da calore e pressione in quei combustibili fossili (petrolio, carbone, gas naturale, ecc.) di cui si diceva sopra. Le loro disponibilità sono, ovviamente, limitate, e il loro uso produce una quantità abnorme di anidride carbonica rilasciata in atmosfera che ritarda il raffreddamento del nostro pianeta, producendo il ben noto riscaldamento globale.

L'energia solare, però, non viene immagazzinata solo dagli organismi viventi, ma una parte di essa viene anche assorbita dall'atmosfera e dagli oceani, e le centrali idroelettriche o le turbine eoliche sono un modo per poter immagazzinare tale energia. L'energia idroelettrica, però, che si utilizza largamente già da decenni, produce anch'essa alcuni problemi, legati soprattutto all'interramento e al danneggiamento dell'ecologia acquatica.

Recentemente si è andato affermando anche un altro modo per catturare l'energia solare, usando sia metodi fotoelettrici, in cui dei materiali semiconduttori trasformano direttamente l'energia solare in energia elettrica, che metodi fototermici, che consistono principalmente nella focalizzazione dei raggi solari in modo da vaporizzare fluidi (tipicamente acqua) che poi azionano turbine che producono elettricità. Tali metodi, però, sono al momento poco efficienti (e quindi molto costosi), per cui occorre ancora aspettare altri risultati dalla ricerca in tale campo, prima di utilizzarli.

Tutti questi effetti derivanti, direttamente o indirettamente, dal nostro Sole sono solo quelli prodotti continuamente oggi dal flusso di radiazioni elettromagnetiche che ci giungono da esso. Tuttavia, risorse energetiche della Terra – derivate indirettamente dal Sole – sono anche quelle depositate su di essa al tempo della sua formazione (circa 4 miliardi e mezzo di anni fa), o subito dopo. La sua energia gravitazionale, infatti, si convertì allora in energia termica, e poiché un corpo roccioso (come, appunto, la Terra) impiega parecchio tempo a raffreddarsi, molta di tale energia è intrappolata ancora all'interno del nostro pianeta. Il centro della Terra, ad esempio, ha una temperatura comparabile a quella che esiste sulla superficie del Sole, e una piccola parte di tale energia termica è intercettata come energia geotermica.
Nelle zone interne della Terra, però, vi sono anche altre fonti di energia prodotte dalla radioattività, poiché molti nuclei radioattivi (come per esempio l'isotopo uranio-238) hanno una vita media all'incirca uguale all'età della Terra, per cui ancora contribuiscono al suo “riscaldamento”. Nuclei di atomi che possono essere convertiti in nuclei di atomi stabili (mediante i processi di fissione o di fusione nucleare) furono, infatti, depositati sulla Terra durante la sua formazione, e possono contribuire anch'essi alle risorse energetiche del nostro pianeta, sia naturalmente (come detto sopra) che artificialmente, nelle centrali nucleari che producono energia dalla fissione nucleare dell'uranio o da altri elementi.

Siamo, dunque, molto “ricchi” in energia ma, evidentemente sappiamo sfruttare poco bene tale ricchezza. E con questo, il nipote capì che doveva trovare da qualche altra parte la sua... fonte energetica. Per questa volta, almeno, la scienza mi ha permesso di risparmiare un po' di soldi!

S. Esposito, fisico