L’atomo: necessario per un futuro pulito

Il dibattito sul nucleare si è riacceso nell’ambito UE nelle ultime settimane, in particolare con l’atto delegato della Commissione Europea del 2 febbraio che ha esplicitato i criteri tecnici per attribuire il bollino di attività sostenibile al nucleare. In Italia, il dibattito sul nucleare è fermo nonché argomento tabù: occorrerebbe rilanciarlo vista la crisi politica internazionale, il caro bollette, la dipendenza energetica e il rispetto degli obiettivi ambientali UE di neutralità climatica.

L’energia nucleare è sicura? L’energia nucleare è pulita? Come trattare le famigerate scorie? Quali vantaggi offre il nucleare di nuova generazione? Quali scelte di policy dovrebbero essere varate?
Queste sono le domande a cui la GLI Lombardia ha tentato di dare una risposta quanto più oggettiva possibile.

 

Chiunque di buon senso e che abbia a cuore la propria esistenza e quella dei propri cari si sarà almeno una volta interessato all’ambiente che lo circonda e a tutti i problemi connessi di cui si sente sempre più spesso parlare. La paura che il riscaldamento globale possa stravolgere la natura così come la conosciamo, vanificando gli sforzi che in tanti negli anni hanno cercato di preservare, è sempre più mainstream e oggetto di attenzione da parte del mondo civile, economico e politico. A dimostrazione di ciò, nel corso del tempo si sono fatte largo ideologie che contemplavano tetti ricoperti di pannelli solari e autostrade solcate da silenziose auto elettriche. Un crescente numero di attivisti ha iniziato a sostenere che i governanti di tutto il mondo avrebbero dovuto sussidiare fortemente in direzione delle fonti rinnovabili e che l’unico ostacolo alla realizzazione di un futuro green fosse di carattere politico. Si, perché secondo numerose fonti, tra cui la stessa OCSE, investire in energia pulita avrebbe generato milioni di posti di lavoro in un settore all’avanguardia e dal futuro roseo, formando nuove figure professionali indispensabili per il “domani”.

La realtà però smentì questa tesi. Negli Stati Uniti d’America, dove tra il 2009 e il 2015 sono stati stanziati circa 150 miliardi di dollari per progetti riguardanti le rinnovabili(1), si sono potuti constatare i seguenti fatti:

● l’elettricità prodotta dai pannelli solari installati sui tetti delle abitazioni costa circa il doppio di quella prodotta dalle cosiddette “Solar Farms”(2);

● le “Solar Farms” necessitano di un’enorme disponibilità di terreno su cui installare pannelli e/o turbine eoliche, oltre a km di collegamenti elettrici per collegare queste “fabbriche” di elettricità alle città più vicine, andando spesso incontro a malcontenti e opposizioni da parte delle comunità locali preoccupate per il deturpamento dell’ambiente e per la distruzione e l’allontanamento della fauna;

● le energie rinnovabili, così come le conosciamo, sono intermittenti, producono cioè energia quando possono ricavarne dal sole e/o dal vento. Circa il 10-30% del tempo totale in un anno. Il capacity factor dei pannelli solari, inteso come percentuale di energia prodotta rispetto alla quantità massima producibile, è pari in media al 18%, con punte massime del 25%, contro l’85% dei reattori nucleari(3), che risultano essere molto più efficienti.

Risulta evidente che non è possibile soddisfare il fabbisogno energetico sfruttando le sole energie rinnovabili.

Nonostante lo sviluppo tecnologico possa contribuire a migliorare l’efficienza e a ridurre i costi dei pannelli solari, due problemi rimangono infatti insormontabili:

● In futuro servirà sempre maggior spazio per costruire Farm dedicate alla produzione di energia, rendendo nel lungo termine insufficiente lo spazio dell’intero globo per soddisfare i bisogni della popolazione mondiale;

● Sole, vento, fiumi, maree, geotermia sono fonti di energia pulite e sempre disponibili, ma “fluide”, non costanti.

In conclusione, gli ostacoli più grandi all’utilizzo delle energie rinnovabili non sono di origine tecnica, né politica o economica.

L’ostacolo principale è dato dai vincoli che la natura stessa pone all’utilizzo di tali risorse.

Va inoltre considerato che il costo legato all’utilizzo di energia da fonti rinnovabili, empiricamente, tende ad aumentare, come testimoniato dall’andamento dei prezzi per KW/h (kilowattora). In Germania, leader mondiale nell’utilizzo massivo di energia green, il costo di un KW/h è passato dai 19,5 centesimi di Euro del 2006 ai 29,4 del 2018(4), un incremento del 50% circa, verificatosi in corrispondenza di un arco temporale in cui l’utilizzo di fonti rinnovabili è andato diffondendosi sempre di più nel Paese. Si potrebbe obiettare che è un dovere pagare un prezzo per un mondo più pulito per noi e per le generazioni future. Ma così non è. In Europa un altro Paese fa scuola sui prezzi dell’energia e sull’utilizzo di fonti green: la Francia. Ebbene il popolo transalpino produce circa il doppio di energia pulita rispetto alla Germania sopportando un costo per KW/h pari alla metà(5).

Come è possibile che i francesi paghino la metà e abbiano il doppio dell’energia della Germania? La risposta è data dall’energia nucleare, da cui essi traggono il 75% del totale del fabbisogno. L’atomo è la fonte di energia primaria anche perché, al contrario delle rinnovabili, genera energia disponibile 24 ore su 24 e 7 giorni su 7.

Tornando al buon senso di cui sopra, ci si potrebbe porre le seguenti domande:

● l’energia nucleare è sicura?

● l’energia nucleare è pulita?

● come trattare le famigerate scorie?

● quali vantaggi offre il nucleare di nuova generazione?

● quali scelte di policy dovrebbero essere varate?

L’energia nucleare è sicura?

Studi scientifici dell’autorevole Lancet hanno dimostrato come, da quarant’anni ad oggi, le morti dirette causate dall’energia nucleare siano 0(6).

In aggiunta a ciò, il celebre incidente di Chernobyl, evento praticamente unico nella storia, ha comportato un aumento nel numero di tumori alle persone nelle popolazioni colpite pari allo 0.05% in termini relativi, ovvero rispetto all’incidenza standard della malattia. Le morti indirette legate all’incidente sono pertanto nell’ordine delle poche centinaia. Analogamente, in occasione dell’incidente di Fukushima, nonostante un terremoto di nono grado della scala Richter ed il successivo tsunami abbiano danneggiato la centrale, la fuoriuscita di radiazioni e l’impatto sulla popolazione locale sono stati molto limitati.

Tutto ciò incorona l’atomo come la fonte di energia più sicura attualmente disponibile.

Persino l’energia eolica è più letale: sono state registrate fatalità legate alla manutenzione delle altissime turbine.

L’energia nucleare è pulita?

Secondo la World Health Organization (WHO), ogni anno 7 milioni di persone muoiono a causa dell’inquinamento atmosferico(7). Le centrali nucleari non emettono alcuna sostanza inquinante nell’atmosfera.

E per quanto riguarda l’impatto ambientale?

L’uranio, principale “carburante” per la produzione di energia nucleare, è un materiale molto denso energicamente parlando. Cosa significa? Che una quantità di uranio pari alle dimensioni di un cubo di Rubik è sufficiente a produrre energia per l’intera vita di un individuo. Inoltre, una centrale nucleare occupa uno spazio infinitesimale rispetto ad una Solar/Wind Farm, lasciando intatto l’environment circostante e non impattando su di esso con emissioni nocive.

Va inoltre sottolineato che la produzione di pannelli solari richiede l’utilizzo di 17 volte le risorse impiegate (cemento, calcestruzzo, vetro, acciaio ecc.) per una centrale nucleare. E’ sorprendente constatare come non esista ad oggi un vero piano di smaltimento dei pannelli solari quando, dopo 20-25 anni di attività, perdono di efficienza. Molti esperti del settore sono preoccupati da questo aspetto per niente semplice e trascurabile dell’energia solare. Cosa succede, già oggi, con gli scarti dei pannelli solari? Vengono spediti nei Paesi più poveri di Asia e Africa, insieme a molti altri rottami elettronici, per essere disassemblati, esponendo l’ambiente e la popolazione locali ad alti livelli di elementi tossici e altamente inquinanti(8) (piombo, cadmio, cromo ecc.) che non decadono in tossicità con il passare del tempo.

L’energia nucleare è l’unica fonte che non immette direttamente nell’ambiente materiali “di scarto”, al contrario delle altre fonti tradizionali che emettono fumi più o meno nocivi e residui.

Per questo motivo è ragionevole classificarla come un’energia pulita.

Come trattare le famigerate scorie?

Fino ad oggi siamo rimasti con l’immagine cinematografica delle scorie nucleari sepolte sotto terra, pronte a sversare materiale tossico nella natura dando forma ad un disastro naturale da un momento all’altro.

La realtà dei fatti è che col passare degli anni sono in corso di sviluppo, oltre a metodologie estremamente più efficienti per la produzione di energia, anche nuovi modelli fisici per lo stoccaggio e il riutilizzo delle scorie.

Una prima innovazione è rappresentata dal nucleare a fissione di IV Generazione. Esso prevede l’utilizzo di reattori estremamente efficienti e sicuri che nella maggior parte dei casi sono “a ciclo chiuso”. Tra le sei tipologie di impianti appartenenti al nucleare di IV Generazione, ben cinque sono potenzialmente in grado di utilizzare le scorie dei reattori di vecchia generazione come combustibile(9).

In questo ambito spicca la figura di Bill Gates, che da sempre possiede un ottimo fiuto per gli affari: la sua nuova società Terrapower nasce per utilizzare in maniera molto efficiente l’uranio, puntando in pochi decenni ad utilizzare le scorie stesse come fonte primaria di energia(10).

La principale obiezione nei confronti di questa soluzione può essere che l’attesa di decenni per l’inizio di un recupero di queste materie sia eccessiva, ma le argomentazioni contro questa visione sono molte:

● Il nucleare ha tempi lunghissimi, se stoccato correttamente può restare indisturbato per migliaia di anni, ciò è prevedibile utilizzando un corretto spessore di acciaio, in funzione dell’attività nucleare e del tempo di stoccaggio. Numerosi Paesi sono già dotati di un Deposito Nazionale in cui posizionare i rifiuti energetici, in attesa della costruzione di un deposito cosiddetto “geologico” posizionato a 500 metri di profondità, in grado di mantenere le scorie per centinaia di migliaia di anni. La Sogin, società a controllo statale adibita allo smantellamento dei vecchi impianti nucleari, dispone già oggi delle tecnologie necessarie per una corretta gestione delle scorie per i prossimi decenni(11);

● Le scorie stoccate durante questa attesa potranno essere recuperate più avanti, prevedendo già un piano di recupero e riutilizzo futuro negli stabilimenti di nuova generazione;

● Investire in queste tecnologie potrebbe portare a lungo termine all’eliminazione della problematica italiana dello stoccaggio delle scorie già presenti sul territorio nazionale;

● Iniziare da subito ad utilizzare il nucleare permette di evitare di sfruttare ulteriormente il petrolio, che è come già detto molto più problematico vista la situazione ambientale.

Terrapower in collaborazione con General Electric e Hitachi sta inoltre lavorando allo sviluppo di una innovativa tecnica per il funzionamento dei reattori di IV Generazione denominata “Natrium”. Il primo reattore dimostrativo dovrebbe essere pronto entro il 2028, ovvero in soli 6 anni. L’avvento di una tecnologia che consenta di eliminare il problema delle scorie è vicino.

Un’ulteriore innovazione, destinata ad affermarsi nel medio-lungo termine, consiste nello sviluppo di reattori a fusione nucleare, in cui due nuclei si uniscono per formarne uno più pesante, a differenza della fissione in cui il nucleo originario si divide in due nuclei più leggeri, con la conseguente generazione di materiale di scarto. La fusione non genera alcun rifiuto radioattivo(12), e rappresenta il vero punto di svolta nell’ambito della gestione delle scorie.

La soluzione al problema dei rifiuti nucleari è pertanto relativamente semplice: stoccaggio delle scorie esistenti in depositi ad hoc e contemporaneo investimento in tecnologie di IV Generazione e di fusione nucleare.

Così, in attesa dello sviluppo dei reattori a fusione, tipici per la sostanziale impossibilità di esplodere, le scorie che man mano si accumulano potranno essere utilizzate come combustibile per i nuovi reattori di IV Generazione.

Quali vantaggi offre il nucleare di nuova generazione?

In aggiunta al soddisfacimento del fabbisogno energetico nazionale, il nucleare di nuova generazione offre una serie di vantaggi di carattere ambientale ed economico.

In primo luogo la tecnica Natrium prevede l’utilizzo come refrigerante del sodio metallico liquido che presenta un punto di ebollizione più alto rispetto all’acqua e una maggiore abilità di assorbire calore. Nel reattore non si accumulerebbe l’alta pressione tipica della fissione nucleare, di conseguenza il rischio di un’esplosione sarebbe considerevolmente ridotto. Questo sistema di raffreddamento può inoltre funzionare senza una fonte di energia esterna, il che limita i pericoli in caso di arresto di emergenza.

In secondo luogo come combustibile il reattore di Terrapower impiegherà l’Haleu, materiale metallico basato su uranio scarsamente arricchito. Si tratta di un elemento che contribuisce a rendere l’impianto più contenuto in termini di dimensioni rispetto a quelli convenzionali a fissione. L’impatto ambientale dello stabilimento sarebbe minore, e le relative costruzione e manutenzione risulterebbero più rapide ed economiche(13).

La tecnologia nucleare è inoltre applicabile in molteplici campi, dalla salute ai trasporti.

Il nucleare consentirebbe di raggiungere agevolmente gli obiettivi di limitazione alle emissioni di gas serra nell’atmosfera.

Già oggi la Francia produce ⅙ dei green-house gas prodotti dalla Germania, in termini di CO2 emessa per KW/h, nonostante gli investimenti in energie rinnovabili varati da Berlino.

Infine, come precedentemente esposto, il nucleare a fusione, una volta disponibile, non produrrebbe scorie o rifiuti radioattivi di alcun genere.

Quali scelte di policy dovrebbero essere varate?

Alla luce di quanto presentato, il nucleare di nuova generazione risulta un settore su cui puntare per il futuro del nostro Paese.

In primo luogo, cospicui investimenti dovrebbero essere incanalati in direzione delle tecnologie in via di sviluppo su cui si stanno concentrando l’Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile (Enea) e la Newcleo, una startup fondata dal fisico nucleare Stefano Buono e dall’ingegnere Luciano Cinotti nell’agosto del 2021.

Enea in particolare sta lavorando a due progetti, denominati ITER e DTT:

● ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), vede la collaborazione di Unione Europea, Cina, Corea, Giappone, India, Russia e Stati Uniti, ed è classificato come progetto di “estrema complessità”;

● DTT (Divertor Tokamak Test), un impianto creato per sperimentare metodologie volte a ridurre l’impatto ambientale dei reattori a fusione nucleare.

Newcleo sta portando avanti delle ricerche per introdurre il torio tra i carburanti, al fine di superare il problema della non rinnovabilità dell’uranio. A differenza dell’uranio, il torio è maggiormente diffuso in natura, non necessita di essere arricchito e non produce gli stessi scarti nucleari, con conseguente ridimensionamento della problematica delle scorie. Il tempo di decadimento radioattivo del torio è pari a 200-300 anni, rispetto ai 200-300 mila di altri materiali come il plutonio(14).

Una seconda policy razionale sarebbe rappresentata dalla costruzione di SMR (Small Modular Reactors), piccoli reattori nucleari basati su tecnologie già collaudate che, nella loro evoluzione, potrebbero essere riconvertiti in stabilimenti di IV Generazione. La principale problematica legata al nucleare di IV Generazione è infatti che non è ancora una tecnologia matura. Perché possa essere utilizzata e impiegata su vasta scala secondo le stime attuali sarà necessario attendere il 2040. La realizzazione di SMR consentirebbe nel breve termine di sfruttare una tecnologia già matura come quella della terza generazione avanzata, e di porre le basi per l’accesso alla IV Generazione. Lo step successivo, in un’ottica di lungo periodo, sarà la realizzazione di impianti a fusione.

Ingenti somme dovrebbero inoltre essere stanziate a favore della ricerca e della formazione accademica nel settore, facendo leva sui poli di eccellenza industriale e universitaria (Ansaldo, Sogin, Enea, Politecnico di Milano e di Torino per citare i principali) al fine di consolidare ed incrementare il know-how nazionale. I Paesi che hanno mantenuto le competenze scientifiche e industriali nel settore riusciranno a cogliere tutte le opportunità che si presenteranno, ed è fondamentale che l’Italia si doti del know-how necessario.

Per questo motivo, come ultima misura di policy, il nostro Paese dovrebbe sottoscrivere il documento siglato dalla Francia unitamente a Repubblica Ceca, Bulgaria, Croazia, Finlandia, Ungheria, Polonia, Romania, Slovacchia e Slovenia a ottobre 2021. Esso potrebbe condurre ad una vera e propria nuclear alliance europea con forme strutturate di collaborazione e partnership legate allo sfruttamento del nucleare(15).

Un rifiuto totale e aprioristico dell’energia nucleare, a volte per motivi più ideologici che tecnici, sarebbe solo controproducente.

Si tratta di un’occasione da non sprecare, soprattutto per un Paese come l’Italia che mai come negli ultimi decenni è risultata in ritardo dal punto di vista dello sviluppo tecnologico ed energetico.

(1) Obamawhitehouse.archives.gov

(2) Wood Mackenzie Solar Systems and Technology Service

(3) Associazione Italiana Nucleare, 2020

(4) Federal Association of German Energy and Water Industries (BDEW), 2017

(5) BP Energy Outlook, 2016

(6) The Lancet, 370(9591), 979-990

(7) World Health Organization, 2016

(8) The New York Times, 2019

(9) Very High Temperature Reactor (VHTR), Molten Salt Reactor (MSR), Supercritical-Water-cooled Reactor (SCWR), Gas-cooled Fast Reactor (GFR), Sodium-cooled Fast reactor (SFR), Lead-cooled Fast Reactor (LFR). Tra essi solo il VHTR è “a ciclo aperto”.

(10) “Inside Bill’s Brain”, Davis Guggenheim, 2019

(11) L’Indipendente, 2022

(12) Open Online, 2022

(13) Corriere della Sera, 2021

(14) Open Online, 2022

(15) Euractiv.com, 2021