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Il metodo made in Italy per produrre Idrogeno

26 Lug

Da molti anni, ormai, sentiamo parlare di un futuro energetico incentrato sull’idrogeno. Molti, parlano di questo possibile combustibile addirittura speculando su un passaggio dall’era del petrolio a quella dell’idrogeno. Come tutti sappiamo, questa soluzione potrebbe essere utilizzata in tantissimi settori. Anche se il più noto, e lasciatemi dire su cui tante leggende sono state create, è quello delle macchine alimentate a idrogeno, questo elemento potrebbe servire per produrre corrente elettrica ed energia nei più svariati settori industriali, consentendo, finalmente, di mettere da parte i fortemente inquinanti idrocarburi ma, soprattutto, l’economia basata su questi oli che non ha fatto altro che creare centri di potere, in primis, e guerre per l’appropriazione e lo sfruttamento dei giacimenti sparsi per il mondo.

Perché, ancora oggi, visto che molti parlano di una panacea di tutti i mali, non utilizziamo l’idrogeno?

Come sapete, molti parlano di poteri forti in grado di bloccare lo sviluppo di queste tecnologie per puri fini economici. Da un lato, queste affermazioni sono corrette. Non voglio nascondermi dietro un dito e dire che viviamo in un mondo ideale. Come tutti sanno, i soldi fanno andare l’acqua in salita ma, soprattutto, decidono dove l’acqua deve passare e dove no. Questo lato economico-oscuro non è però materia del nostro blog. Quello su cui invece vorrei spingere tutti a ragionare è il discorso prettamente energetico e ambientale dell’idrogeno.

Anche molti tra i cosiddetti esperti dell’energia, un po’ per secondi fini ma, mi dispiace dirlo, a volte anche per ignoranza, quando parlano di fonti alternative, dunque non solo idrogeno, dimenticano sempre di prendere in considerazione l’intera filiera del settore che non comprende solo l’utilizzo della risorsa ma anche la sua estrazione o eventuale produzione, stoccaggio, distribuzione, ecc.

Che cosa intendo con questo?

Facciamo un esempio pratico ma inventato. Immaginate di trovare una nuova fonte energetica che possa essere utilizzata per alimentare le automobili. Questa risorsa rende la vostra macchina assolutamente non inquinante e costa 1/10 della benzina. Bene, annunciate la vostra scoperta su internet e immediatamente si formerà un esercito di internauti pronti a parlare della vostra genialata e del fatto che la ricerca, insieme con qualche burocrate in giacca, cravatta e occhiali scuri, vi sta ostacolando. Scommetto che questa storiella ve ne ricorda tante altre sentite in questi anni. Dov’è il problema? Semplice, anche se il nostro carburante costa poco e non inquina, come si produce? Dove si estrae? Se per produrre questo carburante dovete utilizzare carbone, oli o elementi chimici che produrrebbero un effetto sull’atmosfera peggiore di quella dell’uso del petrolio, la vostra invenzione sarebbe ancora molto conveniente? Direi proprio di no.

Bene, questo è quello che vorrei far capire. Ogni qual volta si parla di qualcosa legato all’energia e all’inquinamento, dovete sempre mettere in conto tutti gli aspetti legati a quella determinata risorsa. Esempio pratico? I pannelli solari producono energia dalla fonte rinnovabile per eccellenza, il Sole. Nessuno però vi racconta mai dei costi di produzione dei pannelli o, soprattutto, di quelli di smaltimento dei pannelli ormai esausti. Tenendo conto di questi fattori, si deve ridimensionare molto il vantaggio ottenuto con l’uso di pannelli commerciali. Per carità, non voglio dire che questa soluzione debba essere scartata. Il mio pensiero vuole solo mostrare gli altri aspetti che spesso, soprattutto tra i sostenitori di una tecnologia, vengono completamente taciuti.

Perdonate questa mia lunga introduzione, ma quanto detto è, a mio avviso, importante per inquadrare al meglio la situazione.

Tornando ora al discorso idrogeno, come forse avrete letto, un team di ricercatori del CNR, per essere precisi della sezione di Firenze, ha trovato un nuovo processo di produzione dell’idrogeno che riesce a sfruttare i cosiddetti oli rinnovabili.

Perché è così interessante questa notizia? Alla luce di quanto detto sopra, ad oggi, esistono due modi principali di produzione dell’idrogeno, entrambi con criticità molto importanti. Il primo metodo di produzione consiste nell’estrazione dell’idrogeno dal metano. Per poter avviare il processo è però necessario ossigenare l’ambiente. In questo caso, la produzione di idrogeno è accompagnata da quella di anidride carbonica. Risultato? La produzione di CO2, come è noto, è da evitare per le conseguenze sull’ambiente. Vedete come le considerazioni iniziali ci consentono di fare ora un’analisi critica dell’intero processo?

Il secondo metodo possibile per la produzione dell’idrogeno è semplicemente basato sull’elettrolisi dell’acqua, cioè nella scomposizione di questa fonte nota e ampiamente disponibile in idrogeno e ossigeno. Quale sarebbe ora il rovescio della medaglia? Per fare l’elettrolisi dell’acqua occorre fornire molta energia, energia che deve ovviamente essere messa in conto quando si calcola il rendimento della risorsa. Esempio pratico, se per innescare l’elettrolisi utilizzate energia prodotta da fonti rinnovabili, questo contributo inquinante deve essere contabilizzato e l’idrogeno non è più così pulito. Oltre al problema del costo energetico di produzione, nel caso dell’elettrolisi si deve considerare anche il fattore sicurezza. Idrogeno e ossigeno vengono prodotti ad alte pressioni. Se, per puro caso, i due elementi vengono in contatto tra loro, si crea una miscela fortemente esplosiva.

Alla luce di quanto detto, credo che ora sia più chiaro a tutti il perché, escluso il discorso economico legato al petrolio, ancora oggi la futuribile economia dell’idrogeno ancora stenta a decollare.

Bene, quale sarebbe allora questo metodo made in Italy che i ricercatori del CNR hanno inventato? Come anticipato, questo sistema di produzione sfrutta gli alcoli rinnovabili. Credo che tutti abbiamo bene in mente cosa sia un alcol, perché però parliamo di rinnovabili? Detto molto semplicemente, si tratta degli alcoli, glicerolo, metanolo, ecc., prodotti dalle biomasse, quindi sfruttabili, rinnovabili e anche assolutamente diffuse.

Come funziona questo metodo?

Come noto alla chimica, rompere la molecola d’acqua in presenza di alcoli richiede molta meno energia rispetto a quella necessaria in presenza di sola acqua. Nessuno però, fino ad oggi, aveva pensato di sfruttare questa evidenza per la produzione di idrogeno. La vera innovazione di questo processo è nell’aggiunta di elettrodi nanostrutturati ricoperti di palladio che fungono da catalizzatori per il processo e raccolgono l’idrogeno prodotto nella reazione. A questo punto, immergendo gli elettrodi in una soluzione acquosa di alcoli è possibile rompere la molecola di acqua producendo idrogeno, evitando la formazione di ossigeno libero e, soprattutto, risparmiando il 60% dell’energia rispetto all’elettrolisi.

Come annunciato anche dagli stessi ricercatori, questo sistema potrà servire in un primo momento per la produzione di batterie portatili in grado di fornire energia in luoghi isolati e, a seguito di ulteriori ricerche e perfezionamenti, potrà essere sfruttato anche per la realizzazione di generatori da qualche KWh fino a potenze più alte.

Apro e chiudo parentesi, non per essere polemico ma per mostrare l’ambito nel quale molto spesso le ricerche si svolgono. Il gruppo di ricerca è riuscito a trovare i finanziamenti per i suoi studi perché al progetto hanno partecipato alcuni enti privati finanziatori, tra cui il credito cooperativo di Firenze.

Solo per concludere, e giusto per ricalcare nuovamente il fatto che la ricerca non si è dimenticata dell’idrogeno, anche a livello governativo, nelle direttive per l’obiettivo 2020 è stato imposto un target di 45KWh per la produzione di 1 Kg di idrogeno. Obiettivo considerato futuribile fino ad oggi ma che richiedeva ricerca aggiuntiva sui sistemi di produzione. Bene, il metodo inventato dal CNR richiede soltanto 18.5KWh per produrre 1 Kg di idrogeno. Direi che questo rende sicuramente il processo economicamente vantaggioso e apre finalmente le porte a un utilizzo, che sarà sempre e comunque graduale, di questa risorsa nella vita di tutti i giorni.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

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Oggi a pranzo: hamburger di staminali!

6 Ago

Ragioniamo un attimo sul futuro della civilta’ umana. Cosa potrebbe succedere da qui a pochi anni? Se non mettiamo un freno, l’inquinamento distruggera’ il nostro pianeta. Vero. Poi? La popolazione umana continua a crescere nel tempo. Anche questo e’ vero, ed e’ un problema molto importante da seguire. Inoltre, dobbiamo ragionare su una cosa: oggi come oggi, la percentuale di obesi continua a crescere. Questo e’, anche e purtroppo, un segno dell’aumentato benessere. Se non ci credete, la percentuale di persone sovrappeso sta crescendo a dismisura in quei paesi che una volta chiamavamo “economie emergenti” e che oggi possono considerarsi gia’ belle che emerse.

In questo scenario, nel giro di poco tempo, il cibo che siamo in grado di produrre non sara’ sufficiente a nutrire tutti. Questo non e’ assolutamente un problema da poco e, proprio per questo motivo, molti settori si stanno mobilitando per trovare una soluzione.

Solo poco tempo fa, avevamo parlato della possibilita’, spinta anche dalla FAO, di mangiare insetti:

Addio dieta mediterranea, da oggi insetti!

Come visto, a parte il retaggio culturale che possiamo avere, si tratta di alimenti molto disponibili, ricchi di nutrienti e, a detta di molti “assaggiatori”, dotati anche di un discreto sapore.

Rimanendo in questo ambito, proprio ieri c’e’ stata una dimostrazione molto importante a Londra: e’ stato cucinato e assaggiato il primo hamburger sintetico. Sicuramente, avrete letto la notizia.

Come riportato da molti quotidiani, si e’ riusciti a preparare il primo hamburger fatto in laboratorio. Questa polpetta e’ realizzata mettendo insieme cellule staminali prelevate da mucche e moltiplicate in vitro. Per completezza, si tratta di staminali miosatellitari prelevate dal collo di una mucca e cresciute in una coltura di siero fetale.

In questo modo, nel giro di tre mesi, si sono ottenute piccole palline di tessuto muscolare sintetico che poi sono state messe insieme per formare la polpetta da 140 grammi.

Il primo hamburger sintetico realizzato con cellule staminali

Il primo hamburger sintetico realizzato con cellule staminali

Come anticipato, non solo l’hamburger e’ stato preparato, ma e’ anche stato assaggiato da un gruppo di critici culinari a Londra e l’assaggio e’ stato trasmesso in diretta TV.

Risultato?

Stando a quanto riportato dai giornali, il sapore sarebbe quello della carne, anche se molto meno succulento. Perche’ questo? Biologicamente, il tessuto cosi’ ottenuto e’ tessuto muscolare puro, anche se sintetico. Quando mangiate un pezzo di carne, oltre al muscolo c’e’ il grasso, il sangue, ecc. Proprio la mancanza di queste componenti contribuisce al sapore insipido della carne.

Ad essere sinceri, anche il colore che avete vito nella foto riportata, rosso come la carne, e’ ottenuto con succo di barbabietola, utilizzato per scurire il tessuto altrimenti molto chiaro. Nella preparazione dell’hamburger sono poi state utilizzate spezie per insaporire.

Come avrete letto dai giornali, tra i maggiori finanziatori del progetto c’e’ anche il cofondatore di Google, Sergey Brin. Il costo di questo primo assaggio e’ stato di circa 250000 euro e, come visto, ci sono voluti tre mesi per far ottenre 140 grammi di tessuto muscolare.

Su internet, molti discutono questi numeri, parlando, ovviamente, dell’assoluta follia della ricerca e dell’inutilita’ date queste cifre. Ragioniamo un attimo insieme. Come visto, si tratta della prima prova condotta al mondo. Ovviamente, nell’ottica di una produzione di massa industriale, il costo sarebbe estremamente ridimensionato e la ricerca dovrebbe lavorare per accelerare il processo di accrescimento. Ragionare sui numeri odierni per il futuro e’ completamente fuorviante.

Ragioniamo invece su altri apsetti. Nel cappello introduttivo, parlavamo oltre che di alimentazione, di inquinamento. Bene, ad oggi, gli allevamenti di animali richiedono circa il 30% dei consumi di acqua potabile e mangiano il 70% dell’orzo e del frumento che coltiviamo. Inoltre, come sappiamo bene, le mucche sono responsabili del 39% dei rilasci di metano in atmosfera. Questo gas e’ uno dei piu’ pericolosi per l’effetto serra.

L’hamburger sintetico e’ stato prodotto non uccidendo neanche un animale. Come anticipato, su sapore, tempo, e soldi, ci si dovra’ lavorare molto, ma la strada imboccata e’ senza dubbio molto promettente.

Ovviamente, molti scettici parlano di soluzioni non sicure e di cui non si conosco gli eventuali effetti a lungo termine dell’ingerimento. Anche questo e’ vero, ma stiamo parlando di una fase di ricerca. Nessuno ha detto di andare domani al supermercato e comprare una polpetta di staminali. Stando alle cifre, si prevede che saranno necessari almeno altri 10-15 anni di ricerche per ottenere risultati quasi commercializzabili.

A mio avviso, queste ricerche sono fondamentali per arginare il problema, che al passare degli anni si fara’ sempre piu’ grave, del fabbisogno mondiale di cibo. L’hamburger di staminali potrebbe anche essere un’ottima soluzione per fornire proteine di origine animale nei paesi piu’ poveri.

Avrei anche un’altra cosniderazione, ma su cui mi piacerebbe ascoltare i diretti interessati. Dal momento che l’hamburger e’ prodotto senza uccidere neanche un animale, come si porrebbe un vegetariano di fronte a questa soluzione? Ovviamente, chi meglio di un vegetariano o di un vegano puo’ rispondere a questa domanda!

Concludendo, si e’ riusciti a produrre e assaggiare il primo hamburger sintetico fatto in laboratorio utilizzando cellule staminali. Dal punto di vista del sapore, i risultati non sono stati eccellenti, ma neanche disastrosi, e comunque ci si puo’ lavorare sopra. Ad oggi, sono stati necessari circa 250000 euro per ottenere 140 grammi di carne, cifra ovviamente intesa per la fase prototipale iniziale. Se pensiamo all’aumento della popolazione mondiale, alla crescita della percentuale di obesi e all’inquinamento prodotto dagli allevamenti animali, sicuramente la possibilita’ di produrre carne sintetica in un prossimo futuro, non e’ un’ipotesi da scartare anzi, va sicuramente incentivata e spinta in avanti. Magari, fra 20 anni, entrando in un ristorante invece della distinzione carne/pesce avremo insetti/carne sintetica.

 

”Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

Onde di schiuma nel Queensland

29 Gen

Ogni tanto ci piace tornare a parlare di fenomeni naturali molto strani che avvengono nel mondo, e che spesso offrono spunti molto appetibili per tanti siti catastrofisti o complottisti.

Questa volta, vorrei parlare di un fenomeno molto particolare avvenuto in Australia, e precisamente nel Queensland, dove un’enorme quantita’ di schiuma e’ arrivata dal mare invadendo completamente la citta’ di Mooloolaba. Per darvi un’idea della portata del fenomeno, vi mostro una foto trovata su web:

La schiuma che ha invaso l'Australia negli ultimi giorni

La schiuma che ha invaso l’Australia negli ultimi giorni

Intere zone della citta’ sono state invase da milioni di metri cubi di una densa schiuma che ha causato anche non pochi danni alla circolazione e alla sicurezza delle persone.

Come potete facilmente immaginare, su molti siti si e’ preso spunto da questo accaduto per tornare a parlare di fine del mondo o anche di un fenomeno causato dalle scie chimiche, da Haarp o da qualche altro marchingegno che la scienza starebbe sperimentando per avvelenarci.

Solo per completezza, vi dico subito che sulle decine di siti che ho visto, nessuno di questi riportava la causa di questo strano fenomeno, escluse ovviamente le solite ipotesi dette prima, ma solo la solita frase “gli esperti brancolano nel buio” sottolineando che fenomeni di questo tipo sono del tutto nuovi e mai verificati.

Cerchiamo dunque di fare chiarezza e di capire meglio.

Informazione nota, e piu’ o meno riportata da tutti i siti, e’ che solo pochi giorni prima, nelle stesse zone, era passato l’uragano Oswald. Questo potrebbe essere un buon inizio di discussione, ma personalmente non lo vedrei come l’unica causa di questo fenomeno ambietnale. Per quanto l’uragano possa aver causato forti venti, e questi agitato le acque della costa, non credo che centrifugando l’acqua del mare riuscirete mai ad ottenere una schiuma cosi’ compatta.

Dimenticavo, vorrei aggiungere anche un’altra foto da discutere insieme:

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Come vedete e’ solo un’altra immagine in cui si vede la stessa schiuma che invade le strade della citta’. C’e’ solo una differenza fondamentale che ho omesso appositamente di dire, questa seconda foto non e’ stata scattata nel Queensland pochi giorni fa, ma nel 2011 a Blackpool in Inghilterra. Per dirla tutta, questo fenomeno si ripete in Inghilterra circa una volta all’anno.

Dunque? Questa rapida considerazione, ci consente subito di smentire categoricamente l’affermazione che fenomeni di questo tipo non si sarebbero mai verificati in passato.

Per quanto riguarda invece la causa el fenomeno, vi racconto l’evoluzione delle considerazioni scientifiche avvenute per i fenomeni inglesi.

Per prima cosa, si parlo’ di una schiuma prodotta dalla decomposizione di un’alga. La cosa che pero’ non convinse da subito fu che non erano conosciute alghe in grado di provocare fenomeni cosi intensi durante la loro decomposizione. Inoltre, a parte un leggero grado di oleosita’, la sciuma non presentava odori particolari. Anche le analisi fatte dagli esperti, non hanno mostrato in nessun caso alcun grado di tossicita’ della schiuma, e questo e’ vero sia per il caso inglese che per quello australiano.

Cerchiamo di ragionare un attimo sull’ipotesi alga. Come detto, in Inghilterra questo e’ un fenomeno che avviene con una certa ricorrenza, ma in australia non si era mai verificato prima. Se la schiuma fosse provocata da un alga, allora sarebbe da chiedersi che cosa avrebbe spinto questa particolare alga ad invadere una zona di mare in cui non era presente prima. Capite bene che se questa ipotesi fosse verificata, allora si dovrebbe aprire una discussione ben piu’ grande sulla modificazione del clima, sulla variazione delle correnti marine o anche sull’inquinamento di zone di mare sempre maggiori.

Premesso che tutti questi problemi esistono indipendentemente dalle alghe o meno, la schiuma non e’ assolutamente prodotta dalla decomposizione di questi organismi.

La vera causa e’ da ricercarsi nei solventi utilizzati dalle petroliere e dalle piattaforme petrolifere per pulire le cisterne. Questa operazione viene in genere fatta leggermente a largo utilizzando solventi chimici non dannosi per l’ambiente. In particolare, questi solventi sono piu’ leggeri dell’acqua marina, per cui formano un sottile strato superficiale che viene poi naturalmente disperso dalle correnti. Solo per chiarezza, ci stiamo riferendo ad operazioni consentite e che utilizzano solventi completamente biodegradabili e assolutamente non nocivi per l’ambiente marino.

Ora, se per qualche motivo, la zona in cui si forma questo strato di solventi e’ interessata da un forte vento, il rimescolamento delle acque puo’ portare alla formazione di questa notevole e persistente schiuma. Questa spiegazione bene si sposa sia agli eventi inglesi che al caso australiano. Nel primo caso, le coste in questione sono da sempre interessate da un forte vento proveniente dal mare verso la costa, mentre in Australia, come detto prima, nei giorni precedenti, l’uragano Oswald aveva provocato fortissimi venti in tutta la zona.

Questa e’ la vera causa della formazione della schiuma che abbiamo visto. Come anticipato, e come confermato dalle analisi chimiche-batteriologiche effettuate, la schiuma e’ assolutamente non tossica cosi’ come i solventi che la provocano.

Concludendo, siamo in presenza di un fenomeno non del tutto naturale perche’ causato in parte dall’uomo, ma assolutamente non pericoloso e non dannoso. Inutile quindi sottolineare la totale estraneita’ di questi avvenimenti con le solite ipotesi complottiste tanto care a molte persone.

 

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.