Benvenuti nell'era dei ritorni decrescenti


domenica 22 maggio 2011

La fusione fredda e il problema energetico


Nel 1989, la copertina di "Newsweek'" mostrava l'apparecchiatura che, secondo Martin Fleischmann e Stanley Pons, era in grado di fondere insieme nuclei di deuterio producendo energia utilizzabile. Era soltanto un caso di "scienza patologica" ma la ricerca di un metodo semplice di pardroneggiare l'energia della fusione nucleare continua ancora oggi. (image from Jeanemanning.com)

La settimana scorsa, ho postato su "The Oil Drum" un commento riguardo all'annuncio di due ricercatori italiani, Andrea Rossi and Sergio Focardi, della scoperta di un apparecchio in grado di produrre energia che hanno chiamato: "Energy Catalyser" (o "E-Cat"). Secondo quanto dichiarato dagli scopritori, l'apparecchio produce energia per mezzo di una reazione di fusione nucleare che avviene a bassa temperatura e che coinvolge nuclei di nickel e nuclei di idrogeno. L'EROEI dell'apparecchio è detto essere molto elevato, perlomeno dell'ordine di 30, tenendo conto che il calore generato è perlomeno "100 volte" più grande del calore in ingresso in forma di energia elettrica.

Il mio commento su TOD era piuttosto neutrale. Sono, e rimango, piuttosto scettico ma lascio la porta aperta alla possibilità che esistano fenomeni fisici dei quali non conosciamo niente oppure conosciamo pochissimo. Più che altro, la mia idea era di dare inizio a una discussione e non sono rimasto deluso. La sezione dei commenti di TOD è una mostruosa macchina che demolisce le fesserie. Se avete un po' di tempo date un'occhiata agli oltre 250 commenti arrivati da un gruppo di persone veramente in gamba (secondo la mia modesta opinione).

La reazione è stata prevalentemente scettica. La maggior parte dei commentatori lasciano la porta aperta alla possibilità che ci possa essere qualcosa nell "E-Cat" che potrebbe farlo diventare una vera rivoluzione nella produzione di energia. Ma, nel complesso, l'idea è stata classificata come "scienza patologica" in ragione di alcune sue caratteristiche, come l'ossessione per la segretezza, il basarsi su fenomeni sconosciuti, promesse da mantenere un giorno ma non subito. Personalmente, dopo essermi letto questa serie di commenti, ne sono uscito più scettico di quanto non fossi stato all'inizio (ed ero partito scettico). Come dicevo, lasciamo pure la porta aperta alla possibilità che esistano fenomeni di cui non sappiamo niente. Ma non scommetterei sul fatto che l'apparecchio di Rossi e Focardi si riveli il genio atomico redivivo, apparso per risolvere il problema energetico.

D'altra parte, che cosa vuol dire, esattamente "risolvere il problema energetico?" Qui, la discussione su TOD ha preso un andamento molto interessante, con alcuni commentatori che hanno sostenuto che se, per qualche miracolo, ci trovassimo ad avere energia a buon mercato e in abbondanza "daremmo fuoco alla casa." In altre parole, continueremmo a distruggere tutto, dal suolo fertile alle specie non umane, così come abbiamo fatto durante tutta la storia umana - ma con particolare energia negli ultimi secoli. Il commentatore che si firma "Greenish" ha detto "Continuo a vedere il picco dell'energia come una caratteristica, non come un difetto." Il mio commento su questo punto è stato

Ho pensato a lungo alla promessa del Kitegen che, come sappiamo, ci darebbe energia abbondante e a buon mercato se dovesse funzionare come promesso. Il kitegen ha il vantaggio di lavorare su principi fisici noti, ma non è ovvio che noi conosciamo tutti i principi della fisica che esistono nell'universo. Allora, immaginiamo che potessimo avere energia elettrica abbondante e a buon mercato, forse per mezzo del kitegen, oppure per mezzo dell'apparecchio di rossi e focardi. Allora cosa succederebbe?


Beh, immaginando uno scenario "Business as usual" (BAU), la simulazione è già stata fatta nella prima edizione dei "Limiti dello Sviluppo" del 1972. Cresceremmo, cresceremmo di èiù, e cresceremmo ancora. E poi crolleremmo come il risultato dell'inquinamento che abbiamo generato, proprio come batteri in una piastra di Petri. Sarebbe un disastro molto peggiore di quello che ci aspettiamo che ci arrivi addosso causato dalla mancanza di energia.


Personalmente, tuttavia, non credo che il futuro sarebbe questo tipo di BAU. Lo sviluppo di energia elettrica a buon mercato ci darebbe quella "finestra" di qualche decennio sufficiente per rimpiazzare gli esseri umani con creature artificiali: Sta già succedendo sui campi di battaglia e non si fermerà certamente a quelli. Non credo che avremo veramente la possibilità di distruggere il pianeta - saremo rimpiazzati molto prima.

Come vedete, è una storia molto interessante. Il futuro non è determinato - abbiamo ancora una serie di possibilità che si ramificano: dalla conquista della galassia al ritorno alla gola di Olduvai. Certamente è una cosa che vale la pena di discutere.

Qui di seguito, il mio post su TOD. In fondo ci sono link a ulteriori informazion.



The return of cold fusion?

Posted by Ugo Bardi on May 20, 2011


Back in 1989, during the craze of the “cold fusion” announcement by Martin Fleischmann and Stanley Pons, a colleague of mine told me about the theory he had developed. It was based on quantum mechanics, he said, and it would explain everything that had been observed in cold fusion on the basis of an adjustable parameter.


Alas, in the real universe parameters cannot be adjusted at will as in the memory of a computer. Cold fusion proved elusive; I myself spent some months at that time with a home-made contraption that should have produced it; looking for the helium atoms that should have been created. I found none and I was not the only one who was disappointed. At that time, practically everyone who had a physics or chemistry lab available tried. But nobody could reproduce the claims about fusion taking place in an electrochemical cell, not even the authors of the claims themselves. So, the idea of cold fusion died out rapidly; surviving mostly in the dreams of crackpots and conspiracy theorists. A few serious scientists kept working on it; there were more claims scattered over the years and a whole new term “LENR” (low energy nuclear reactions) was coined to describe the field. However, after more than 20 years it seems clear that it is not possible to obtain useful energy by cramming deuterium atoms into palladium, as Fleischmann and Pons had tried to do.


So, it would seem that cold fusion as a way of producing energy is something made of the same stuff dreams are made of. That was my conclusion after having worked on it and the reason of my initial reaction of total disbelief when I first heard of the claims of having attained just that dream by two Italian researchers, Andrea Rossi and Sergio Focardi. Yet, in physics there are no absolutes: everything known can be disproved and, in the end, it is the experimental reality that counts. So, I noted that Rossi and Focardi, unlike Pons and Fleischmann, seem to be able to reproduce their result according to several reports that appear reliable. Then, a friend and colleague of mine went to visit Focardi. My friend is not an easily duped person and he went there ready to debunk the hoax. He came back rather perplexed, saying something like, “well, there may be something in this story.”


So, what is happening? Have we really made a giant step forward in our quest for a clean and abundant form of energy? Nuclear fusion, after all, is a common physical reality – it can be made to occur in the laboratory in a variety of ways and not just with the giant machine of the “ITER” project which attempts to reproduce the reaction that takes place in the sun. Another kind of fusion is well known and almost commercial: it is the version where a nucleus of boron and one of hydrogen react to form three helium nuclei in a high energy plasma. This system goes under the name of “plasma focus” fusion. It could be used to generate soft x-rays, or neutrons when deuterium is used in the place of hydrogen. But can it be used to generate energy? Some people claim that it can; but surely it has to be difficult because the technology was invented in the 1960s and so far no energy producing prototype seems to be around.


Still, the “plasma focus” technology may be the prototype of a different class of fusion machines which don't try to fuse hydrogen isotopes together. They, rather, try to fuse protons (hydrogen nuclei) with heavier nuclei. Boron is the choice in plasma focus, but there are other possibilities. What Rossi and Focardi have claimed is that they have been able to fuse a proton with a nickel nucleus. It is a reaction that could, indeed, produce large amounts of energy. The problem with this idea is that there is a tremendous electrostatic barrier that prevents the positively charged proton from entering the positively charged nickel (or other) nucleus. Overcoming these electrostatic barriers in a practical device, usually, requires the use of high energy plasmas which need much more energy to be created and sustained than it can be obtained from fusion. Yet, if it were possible to reduce this potential using some kind of “nuclear catalyst,” then one could tap fusion as an energy source. It can be done and it has been done using exotic particles known as “muons,” which act as catalysts, indeed. It is an extremely complicated process which takes a lot of energy to create and maintain. Yet, at least it shows that “nuclear catalysis” is possible.


This is what Rossi and Focardi have claimed to have been able to do with their device that they called “Energy Catalyser”. They don't claim to be using muons but, somehow, they claim to have been able to activate and maintain the nuclear reaction of hydrogen with nickel by providing much less energy than the reaction then generates. They claim that the EROEI of the device could be around 30 or even larger once the thermal energy generated by the reaction is converted into electrical energy.


So, have we found the magic trick to get abundant and clean energy? Could people go back to speak of electric power “too cheap to meter” as in the heyday of nuclear energy? Perhaps, but it is too early to tell. There are several details that just don't click together in Rossi and Focardi's claims (see, e.g., the article by Kjell Aleklett cited below). If we have to reconcile the energy catalyser concept with what we know of nuclear physics, we have to think of some truly exotic phenomenon that takes place in the reaction chamber. In physics, the experiment reigns, but the possibility of the experimental error is always present. That's why no claim can be considered as validated until the relative experiment is independently reproduced. That will take some time, you can't do physics in a hurry, but in the end we will know.


Some references on the “Energy Catalyser”


Kjell Aleklett's article. http://aleklett.wordpress.com/2011/04/11/rossi-energy-catalyst-a-big-hoa...


Wikipedia has a good page on the story: http://en.wikipedia.org/wiki/Energy_Catalyzer


More info


http://www.physorg.com/news/2011-01-italian-scientists-cold-fusion-video...


http://peswiki.com/index.php/Directory:Andrea_A._Rossi_Cold_Fusion_Gener...


http://www.nyteknik.se/nyheter/energi_miljo/energi/article3111124.ece


http://www.journal-of-nuclear-physics.com/


http://www.express.gr/news/business/434458oz_20110316434458.php3