Vincenzo Balzani, docente emerito di Chimica, Università di Bologna
Già pubblicato su Avvenire, Bo 7, 2 aprile 2023
La nostra fonte primaria di energia è il Sole, che ci inonda di luce e calore. L’energia solare causa anche spostamenti di masse d’aria nell’atmosfera generando il vento e governa il ciclo dell’acqua. Sole, vento e acqua sono energie presenti in natura (energie primarie). L’uomo, fin dalle origini, ha cercato di procurarsi altra energia e ha scoperto che sulla terra (legno) o sottoterra (carbone, petrolio, gas naturale) ci sono materiali che la contengono. Oggi sappiamo che questo è dovuto a un processo (fotosintesi naturale) che ha imprigionato l’energia solare in quei materiali sotto forma di legami chimici (energia chimica). Con l’energia chimica è possibile accendere il fuoco, utilizzato dagli uomini primitivi per generare luce e calore e, molto più recentemente, dalla società umana per ottenere energia meccanica ed elettrica.
Da qualche decennio, però, ci siamo accorti che i combustibili fossili, così utili e così comodi, sono una risorsa non rinnovabile, generano inquinamento e, soprattutto, causano il cambiamento climatico.
Per risolvere il problema energetico, bisogna quindi tornare alle fonti primarie, le energie del Sole, del vento e dell’acqua, che sono rinnovabili, non producono sostanze inquinanti e non causano il cambiamento climatico. Perché ci sia utile, però, l’energia di queste fonti deve essere convertita nelle energie di uso finale: termica (calore), meccanica ed elettrica.
Grazie allo sviluppo della scienza e della tecnologia abbiamo inventato e realizzato dispositivi, congegni e apparati (celle fotovoltaiche, pale eoliche, dighe, ecc.) che ci permettono di convertire direttamente le energie primarie del Sole, del vento e dell’acqua in energia elettrica, che è la forma di energia di uso finale più nobile, molto più utile del calore generato dai combustibili fossili. Questo grande successo della scienza (in particolare, il fotovoltaico che converte l’energia del Sole in energia elettrica con una efficienza cento volte superiore a quella della fotosintesi naturale), ha spinto Mark Jacobson a intitolare No Miracles Needed il suo ultimo, bellissimo libro. Dall’energia elettrica, infatti, è possibile ottenere le altre forme di energia di uso finale con efficienza non lontana dal 100%, mentre la conversione del calore in energia meccanica o elettrica è tre-quattro volte meno efficiente.
Per realizzare i dispositivi capaci di generare, trasmettere, convertire e immagazzinare l’energia elettrica dobbiamo usare gli elementi chimici presenti nelle sostanze che costituiscono il nostro pianeta. Alcuni di questi elementi sono molto abbondanti (ad esempio, silicio, alluminio e ferro); altri, come il litio, che permette di costruire batterie leggere ed efficienti, sono scarsi. C’è poi un altro problema: alcuni elementi importanti sono presenti solo in certe nazioni; ad esempio, il neodimio, che è fondamentale per l’efficienza delle pale eoliche, si trova prevalentemente in Cina. La relativa scarsità e la non equa distribuzione di elementi importanti potrebbero sembrare due cattive notizie. Dobbiamo, invece, coglierle come un forte invito che ci viene dalla Terra affinché il pianeta diventi veramente, come esorta papa Francesco, la nostra casa comune, dove le nazioni collaborano e i popoli vivono in pace. Però, per far sì che questo si avveri sembra che ci voglia un vero e proprio miracolo.
La Chimica e la Società 