Confessioni di un idrogenista pentito

Un bel po' di anni fa (forse troppi) mi occupavo di idrogeno Era il 1980 quando arrivai a Berkeley, in California, a fare il post-doc al Lawrence Berkeley Laboratory. Era appena passata l'ultima fase della prima grande crisi del petrolio; il massimo valore storico dei prezzi era stato nel 1979. In America, era tutto un fiorire di progetti di ricerca, di nuovi centri e istituti, tutti dedicati alle energie alternative.

A Berkeley, lavorai per più di due anni sulle pile a combustibile; la tecnologia che doveva servire a trasformare l'idrogeno in energia elettrica e che era - ed è - essenziale per il concetto di "economia basata sull'idrogeno" (Rifkin non ha inventato nulla, erano cose già ben note allora). Era un lavoro interessante, anche affascinante, ma molto difficile. Finito il mio contratto, cominciai a cercare lavoro. Ma, come mi è capitato spesso nella vita, mi trovavo in controfase con il resto del mondo. Nel 1982, i prezzi del petrolio si erano già molto abbassati. L'interesse sulle energie alternative era calato e - con la lungimiranza tipica degli esseri umani - si cominciava già a pensare di chiudere i centri di ricerca messi su negli anni '70. C'era poco spazio, di conseguenza, per un esperto in pile a combustibile. Il meglio che riuscii a trovare fu un'offerta per lavorare in un centro di ricerca nel Montana. Non mi attirava molto e alla fine decisi di tornare in Italia. Provai a continuare a lavorare sulle pile a combustibile, ma da noi non glie ne importava niente a nessuno, nemo propheta in patria sua. Così dopo qualche anno mi dedicai ad altre cose.

Mi ricordo che quando ero ancora in America ero venuto a sapere che a Vancouver, in Canada, c'era un certo Geoffrey Ballard che aveva messo su un piccolo istituto di ricerca per studiare le pile a combustibile. Pensai vagamente di mandargli un curriculum, ma poi me ne scordai. La ditta di Ballard, a quel tempo, era poco più di un garage con qualche entusiasta dentro intento a saldare fili e a far bollire strane soluzioni.

Ma Ballard era destinato a grandi cose. Più o meno al tempo in cui io me ne andavo da Berkeley, Ballard sviluppava un tipo di pila a combustibile completamente nuovo, la "PEMFC" o "PEFC" (polymer electrolyte membrane fuel cell) o semplicemente PEM, una cosa che rivoluzionò il campo. La PEM usava un polimero solido come elettrolita, cosa che la rendeva più efficiente dei vecchi tipi che, invece, usavano un elettrolita liquido. Fece un rumore incredibile; rese possibile il primo autobus a pile a combustibile (1993) e tanto per dirne una, Ballard fu nominato "Eroe del Pianeta" nel 1999 dalla rivista "Time."

Non per dire male di Ballard, che mi risulta essere una bravissima persona, ma forse chiamarlo "eroe del pianeta" è stata una cosa un po' esagerata. A parte questo, tuttavia, negli anni '90 mi è venuto diverse volte da pensare (con una certa rabbia) che se nel 1982 avessi mandato quel curriculum forse avrei potuto essere uno degli sviluppatori di quello che - all'epoca - sembrava la rivoluzione del secolo: la pila a combustibile a membrana polimerica, il congegno che avrebbe reso possibile l'economia basata sull'idrogeno. Avrei fatto anche un po' di quattrini!

Quando cominciò l' "uragano Rifkin", nel 2002, mi trovavo a essere uno dei pochi in Italia che avevano veramente esperienza pratica sui concetti tecnici dell'economia basata sull'idrogeno. Mi invitavano alle conferenze a parlarne. Per un certo periodo ne ho parlato anche bene, pur senza grande entusiasmo. Oggi, dopo averci ripensato sopra, credo che dedicare la mia vita all'idrogeno e alle pile a combustibile non sarebbe stata una grande idea. Anzi, credo che sarebbe stata pessima. Non sono il solo a pensarla così; ho conosciuto diverse persone che hanno dedicato anni di vita alle pile a combustibile e all'idrogeno ma che poi hanno abbandonato il campo, delusi. Siamo gli "idrogenisti pentiti", persone che hanno lavorato, e magari anche creduto, nella promessa dell'idrogeno ma che poi si sono resi conto che - se magari non la possiamo proprio definire una bufala - è una cosa talmente difficile e lontana nel tempo che non ha nessuna rilevanza per la soluzione dei problemi attuali.

Ci sono moltissimi problemi con il concetto di "economia basata sull'idrogeno" ma uno dei principali è la conversione dell'idrogeno in energia utile - ovvero energia elettrica. Farlo con un motore termico è possibile, ma l'efficienza è terribilmente bassa. Quindi il concetto ruota molto intorno alla possibilità di usare pile a combustibile che promettono efficienze molto maggiori. Ma le cose non sono facili.

Gia nel 1980, a Berkeley, ci rendevamo conto di qual'era il problema principale delle pile a combustibile: il catalizzatore. La reazione fra idrogeno e ossigeno, di per se, è lenta a temperature relativamente basse. La pila funziona soltanto se gli elettrodi contengono platino, sulla cui superficie la reazione avviene molto più rapidamente. Il platino è un metallo raro e costoso e i due anni e più che ho passato al Lawrence Berkeley Lab sono stati dedicati a cercare di mettere meno platino, o qualcosa al posto del platino, sugli elettrodi della pila. Non ero solo io a lavorarci, era tutto un gruppo di ricerca, uno dei molti impegnati sull'argomento. A quel tempo, non andava di moda il termine "nanotecnologia", ma eravamo perfettamente in grado di fare delle particelle nanometriche di platino. Più erano piccole le particelle, maggiore era la superficie e di conseguenza ci voleva una massa minore.

Ahimé, uno dei problemi delle nanoparticelle è che quanto più le fai piccole tanto più sono attive. Si muovono, reagiscono fra di loro a formare particelle più grandi e, alla fine, il tuo elettrodo non funziona più. Ne abbiamo provate di tutte per stabilizzarle: una delle cose su cui ho lavorato di più è stato sulle leghe di platino. Sembrava una buona idea - funzionava bene per un po' - salvo poi de-allegarsi e dover buttar via tutto. Niente da fare - platino era e platino rimaneva.

Oggi, dopo un buon quarto di secolo di lavoro di molta gente, siamo davanti allo stesso problema. Le PEM hanno ancora bisogno di platino e una PEM dell'ultima generazione richiede qualcosa come 1000 dollari al kW di solo platino; una vettura a pile a combustibile dovrebbe contenere platino per un costo superiore alla vettura stessa! Al che si aggiunge il fatto che la membrana costa un sacco di soldi, che il platino si avvelena facilmente, che gli elettrodi si rovinano per tante ragioni, e tanti altri problemi. La PEM è ancora ben lontana da essere in grado di salvare il pianeta per opera dell'eroico Geoffrey Ballard.

Ma il problema non è solo nei costi; è proprio nella quantità di platino. Non c'è abbastanza platino su questo pianeta per costruire pile PEM in numero sufficiente a rimpiazzare gli attuali veicoli su strada e a realizzare l'idea dell' "economia basata sull'idrogeno". Era una cosa che sapevamo già nel 1980 e che non è molto cambiata da allora.

Certo, ci si può lavorare sopra, ma non è facile. Quando mi metto oggi a dare un'occhiata allo stato della ricerca nelle PEM vedo con un certo stupore che ancora la gente lavora sulle stesse cose su cui lavoravamo a Berkeley negli anni '80, apparentemente con non molto maggiore successo. Uno degli ultimi "nuovi sviluppi" è stato, indovinate un po', usare leghe di platino! Proprio la cosa che facevo io. Magari queste leghe funzioneranno meglio delle nostre, magari questi qui (di Brookhaven) sono più bravi di come eravamo noi al Lawrence Berkeley Lab; chi lo sa? Ma mi sembra che stiamo girando in cerchio senza arrivare da nessuna parte. C'è chi ha detto di aver trovato buoni catalizzatori nanostrutturati non basati sul platino. Saranno abbastanza stabili sul lungo periodo? Può darsi, mi permetto però di essere un tantino scettico.

Si riuscirà mai a produrre una pila a combustibile che usa poco (o per niente) platino e che si vende a un prezzo ragionevole? Non è impossibile, ma sembra molto difficile. Sono ormai più di trent'anni che si parla di pile a combustibile "moderne" ma ancora ci sono soltanto prototipi. Se ce ne sono in vendita o sono giocattoli dimostrativi oppure sono a prezzi tali che li possono comprare solo istituti di ricerca.

Venticinque anni fa, quando lavoravo alle pile a combustibile, sapevamo che il petrolio era ancora abbondante e che la crisi era passeggera. Potevamo permetterci di pensare che avevamo tempo, che prima o poi saremmo riusciti a far funzionare le pile; che avremmo ottenuto quel "breakthrough" necessario. Non sono bastati 25 anni; adesso il picco del petrolio sta arrivando e forse è già arrivato. Quasi certamente, non abbiamo altri 25 anni per cercare il miracolo in una tecnologia che - per ora - rimane inutilizzabile in pratica. Continuiamo pure a lavorarci sopra, ma non contiamo su qualche eroe tecnologico che verrà a liberarci dal petrolio all'ultimo momento con qualche super-PEM.

La liberazione dal petrolio verrà da tecnologie più semplici e già collaudate: le buone vecchie batterie che stanno vivendo una nuova vita con l'ultima generazione di batterie al litio. In fondo, non c'è bisogno di grandi rivoluzioni tecnologiche per cambiare -più che altro bisogna volerlo veramente.







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