Neutralità tecnologica e scelte energetiche

Visto che tra qualche settimana si vota, mi sono letto i programmi dei partiti relativamente ai temi che ritengo più importanti, e tra questi in particolare quelli legati alla crisi climatica. Il lavoro è confluito anche in una “pagella” che l'associazione Climalteranti ha dato a questi programmi, e che potete trovare qui. Avevamo fatto lo stesso lavoro per le ultime elezioni politiche, e da allora ho notato diversi cambiamenti. 

Innanzitutto oggi tutti parlano di cambiamenti climatici, dedicandoci almeno un capitolo del programma. Nessuno nega che esista un riscaldamento globale dovuto alle nostre emissioni, e la necessità di una profonda decarbonizzazione. Be’, quasi nessuno, un paio di liste proprio non ne parlano, se non per dire che in Europa si esagera. Ma comunque ancora c’è uno spartiacque, rappresentato dagli obiettivi europei del Green Deal. Un blocco di partiti sostanzialmente li ritiene doverosi, sono impegni che (con differenze sul come, ma non sul quanto e quando) è necessario rispettare. L’altro blocco li ritiene velleitari, irrealizzabili, e da ri-contrattare. In particolare la frase che ricorre è quella della “neutralità tecnologica”. Siccome non è chiaro a molti cosa significhino riconversione energetica e neutralità tecnologica, e cosa implichino, provo a spiegarlo qui, con qualche considerazione.

A scanso di equivoci, so benissimo che i programmi elettorali sono promesse, belle intenzioni, che nessuno garantisce verranno rispettate. E so benissimo che ci sono molti modi di fare le cose, inclusa la lotta ai cambiamenti climatici. Ma esistono alcuni punti fermi, dettati dalla realtà. Qui parlerò solo di questi. 

Un breve inquadramento

Sappiamo che bruciare combustibili fossili causa un aumento di temperatura. O almeno dovremmo saperlo, in un incontro sul tema a cui erano invitati i responsabili delle politiche ambientali dei vari partiti, non sembrava chiaro a nessuno quanto questo legame fosse forte, di quanto le temperature siano già aumentate, e cosa significhi, in concreto, questo aumento. Soprattutto non è chiaro cosa si debba fare: eliminare completamente i combustibili fossili. Niente più benzina, metano, carbone, gasolio per camion e trattori. Il contatore del gas di casa vostra non ci sarà più. Niente più distributori. Chiaramente non si può fare dall’oggi al domani, ma va fatto, e abbiamo pochi decenni, due, tre al massimo, per farlo. Sottolineo, non si tratta di produrre la sola energia elettrica con fonti rinnovabili, ma di usare fonti non fossili per tutto: scaldarsi, muoversi, cucinare.

L’alternativa è terrificante: aumento del livello dei mari di diversi metri, crollo della produzione agricola in interi subcontinenti (e l’Italia è tra le zone a rischio, il calo della nostra produzione agricola si vede già ora), spostamenti di centinaia di milioni di persone da regioni diventate inabitabili. 

Regioni italiane che finiranno sommerse con 2 gradi di riscaldamento aggiuntivo

 La transizione energetica è questo: passare da un sistema che si regge sulle fonti fossili, facili da usare, trasportare, conservare, a uno che si regga su altro.

La Comunità Europea ha quindi deciso una serie di obiettivi per arrivarci in modo graduale, in una seria di documenti. In particolare Fit For 55, che prevede una riduzione del 55% delle emissioni nel 2030 rispetto ai livelli del 1990, ottenuta elettrificando una serie di consumi (riscaldamento, trasporti) ora alimentati da fossili, e generando oltre l’80% dell’energia elettrica necessaria da rinnovabili. L’obiettivo finale è la neutralità energetica entro il 2050: a quel punto le emissioni dovute al residuo, limitatissimo, uso di fonti fossili verrebbe compensato da misure di assorbimento della CO2 (in particolare riforestazione). I tempi sono quindi molto stretti: la prima fase ci lascia appena 6 anni, in cui dovremo installare in media ogni anno rinnovabili pari a 6 volte quello che facciamo ora, e in cui dovremo prevedere cambiamenti importanti nel modo di fare alcune cose. E in 25 anni dovremo cambiare praticamente tutto. Se pensiamo che 25 anni fa festeggiavamo il cambio di millennio non è molto tempo, è chiaro che serve iniziare subito.

La neutralità energetica

E qui entra la neutralità tecnologica: cosa è l’altro da usare? In fondo quel che conta è il risultato. Se per non bruciare benzina faccio andare un’auto con energia elettrica prodotta da fonti rinnovabili, o con del carburante ottenuto da piante, in fondo è lo stesso. O no? Perché la Comunità Europea favorisce alcune soluzioni e non ne considera altre? È un ragionamento sensato, e difatti viene ribadito in molti documenti della stessa Unione Europea. Ma proprio perché i risultati contano, occorre utilizzare soluzioni che funzionano. Le tecnologie per non bruciare fonti fossili sono studiate da decenni, è ormai mezzo secolo che sappiamo dove si va a parare, e quindi sappiamo grossomodo quali funzionano e quali no, quali hanno spazi di miglioramento e quali ce le teniamo come sono. Soprattutto sappiamo stimare quante ne servano. Quindi la neutralità tecnologica deve misurarsi con i numeri, altrimenti non è neutrale, è ideologica.

Sembra che il discorso della transizione energetica ruoti intorno a due punti: le auto elettriche e il riscaldamento ed isolamento degli edifici. In particolare il nostro governo contesta la spinta verso l’elettrificazione dei trasporti, e la normativa Case Green. Non è un caso, il trasporto privato e il riscaldamento domestico sono responsabili rispettivamente del 18% e del 13% delle emissioni, insieme fanno circa un quarto del totale. E sono anche quelli su cui sarebbe più semplice agire. Un’auto elettrica produce meno della metà delle emissioni rispetto ad una a derivati del petrolio, quasi tutte durante la sua costruzione (perché costruire qualsiasi cosa usa energia e produce emissioni). Le nostre case sono isolate malissimo, e anche interventi relativamente “leggeri” (sostituire le finestre e isolare i punti che disperdono maggiormente) consentirebbe di dimezzarne i fabbisogni di riscaldamento. Se poi invece del gas utilizziamo delle pompe di calore riduciamo questi fabbisogni di ulteriori 3-4 volte.

Emissioni nell'UE per settore. I trasporti includono quelli per nave e su camion.

Biocarburanti, idrogeno e auto elettriche

Il nostro paese ha puntato moltissimo sull’industria automobilistica, e sul motore endotermico. Scelta sensata 50 anni fa, ma meno oggi, quando un’auto su 5 venduta nel mondo è elettrica, e in un paese dove le auto circolanti sono ormai 7 ogni 10 abitanti.

Il discorso dell’auto come mezzo di trasporto individuale è complesso, ed è difficile farlo qui in poche righe. Come dice un mio amico su “La Chimica e l'industria”: Per esempio invocare semplicemente l’auto elettrica privata di massa è un errore; l’auto elettrica ha un senso se affiancata ad una crescita dei trasporti pubblici e ad una riduzione dell’uso del mezzo privato; una sola auto elettrica è meglio di una sola auto fossile, ma un miliardo di auto elettriche no! Senza questo cambio di paradigma economico e di visione della società umana, che è quello che veramente sta stretto agli attuali detentori della ricchezza, le cose non possono migliorare. Insomma qua non si tratta di rigirare la frittata, ma di imparare a cucinare in altro modo.

Ma è possibile pensare a mantenere il parco auto attuale e passare ad altri combustibili? La soluzione più semplice è impiegare biocarburanti. Un ettaro coltivato a colza produce un 1000 litri di biodiesel, con cui, se va bene, si possono percorrere 20 mila km, la percorrenza media annuale di 2 auto. Altre colture possono dare risultati migliori, ma difficile fare più del fabbisogno per 5 auto. Coltivando l’intera superficie agricola nazionale (12 milioni di ettari) a biocarburanti, possiamo alimentare da metà a tutte le auto circolanti, ma resterebbero fuori i camion. E naturalmente non potremmo mangiare (ricordo che l’Italia, già ora, importa cibo perché non è autosufficiente alimentarmente). Un ettaro a pannelli fotovoltaici (che possono essere messi su terreni poco o niente produttivi, o su diversi tipi di colture come “agrivoltaico”) si produce invece una quantità di energia elettrica sufficiente a 800 auto elettriche, 200-400 volte tanto. Per coprire l’intero fabbisogno energetico di tutte le auto italiane, elettrificate, camion inclusi, basterebbe circa l’1% della superficie coltivabile, se anche volessimo usare quella invece di aree meno pregiate.

Ma possiamo sintetizzarli, i biocarburanti. Per farlo serve innanzitutto produrre idrogeno, per elettrolisi. L’idrogeno è una sorta di mantra, di parola magica per evocare futuri radiosi in cui tutto rimane come prima, solo che è diventato “verde”. Ma per produrre idrogeno serve energia. I migliori idrolizzatori industriali hanno un’efficienza del 60%, 4 chilowattora su 10 sono già persi in questa fase. Se vogliamo impiegarlo in un motore a combustione, con un’efficienza del 80-20%, dei 10 kWh iniziali ce ne resta solo uno. Il nostro ettaro di pannelli fotovoltaici basta ora per 80 auto a combustione interna alimentate ad idrogeno, con costi chilometrici circa 10 volte maggiori rispetto ad un’auto elettrica. L’idrogeno poi è difficile da immagazzinare e trasportare, e l’autonomia di questo tipo di auto sarebbe decisamente bassa. Difatti i pochi tentativi di auto ad idrogeno usano celle a combustibile, sono un diverso tipo di auto elettrica, e quindi tanto vale usare direttamente queste ultime. 

Possiamo anche sintetizzare benzina o metano. I processi per farlo sono noti, si può fare, ma la resa energetica è ancora minore. Ha senso per le applicazioni (come gli aerei) dove le batterie o i pesanti contenitori per idrogeno sarebbero impraticabili. È anche una possibile soluzione per produrre scorte di energia da usare nei periodi di carenza di sole e vento, ma non per le auto. 

Quindi la “neutralità tecnologica”, per le auto, si traduce in: vogliamo mangiare o far viaggiare le auto? Se vogliamo mangiare, meglio non usare biocarburanti. Il dilemma non è così ovvio, le persone che vogliono viaggiare il cibo lo hanno comunque, non sono sempre le stesse che vogliono mangiare. Oggi una buona fetta dei biocarburanti deriva da coltivazioni di palma da olio, in paesi dove chi sceglie cosa coltivare non è chi preferirebbe mangiare. Il costo del grano è cresciuto molto, negli ultimi decenni, per la domanda di alcol da addizionare alla benzina.

Caldaie e pompe di calore

Le nostre case sono dei colabrodi energetici, se spegniamo il termosifone in una fredda giornata invernale bastano poche ore per ritrovarsi a battere i denti. Molte finestre hanno ancora vetri singoli, gli spifferi sono la norma, sotto le finestre i muri sono spesso più sottili per ospitare il termosifone, le pareti e i solai sono se va bene una ventina di cm di foratoni, se va male calcestruzzo o mattoni pieni, che sono pessimi isolanti. Il risultato è che le nostre bollette del gas sono spaventose, 1000-2000 euro sono la norma. Un cattivo isolamento significa anche dover tenere temperature interne degli edifici più alte: se il termostato è a 23 gradi, vicino ad una parete fredda o a una finestra potrei trovarmene 18 (e questo è il motivo per cui mettiamo lì i termosifoni, nei punti di massima dispersione). Isolare la casa, eliminare gli spifferi, cambiare le finestre, aggiungere isolamento anche solo nei punti peggiori può facilmente ridurre le dispersioni a meno della metà, che a sua volta riduce la necessità di tenere il riscaldamento a temperature elevate. In nuovi edifici i risparmi ottenibili sono ancora maggiori, e le bollette potrebbero scendere a poche centinaia di euro, o anche meno. 

Immagine infrarossa del mio condominio, con le evidenti dispersioni

Io l’ho sperimentato direttamente, cambiando gli infissi ed isolando un solaio, in una casa che comunque partiva già non messa malissimo, sono passato da 410 a 160 metricubi l’anno di gas consumato. A questo punto la casa tiene la temperatura per molte ore, e posso pensare di scaldarla, anziché con termosifoni, con una pompa di calore anche relativamente piccola. Ho un condizionatore con funzione pompa di calore (ormai quasi tutti ce l’hanno) e una buona efficienza (COP di 4), che tengo acceso per diverse ore durante la giornata (quanto è più efficiente), e la casa resta calda fino al mattino dopo. Il tutto con consumi elettrici abbastanza modesti, e una bolletta elettrica che è metà di quella del gas risparmiato, parliamo di meno di 100 euro l’anno. 

Ma gli interventi costano, e un risparmio anche di 1000 euro l’anno si ammorterebbe in tempi lunghissimi. Chi ha case colabrodo tipicamente non ha qualche decina di migliaia di euro da investire, è tanto se arriva a fine mese. Ma tutto questo non serve solo a ridurre le bollette, che poi finisce che siamo alle solite: anche partendo dalla stessa casa, chi è ricco finisce per avere una bolletta di 100 euro ed una casa confortevole, il povero si tiene la sua piena di spifferi e fredda nonostante la bolletta di oltre 1000 euro. Il punto è che vogliamo eliminare completamente il gas. E allora il povero come fa? Stufetta elettrica e bolletta da 3000 euro? Chiaro che vanno trovate altre soluzioni. 

Ci si è provato con il superbonus, ma i risultati non sono stati eclatanti. Un intervento limitato nel tempo che ha creato un assalto alla diligenza, esplosione dei prezzi, una grossa fetta di interventi a favore di chi ne aveva meno bisogno (ma non la maggior parte, come si dice: vero che metà degli interventi riguardano case unifamiliari, ma l’altra metà condomini magari di 50 appartamenti l’uno, per un 80% dei soldi spesi). Servono interventi più mirati, e strutturali, spalmati sui 25 anni che abbiamo da qui al 2050. Ma vanno fatti. 

Qui cosa significa “neutralità energetica”? Essenzialmente mantenere il gas. Avere caldaie un po’ più efficienti (una caldaia a condensazione è meglio di una non, ma “meglio” significa un 10% di risparmio). Ritardare il più possibile obblighi verso sistemi differenti, che non usino gas. Magari estrarne dai pochi giacimenti nazionali che ne hanno ancora, stabilire accordi con paesi produttori. È chiaro che il gas servirà ancora, per anni, e magari giocherà un ruolo importante quando avremo gas di sintesi, prodotto quando eolico e fotovoltaico saranno in quantità tali da avere periodi di esubero sostanziale. Ma dobbiamo cominciare ora ad eliminarlo, dovunque questo sia fattibile, e il riscaldamento delle case è la scelta più ovvia per cominciare. Il gas non è neutro, è un male minore necessario, da cui uscire il prima possibile. 

Cattura del carbonio

Ma se continuassimo a bruciare fossili, ma catturassimo l'anidride carbonica emessa? O la eliminassimo in partenza, derivando idrogeno dal metano (il cosiddetto idrogeno blu)? 

La cattura del carbonio si fa già ora, ma in quantità molto limitata: nel 2022 sono state catturate circa 40 milioni di tonnellate di CO2, contro i 37 miliardi di tonnellate emessi, lo 0,1%. Estrarre l'anidride carbonica quando è già diluita in atmosfera è complicato, costoso ma fattibile. Ci sono alcuni impianti pilota, ma i soli che funzionano davvero sono quelli che sfruttano alcune rocce particolarmente reattive, in Islanda. Gli altri impianti esistenti sono soprattutto legati all'industria estrattiva: si separa e reimmette nel sottosuolo la CO2 contenuta nel gas naturale, o si pompa CO2 in un giacimento di petrolio per facilitarne l'estrazione, si tratta quindi di sistemi che alla fine riducono un pochino le emissioni, non le intaccano. 

È più efficiente catturare la CO2 direttamente dal camino della centrale. In questo caso si ha una diminuzione dell'efficienza energetica, costi maggiori dell'energia prodotta, ma effettivamente non si emette in atmosfera. Il problema è cosa farne, della CO2 catturata. Semplice, la si reinietta nel terreno, dicono i sostenitori di questa  tecnologia, ma non è così semplice. Ad oggi esistono due siti in cui questo viene fatto, e si sono già evidenziati problemi non piccoli di tenuta. Ma soprattutto spaventano i volumi, i giacimenti esauriti di gas in Italia basterebbero per immagazzinare pochi mesi delle nostre attuali emissioni. Ha senso tutto questo solo se legato alla produzione di metano di sintesi: brucio metano in inverno, quando non ho sufficiente fotovoltaico, immagazzinando l'anidride carbonica sottoterra. In estate, quando il fotovoltaico è in esubero, lo utilizzo per produrre idrogeno che, combinato con l'anidride carbonica nel processo Sabatier, diventa metano di sintesi.

Un discorso a parte merita l'unico metodo davvero efficace, la riforestazione, che difatti è incluso nei piani del green deal europeo. Le biomasse usate come combustibile sono pure un possibile sistema di cattura del carbonio, se vengono bruciate tramite pirolisi, e il carbone (biochar) residuo viene sepolto nel terreno. Ma per quanto non trascurabile, il contributo che può dare la riforestazione è limitato, basta appena per compensare quegli usi marginali dei fossili che non potremo eliminare.

Quindi la cattura del carbonio ha senso solo se fatta in modo ciclico, su combustibili di sintesi che vengono prodotti, in tempi diversi, utilizzando l'anidride carbonica catturata. La proposta è sviluppata in alcuni studi, tra cui questo documento, a cui ho contribuito. Di per sé la cattura del carbonio non ci consente di continuare a bruciare combustibili fossili. 

Energia nucleare

Molti partiti propongono un ritorno al nucleare. Qui tralascio completamente il discorso sul nucleare in sé, assumo per semplicità del discorso che esistano centrali nucleari sicure, affidabili, e che esista l'uranio per farle andare.

Viene fatto il confronto con la Francia, che con 57 reattori attivi produce l'80% della propria energia elettrica. Innanzitutto occorre guardare un po' più da vicino questi numeri. Se si considera il totale dei consumi energetici francesi, il contributo nucleare diventa solamente il 37%. Possiamo considerare che il fabbisogno energetico, gli usi finali di energia sono molti meno, ma ancora il nucleare ne copre circa la metà. Dovremmo quindi raddoppiare il numero di reattori. E dovremmo considerare che una quindicina di reattori sono in manutenzione, per stimare la necessità totale. Rapportato all'Italia, ci servirebbero oltre 100 reattori, probabilmente 120-130, per coprire i nostri fabbisogni. E ovviamente ci servirebbero entro il 2050.  

Chiunque proponga il nucleare dovrebbe tener conto di questi numeri. Un contributo al carico di base, diciamo di 10-20 reattori, è realisticamente realizzabile in questi tempi. E farebbe gioco, per avere una maggiore stabilità della rete. Trovare siti adatti (con il relativo consenso locale), soldi, ditte che eseguano i lavori per oltre 100 reattori la vedo onestamente irrealizzabile. 

Ma occorre comunque usare modelli di reattori già esistenti, non abbiamo il tempo per aspettare reattori di nuova generazione, mini-reattori modulari, reattori al torio o altre cose che esistono in realtà solo sulla carta. E questi sappiamo che costano (molto più delle rinnovabili) e che hanno tempi di realizzazione lunghi.

Qualcuno parla anche di fusione nucleare. Ci crederò dopo che avrò visto il primo impianto commerciale in funzione, è da quando ho 10 anni che la fusione "arriverà tra 20 anni". 

In conclusione: se qualcuno realizzerà una decina di reattori nucleari, dei tipi oggi esistenti, da qui al 2050, superando anche tutte le resistenze politiche (su cui QUI non mi esprimo), questi daranno un contributo al totale. Diciamo un 10%. Il restante 90% va fatto con le rinnovabili. Se al 2050 esisteranno nuovi reattori nucleari ultrasicuri, o reattori a fusione, ne riparleremo allora. Oggi non ci possiamo permettere il lusso di aspettare.   

In conclusione

La neutralità energetica, come presente nel programma di molti partiti, è solamente un alibi. È un proporre cose che non funzionano, che sappiamo che non funzioneranno mai, per non affrontare la realtà spiacevole delle cose che invece dobbiamo fare. È un ciccione di 120 chili con le arterie foderate di grasso che, di fronte al medico che li suggerisce una dieta, dice che lui, invece, farà tutte le mattine una passeggiata di 10 minuto col cane. 

Quel che dobbiamo fare lo sappiamo. L'Europa ha intrapreso una serie di provvedimenti che sono ancora insufficienti, ma vanno nella direzione giusta. Non fare neppure quelli è un suicidio.