Le risorse fossili e l’ambiente

LE RISORSE FOSSILI E L’AMBIENTE

L’utilizzo massiccio di risorse fossili ha provocato e continua a provocare enormi danni all’ambiente. Per esempio, quando si brucia il carbone, così come qualsiasi altro composto contenente carbonio, si liberano notevoli quantità di anidride carbonica che, come sappiamo, è tra le principali responsabili dell’effetto serra e del riscaldamento globale. Durante la combustione del carbone si libera anche anidride solforosa che, una volta nell’atmosfera, reagisce con il vapore acqueo, ritornando al suolo sotto forma di piogge acide (2), molto dannose per la vegetazione e inquinanti per i corsi d’acqua.
Anche le emissioni derivanti dalla combustione del petrolio, largamente impiegato nelle centrali elettriche e nella produzione di carburante, sono tra le principali responsabili dell’effetto serra. Un altro problema è legato al suo trasporto. Talvolta, infatti, si verificano fuoriuscite di petrolio dalle navi cisterna o veri e propri sversamenti: questi incidenti creano enormi danni ambientali agli ecosistemi, che avranno bisogno di molti anni per tornare in una condizione di equilibrio.

(2) Piogge acide
Le piogge acide hanno effetti nocivi sulla vegetazione e sugli organismi acquatici, oltre che sulla salute umana. Inoltre, corrodono monumenti e edifici, rovinandoli.

L’ENERGIA NUCLEARE

Quando si parla di “nucleare” si fa riferimento a una serie di fenomeni in cui si ha produzione di energia a partire dalla trasformazione dei nuclei di un atomo.
L’energia nucleare è un tipo di energia che si ottiene senza emissioni di gas serra nell’atmosfera. Tuttavia, presenta problemi di altro tipo, anche di enorme portata, legati ai sistemi con cui attualmente si sfruttano questi processi: da una parte si produce energia “pulita”, dall’altra, come vedremo, la gestione delle centrali nucleari e delle cosiddette scorie radioattive comporta grossi rischi per la sicurezza, la salute e l’ambiente. L’energia emessa dai nuclei in forma di radiazioni, infatti, può essere molto nociva per gli organismi viventi.

Esistono due tipi principali di reazione che producono energia nucleare.

  io studio  

• La fissione nucleare consiste nella rottura (il “decadimento”) dei nuclei di atomi pesanti (cioè con numero atomico alto), come l’uranio e il plutonio, che si dividono in due nuclei con numero atomico minore. Tale reazione libera un’enorme quantità di energia e di radioattività, e può avvenire in modo spontaneo o essere indotta artificialmente attraverso bombardamento di neutroni (3). Sappiamo che ogni atomo è costituito da un nucleo centrale formato da neutroni e protoni (carichi positivamente), intorno al quale orbitano gli elettroni (carichi negativamente): la forza attrattiva di protoni e neutroni (forza nucleare), presenti in numero uguale, rende il nucleo neutro, compatto e stabile. Tuttavia, esistono elementi, come appunto l’uranio, in cui il numero dei neutroni è molto diverso rispetto a quello dei protoni: in questi casi il nucleo non è stabile e tende a disintegrarsi spontaneamente dando luogo a un fenomeno di radioattività naturale. Affinché si inneschi una reazione a catena e quindi una produzione di energia che si alimenta da sé, è necessario che la massa di uranio da bombardare sia pari a circa 7,5 kg: se la massa è inferiore a questa massa critica, la reazione a catena non parte; se è superiore, la reazione va fuori controllo e diventa esplosiva. Per questo è fondamentale che tutto il processo si svolga in modo controllato all’interno dei reattori delle centrali nucleari. La fissione nucleare è il processo che è stato utilizzato per la creazione delle prime bombe nucleari.

• Nella reazione di fusione nucleare entrano in gioco i nuclei di atomi leggeri (con numero atomico basso), come l’idrogeno e i suoi isotopi, quali il deuterio e il trizio, che in condizioni di temperature altissime si comprimono al punto da raggiungere la fusione (4).
  Ne risulta la formazione di atomi con nuclei più pesanti, come per esempio l’elio, ma con massa inferiore a quella iniziale, e la liberazione di un notevole quantitativo di energia. In natura questa reazione è quella che determina la produzione di energia nelle stelle.

Attualmente, tra i due tipi di reazione solo la fissione nucleare trova applicazione in ambito civile, non senza rischi e controversie.
Come abbiamo visto, le reazioni di fissione nucleare vengono indotte all’interno delle centrali nucleari, dove l’energia liberata viene trasformata in calore per la produzione di elettricità. La quantità di energia ricavata dalla fissione nucleare di 1 kg di uranio è la stessa che si otterrebbe bruciando 2 milioni di chilogrammi di carbone, con un enorme “risparmio” in termini di emissioni di gas serra.
Il problema principale della fissione nucleare è che i residui dell’impiego di uranio e plutonio, le scorie radioattive, sono pericolosissimi per la salute umana e per quella degli ecosistemi, e tali rimangono per migliaia di anni: a oggi non è ancora stato messo a punto un sistema sicuro per il loro smaltimento. Da questo punto di vista, la fusione nucleare, che non produce scorie radioattive, potrebbe rappresentare l’alternativa “pulita” alla fissione per la produzione di energia: la sperimentazione va avanti nonostante le difficoltà tecniche dovute alle temperature elevatissime (milioni di gradi) che occorrono per indurla.
Un altro problema è che, sebbene si possa pensare che le radiazioni nucleari rimangano chiuse all’interno dei reattori delle centrali, l’esperienza ha dimostrato che non è sempre così. Se, infatti, un evento estremo provoca la rottura dei reattori, le radiazioni si disperdono nell’ambiente per migliaia di chilometri, contaminando tutto quello che incontrano nel loro passaggio. Questo è ciò che è avvenuto nel 1986 nella centrale di Cernobyl, nell’ex Unione Sovietica, dove il brusco innalzamento della temperatura all’interno di un reattore ha provocato la rottura dell’edificio. Un altro grave incidente si è verificato nel 2011 nella centrale di Fukushima, in Giappone, in seguito a un terremoto (e conseguente tsunami): nei giorni successivi al terremoto, la centrale è stata teatro di una serie di esplosioni, con rilascio di notevoli quantità di materiale radioattivo. In entrambi i casi, oltre al numero delle vittime coinvolte direttamente negli incidenti, sono state stimate decine di migliaia di vittime “secondarie”, cioè di persone che sono morte o moriranno a causa di malattie dovute alla contaminazione radioattiva.
In Italia esistono quattro centrali nucleari, tutte chiuse dal 1987, sull’onda emotiva del disastro di Cernobyl. Sebbene il nostro Paese provveda da sé a produrre energia elettrica per il proprio fabbisogno, in caso di necessità acquista energia da Svizzera e Francia, dove sono attive centrali nucleari.