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QUALCHE SPUNTO SU...

Fusione fredda


CHE FINE HA FATTO LA FUSIONE FREDDA

Sono trascorsi molti anni, più di quindici, dall’annuncio della scoperta della fusione fredda da parte dei due elettrochimici dell’Università dell’Utah, Martin Fleishmann e Stanley Pons.
Il lavoro di studio e di ricerca, fino ad ora condotto in questo settore, ha consentito da un lato di identificare le line di attività che hanno prodotto i risultati più consistenti e più interessanti dal punto di vista scientifico, dall’altro di scartare quelle linee di ricerca che hanno prodotto risultati non affidabili dal punto di vista statistico. Gli studi, sia teorici che sperimentali, condotti nel campo della scienza dei materiali hanno consentito di accrescere il controllo sul fenomeno e di creare le premesse per una sua completa comprensione. Su questo specifico tema cresce l’attenzione a livello di Istituzioni: finanziamenti specifici sono stati stanziati in Italia dal Ministero per lo Sviluppo Economico (ex Ministero per le Attività Produttive). Anche negli Stati Uniti d’America è in corso un processo di revisione del fenomeno, con fondi di Agenzie governative e con ampio spazio dedicato alla scienza dei materiali. Gli incoraggianti risultati fino ad ora ottenuti in questo ambito creano una premessa solida affinché il percorso intrapreso secondo questo indirizzo di ricerca continui nel futuro, in un contesto costituito dai più prestigiosi Istituti di ricerca del mondo, con tutto il necessario supporto.

È uno scenario nuovo, ben diverso da quello iniziale; ne abbiamo parlato con uno dei più noti ricercatori a livello internazionale impegnati nella fusione fredda ed in particolare nel campo della scienza dei materiali, Vittorio Violante, del Centro Ricerche ENEA di Frascati.
“Tutto inizia con gran clamore nel 1989 quando, in seguito ad alcuni esperimenti dei chimici Stanley Pons e Martin Fleischmann, la fusione fredda fu prospettata come una fonte di energia semplice, economica, abbondante e ambientalmente compatibile. Bastarono pochi anni e dalle stelle si passò alle stalle: era stato preso un grossolano abbaglio, singolare esempio di una scienza spettacolo senza fondamento; non solo, perché quanti continuarono ad occuparsi di ricerca sulla fusione fredda, lo fecero consapevoli di mettere a rischio la propria reputazione scientifica. Ancora oggi alcuni media continuano a prospettare la fusione fredda come grande speranza energetica, ventilando l’ipotesi del complotto da parte dell’establishment energetico internazionale, per boicottare una fonte cosiddetta ‘free energy’.
Che la partita sia aperta, lo dimostra il fatto che grandi industrie e gruppi privati - Mitsubishi (Giappone), EDF (Francia), Energetics (USA), Pirelli Labs (Italia) - stanno investendo discrete risorse in ricerca nel settore e numerosi laboratori di ricerca in diversi Paesi (in Italia l’ENEA, l’INFN ed altri) continuano silenziosamente a lavorare.

- Qual è il motivo di un tale ribaltamento?
“Le fortissime contestazioni sono nate, perché all’inizio chi provò a ripetere l’esperimento di Fleischmann e Pons, otteneva risultati molto contrastanti. Il Department of Energy (DOE) degli Stati Uniti mise sotto osservazione la materia e alcuni laboratori di vari Paesi che provarono a ripetere l’esperimento non riuscirono a replicare quello che i due chimici dichiaravano di aver ottenuto. Poiché la riproducibilità è un fattore essenziale per la definizione di un fenomeno scientifico, la fusione fredda fu in qualche modo considerata ‘cattiva scienza’, venendo di fatto abbandonata dalla maggior parte di ricercatori e laboratori. Pochissimi continuarono ad effettuare ricerche”.

- Oggi, dopo 15 anni, il fenomeno può considerarsi ancora non riproducibile e, quindi, in qualche modo casuale?
“Gli sperimenti hanno messo in evidenza che l’eccesso di potenza si manifesta, a volte anche con una notevole vivacità. La riproducibilità del fenomeno è comunque superiore a quella che si riusciva ad ottenere solo alcuni anni or sono. L’Istituto Californiano SRI International e la IMRA Japan osservarono che si trattava di un fenomeno ‘a soglia’, vale a dire che l’eccesso di potenza si innesca solo se si raggiunge un livello di concentrazione di deuterio (ovvero di quantità di atomi di deuterio) all’interno del reticolo di palladio non inferiore ad un certo valore. Partendo da questa osservazione, personalmente ho dedicato buona parte della mia attività scientifica a cercare di comprendere come mai, a parità di condizioni di lavoro, un materiale come il palladio, apparentemente sempre uguale, talvolta assorbe più idrogeno e a volte ne assorbe di meno. Questo studio è durato diversi anni e alla fine, identificati alcuni aspetti termodinamici e di cinetica diffusionale, qui all’ENEA siamo riusciti a creare e brevettare una tipologia di questo metallo e un processo per realizzarlo, che consente di riprodurre in modo affidabile la soglia di concentrazione necessaria all’innescarsi del fenomeno”.

- Quindi siete riusciti a consentire la famosa riproducibilità?
“Più precisamente siamo riusciti a creare, in sistemi elettrolitici del tipo deuterio-palladio, un’affidabile riproducibilità della soglia critica di caricamento. Abbiamo fornito i nostri materiali anche ad altri gruppi ricerca, in modo da mettere anche altri laboratori in condizioni di osservare il fenomeno di eccesso di potenza, migliorando la probabilità di successo. Certo, non è ancora una vera e propria riproducibilità controllata: ad esempio stiamo ancora lavorando sul controllo dello start-up del fenomeno, che a tutt’oggi non siamo in grado di far partire a comando. Abbiamo però creato i presupposti affinché, entro un determinato tempo, il fenomeno si manifesti con una certa probabilità. Si tratta insomma di un’importante situazione di miglioramento e 'trasferimento’ della riproducibilità, totalmente assente all’inizio della ricerca nel 1989”.

- A che punto siete quindi?
“A cambiare le carte in tavola è stato l’evento scientifico dell’agosto 2003, la Conferenza internazionale sulla fusione fredda tenutasi a Boston. Io e altri ricercatori di istituti stranieri, tra questi alcuni che avevano utilizzato i materiali messi a punto dall’ENEA, presentammo i risultati positivi, che convinsero alcuni accademici americani a sottoporre nuovamente la questione al DOE, affinché svolgesse nuove verifiche. Di fatto fu effettuata un’ampia analisi dei dati disponibili in letteratura, in seguito alla quale fu proposto un confronto dal vivo con alcuni esperti. Confronto che si è tenuto nell’agosto 2004 a Washington, dove 5 scienziati americani e uno proveniente da un Istituto europeo - io - hanno discusso davanti ad una commissione di qualificati referee le ricerche effettuate e i risultati ottenuti. Dopo alcuni mesi di valutazione, il DOE ha emesso il verdetto:un significativo numero di referee riteneva che il fenomeno era da considerarsi un effetto reale, non frutto di fantasia o di cattive misure, e che la materia meritava di essere studiata né più né meno come altre materie scientifiche”. Inoltre nel documento conclusivo del DOE si sostiene che uno dei campi nei quali occorre concentrare gli studi è proprio la scienza dei materiali.

- Insomma un ripensamento, nel quale il DOE ha ammesso lo sbaglio del passato?
“Non proprio, piuttosto l’approvazione di un processo di revisione. Ossia la presa d’atto che la situazione è oggi diversa da quella iniziale del 1989, e che il lavoro fatto nei quindici anni successivi dai vari laboratori di ricerca, come quello dell’ENEA, ha cambiato i termini della questione”.
L’ENEA, grazie al lavoro svolto nel campo della scienza dei materiali, ha avuto un ruolo fondamentale in quanto non solo ha ottenuto risultati ragionevolmente riproducibili e con segnali inoppugnabili, ma ha contribuito utilmente affinché anche altri Istituti ottenessero risultati simili.

- Quali sono i Paesi più attivi nella ricerca sulla fusione fredda?
“Oltre all’Italia, con l’ENEA, l’INFN e alcuni istituti universitari tra cui il Dipartimento “Energetica” dell’Università ‘La Sapienza’ di Roma con cui collaboriamo intensamente, c’è una discreta attività in USA, Francia, Giappone, Russia e Cina. Il nostro Paese è peraltro ben collocato e le nostre ricerche sono molto apprezzate all’estero”.

- Tornando al fenomeno, ora c’è concordanza sulla sua origine? Si può certamente parlare di fusione nucleare o ci sono ancora dubbi, ad esempio per possibili processi di tipo chimico?
“Sulla base della scienza nota, in base alle misurazioni calorimetriche, è difficile spiegare i fenomeni che registriamo come effetti chimici. Mi spiego. Una misura calorimetrica consiste nel bilancio tra la potenza che viene immessa dall’esterno nel sistema e quella che il sistema emette. Quando nei nostri esperimenti si manifesta l’eccesso di potenza (in uscita maggiore di quella in ingresso), il guadagno di energia che ne deriva è tale che se fosse ridistribuito su tutte le particelle presenti nel sistema dell’elettrodo (atomi di metallo più atomi di deuterio) darebbe luogo ad una quantità di energia per atomo da 10 a 100 volte maggiore della massima energia associabile ad un legame chimico. Se accettassimo l’idea che la natura del fenomeno è chimica dovremmo sostenere che nei nostri ‘elettrodi’ hanno luogo reazioni ottenute con elementi che hanno legami chimici da decine o centinaia di elettronvolt al momento non noti; si tratta quindi di fenomeni di altra natura che, sulla base delle nostre conoscenze, possono solo essere di natura nucleare. Inoltre occorre sottolineare che, con riferimento al palladio, gli eccessi di potenza si ottengono solo con il deuterio e non con l’idrogeno; altro indizio, questo, che identifica il fenomeno di natura nucleare associabile ad un processo di fusione, che procede con modalità diverse rispetto a quanto avviene nei plasmi. In definitiva in questo tipo di esperimento dobbiamo attenderci, come firma dell’avvenuto processo nucleare, un aumento della concentrazione (quantità) di elio molto al disopra di quelli che sono i valori naturali rivelabili nell’aria che ci circonda. Alcune misure, anche se preliminari, effettuate in Istituti tra i quali la Divisione Energia dell’Sri e dal mio Laboratorio in ENEA, hanno fatto osservare che, in concomitanza con il fenomeno della produzione di potenza, si registra un aumento della concentrazione di elio (in celle sperimentali perfettamente sigillate e realizzate con tecnologia da alto vuoto) rispetto ai valori ambientali e in quantità consistenti con l’eccesso di energia prodotta. Anche queste misure di elio e la correlazione con l’energia prodotta furono presentate da noi e dall’Sri ai referee del DOE nel 2004. Questi ed altri risultati presentati da colleghi statunitensi furono tenuti in conto nella stesura del documento finale del DOE ove viene esplicitamente detto che un altro settore in cui è opportuno concentrare l’attività di ricerca è proprio quello della ricerca delle ceneri nucleari. Si pensa così che il processo sia riconducibile ad una fusione tra nuclei di deuterio con produzione di calore ed elio, senza emissione di radiazioni”.

- E ora? Dove si sta indirizzando la ricerca?
“Dopo l’accertamento del DOE, è iniziato un processo di revisione che si articola in due fasi: la prima, di ‘definizione’, in via di completamento, si basa sull’utilizzo degli elettrodi che produciamo qui all’ENEA di Frascati, perché sono quelli che hanno fornito un livello di riproducibilità accettabile e livelli di segnale inequivocabili. Il Laboratorio americano che è stato incaricato di effettuare la prima fase di revisione, l’Sri, ad esempio, utilizza i nostri elettrodi e il sistema calorimetrico della Energetics. Una seconda fase del processo di revisione appunto, è prevista nel caso in cui vengano raggiunti gli obiettivi fissati per la prima”.

- Dopo la prima fase si potrebbe cominciare a pensare ad applicazioni di qualche tipo, ad esempio per la produzione di energia?
“No, guardi, non è proprio il caso di parlare di applicazioni energetiche o d’altro tipo. Siamo ancora in una fase di ricerca fondamentale e non c’è davvero la possibilità di esprimersi non dico su ipotetiche applicazioni, ma nemmeno sulla possibilità di studi di natura tecnologica senza aver prima definito la fisica del sistema. Un ingegnere che fa un progetto tecnologico, anche molto sperimentale, ma che lasci sperare in possibili sviluppi, ha bisogno di equazioni matematiche che possono essere elaborate solo quando tutto il processo fisico è completamente compreso e definito. Stiamo muovendo i primi passi proprio per ricostruire, definire e comprendere lo scenario di fronte al quale ci troviamo. Poi non sappiamo se potranno esserci applicazioni di qualche genere, ma è già una cosa molto importante avere la certezza dell’esistenza di un fenomeno come quello della fusione fredda e poter dire che stiamo cominciando a definirlo”.

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