Storia avventurosa di una presunta eresia scientifica

Innovazione e Ricerca

di Agnese Bertello

Quella della fusione fredda è una storia affascinante che comincia con il clamore per una scoperta che sembrava capace di rivoluzionare il mondo dell'energia; l'esperimento di Fleishmann e Pons, da cui tutto ha avuto inizio nel 1989, infatti, sembrva promettere all'umanità energia in quantità illimitata, a buon mercato e senza conseguenze. Se oggi, importanti centri di ricerca nel mondo, in Italia l'INFN e l'ENEA insieme ad alcune università, portano avanti la ricerca in maniera istituzionale, per quanto silenziosamente, è perché si è riconosciuto che quello della fusione fredda sia una branca del sapere in cui val la pena portare avanti una ricerca di base seria. Ma non è sempre stato così e per lungo tempo gli scienziati che sceglievano di occuparsi di fusione fredda erano considerati degli eretici, in qualche modo, costretti a percorrere strade individuali, senza poter godere di finanziamenti adeguati.

Martin Fleishmann e Stanely Pons, due elettrochimici dell'Università dello Utah, dichiararono di essere riusciti con i loro esperimenti ad ottenere, a temperatura ambiente, un processo di fusione fino a quel momento mai rilevato: due atomi di deuterio si erano fusi, all'interno del palladio, per diventare un atomo di elio-4. L'esperimento infatti consisteva nel far sviluppare al catodo di una cella elettrolitica deuterio gassoso, mediante elettrolisi di acqua pesante (D2O) in modo da incrementare il più possibile la concentrazione di questo isotopo dell'idrogeno all'interno del catodo di palladio, materiale che già in condizioni standard assorbe spontaneamente grandi quantità di idrogeno o suoi isotopi. Nel corso di tali esperimenti si assisteva anche ad una importante generazione di calore, in quantità compatibile unicamente con reazioni di origine nucleare.

L'esperimento venne immediatamente ripetuto in alcuni dei più importanti centri di ricerca al mondo, a partire dal MIT, ma con esiti contrastanti. Dubbi e perplessità scientifiche si fecero sempre più radicali: per alcuni si trattava semplicemente di processi chimici e non di fusione; i due ricercatori vennero di fatto presentati come dei ciarlatani e il fulgido destino della fusione fredda sembrava destinato a chiudersi velocemente. La riproducibilità di un esperimento e dei suoi risultati è infatti requisito fondante di scientificità. La scienza esclude il caso. "Nei fenomeni di fusione termonucleare classica, che avvengono in condizioni di vuoto, a temperature elevatissime", ci spiega Ubaldo Mastromatteo, fisico della STMicroelectronics che segue anche per passione personale gli esperimenti sulla fusione fredda che si compiono a livello internazionale, "la reazione dichiarata da Fleishmann e Pons di fatto non si verifica: è una delle reazioni possibili, è vero, ma quella di gran lunga meno probabile. I dubbi della scienza ruotano proprio intorno a questo aspetto: perché nel palladio si ha questo fenomeno? Quale fattore consente la produzione di elio e generazione di calore?"

Col passare del tempo e con il progredire degli esperimenti, la riproducibilità dell'esperimento aumenta; la ricerca ha portato a tentare nuove strade, molto diverse da quelle che hanno dato avvio a questa storia. "Il problema scientifico da risolvere a questo punto non è più l'esistenza del fenomeno, che anche i ricercatori dell'ENEA con il Rapporto 41 hanno contribuito a provare, e neanche la riproducibilità, per quanto qualche dubbio in questo senso sia ancora da fugare: piuttosto il problema centrale, quello che continua a frenare investimenti privati nel settore è il livello di energia che se ne può ottenere. Finora è sempre stato modesto e dunque la sua applicazione in campo energetico sembrerebbe ancora lontana". La Mitsubishi, per esempio, ha mollato il colpo, dopo un periodo in cui aveva sostenuto finanziariamente le ricerche nel settore.

Nel frattempo sono state messe a punto nuove tecniche per far assorbire all'interno del palladio il deuterio, sono stati elaborati nuovi protocolli, molto si è lavorato sulla scienza dei materiali. "Importanti risultati si sono ottenuti con il gas, altrettanto significativi risultati si sono avuti cambiando il materiale dell'elettrodo, nel caso di esperimenti con elettrolisi. Altri hanno cercato di stimolare il palladio o l'atmosfera in cui il palladio è immerso con varie tecnologie, per capire se la struttura del materiale in qualche maniera era responsabile dell'aumento dell'entità del fenomeno."

Il 2004 è un anno importante per la fusione fredda, quello che di fatto segna la definizione di un rango di scientificità pura agli esperimenti nel campo: il Department of Energy degli Stati Uniti (DOE), infatti, chiama alcuni dei ricercatori più accreditati in questa materia, tra cui il nostro Vittorio Violante, perché espongano le loro ragioni, i loro esperimenti e i risultati ottenuti davanti a un'assemblea di qualificati referee. Dopo mesi di attente analisi, i referee dichiarano che l'effetto è reale e le ricerche devono proseguire. E proseguono, per quanto sempre sotto silenzio, quasi la stampa non si fosse ripresa dallo shock del 1989.

Arriviamo così fino al 2008 quando, in Giappone, nell'Università di Osaka, il fisico ottantacinquenne Yoshiaki Arata, insignito per la rilevanza delle sue ricerche del Premio Imperiale, fa un esperimento pubblico in cui fa funzionare un ventilatore grazie all'energia prodotta dalla fusione fredda. A monte, anni di ricerca su un aspetto molto specifico e determinante di questa reazione. "Arata, seguendo le indicazioni di suoi esperimenti, come pure quelle di altri ricercatori, considerando che la fusione di questi nuclei di deuterio per formarne uno di elio avveniva sulla superficie del materiale (palladio)", racconta Mastromatteo. " Per questo, ha pensato quindi di lavorare con particelle di deuterio di dimensioni nanometriche, proprio per aumentare il rapporto tra superficie e volume del materiale. Ha costruito un'ampolla di acciaio all'interno della quale c'è un certo quantitativo in grammi di particelle di palladio di dimensioni intorno ai 10 nanometri, come se fosse sabbia, ma molto più sottile di quella che conosciamo. Arata ha visto che portando questa ampolla a una certa temperatura e immettendo deuterio ad una certa pressione, all'interno si innescano reazioni di fusione, si produce un eccesso di calore autonomo e si produce elio. Queste energia termica è stata trasformata in elettrica per far funzionare un ventilatore." Restiamo sempre nell'ambito della ricerca di base, l'idea di un prototipo primordiale è lontana, ma quello di Arata è di fatto un esperimento completo che dimostra la possibilità di sfruttare l'energia prodotta dalla fusione e che, se non ha misteriosamente attirato la stampa, ha certamente fatto drizzare le antenne all'industria, compresa quella microelettronica dove le nanotecnologie sono ormai di casa.

Oggi, questo tipo di esperimenti vengono condotti anche presso l'INFN di Frascati, dal gruppo guidato dal dottor Celani. Un tipo di avventura che mostra sempre di più la sua compatibilità con l'industria delle nanotecnologie e della microelettronica. Perché le potenzialità sono davvero enormi. "Dobbiamo considerare che in un litro di acqua ci sono pochi milligrammi di deuterio (35mg), se si riuscisse ad estrarlo dall'acqua e se lo si facesse reagire con una fusione a freddo, si riuscirebbe a produrre un quantitativo di energia pari a quello che si ottiene da 400 kg di petrolio. In assenza di radiazioni, senza cioè alcun effetto nocivo collaterale." La strada segnata da Fleishmann e Pons di fatto è stata quasi del tutto abbandonata. "Esperimenti a mio avviso molto interessanti si stanno conducendo da diversi anni anche all'Università di Siena", aggiunge Mastromatteo. "In questo caso, i ricercatori hanno provato a sostituire gli elementi della reazione, da deuterio e palladio si è passati a nichel e idrogeno. L'esperimento consiste nel far "reagire" all'interno di una camera di acciaio, idrogeno su nichel a bassa pressione e ad una temperatura intorno ai 350/400 gradi. La reazione di produzione di un eccesso di energia, anche molto cospicua, si è spesso verificata, ma la riproducibilità in questo caso è ancora inferiore. Resta una strada promettente, e da seguire indubbiamente, perché il nichel è molto più abbondante del palladio e ciò addurrebbe altri vantaggi a quelli già insiti nel processo di fusione fredda."

Ad ottobre, a Roma, si terrà la XV Conferenza Internazionale sulla Fusione Fredda (ICCF):
le sorprese non sono ancora finite.

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