Diesel nucleare: un’alternativa al sogno poco realistico del trasporto elettrico?

L’elettrificazione dei trasporti sta affrontando dei notevoli problemi economici e strategici. Passare completamente al trasporto elettrico su gomma, soprattutto nei trasporti commerciali, risulta da un lato complesso  e basato su materie prime scarse, anzi insufficienti alla sfida. Dall’altro lato questo tipo di risorse è attualmente controllato soprattutto dalla Cina e questo pone dei problemi di strategia mondiale non secondari.

Quale può essere la soluzione? Il Diesel Nucleare

Secondo il professor Hargraves c’è una soluzione: stravolgere completamente la sfida, passando alla produzione di gasolio a emissioni zero ricavato da CO2, acqua ed energia nucleare. Carburanti di pura sintesi in cui l’abbondante energia viene ad essere generata dall’energia nucleare.  Tutto questo sfruttando le competenze tecnologiche già esistenti e legate all’industria chimica e della raffinazione.

Il gasolio alimenta oggi il 90% del trasporto merci. Indipendentemente dal futuro dei veicoli elettrici, gli Stati Uniti e il mondo continueranno a dipendere da carburanti simili al diesel per il trasporto su strada, nelle miniere, nelle spedizioni, nei trasporti ferroviari e nei voli aerei, perché a parità di energia le batterie pesano cinquanta volte di più del carburante.

L’illusione idrogeno

Molti leader mondiali e scienziati vogliono ridurre le emissioni di CO2 dovute alla combustione di carburanti. L’idrogeno può essere prodotto per elettrolisi dell’acqua, senza emissioni di CO2, utilizzando elettricità generata da energia idroelettrica, eolica, solare o nucleare. L’idrogeno può essere un carburante per veicoli, ma è molto difficile e costoso da immagazzinare e distribuire, come Nikola sta sperimentando nella produzione dei propri veicoli , ma può essere parte della catena di produzione del carbirante sintetico

Carburante sintentico, tecnologia nota e riutilizzo della CO2

Sotto sanzioni militari o politiche, la Germania e il Sudafrica hanno sintetizzato i carburanti da liquefazione del carbone. La loro combustione rilasciava CO2, così come i processi di produzione dei synfuel, di carburanti sintetici, con tecnologie ben note. Oggi, con una fonte di carbonio proveniente dalla CO2 atmosferico anziché dal carbone, le emissioni nette possono essere pari a zero. La combustione di synfuels idrocarburici riutilizzerà e conserverà l’attuale patrimonio multimiliardario di motori diesel, a benzina e a turbina e le reti di autocisterne, oleodotti e stazioni di rifornimento.

Se poi si parla di biocarburanti derivati dalle colture agricole, i synfuels emettono CO2 quando vengono bruciati, ma la coltivazione assorbe CO2 dall’aria, quindi le emissioni nette sono pari a zero, se il processo di raffinazione è alimentato in modo simile. Permane il problema dell’utilizzo del terreno agricolo a finalità industriali, con il rischio di ricadute sui prezzi degli alimenti.

Una tecnologia diversa è quella dell’utilizzo della CO2. L’industria petrolchimica statunitense è in grado di costruire raffinerie per utilizzare l’idrogeno e il carbonio della CO2 per sintetizzare carburanti idrocarburici. Le centrali elettriche a carbone e a gas naturale emettono attualmente CO2, ma potenzialmente sono fonti pronte. L’impianto a carbone Petra Nova della NRG ha catturato un po’ di CO2 dai gas di scarico, ma lo sforzo miliardario di utilizzare la CO2 per spingere più greggio in un giacimento petrolifero a 81 miglia di distanza è stato antieconomico. Le nuove centrali elettriche a ciclo Allam bruciano gas naturale con ossigeno anziché aria, producendo così un flusso di scarico di CO2 pura. Il riutilizzo di queste fonti di CO2 pre-emissione per produrre synfuels significa che la combustione dei synfuels non aggiunge altra CO2 all’atmosfera. Tuttavia, in un futuro lontano potremmo non avere centrali elettriche a carbone o a metano, quindi il riutilizzo della CO2 è una soluzione provvisoria.

Dove “Catturare” la CO2?

La cattura diretta delle emissioni di CO2 nell’aria è costosa perché la CO2 è solo lo 0,04% dell’aria. Oltre un terzo delle emissioni viene assorbito dall’acqua dell’oceano, dove la CO2 è 150 volte più concentrata. Il laboratorio di ricerca della Marina degli Stati Uniti ha dimostrato la rimozione della CO2 dall’acqua di mare e la produzione di carburante per jet, utilizzando l’elettricità potenzialmente generata da centrali nucleari su una portaerei. Il laboratorio della Marina ha stimato che il costo del carburante di sintesi sarebbe di 5 dollari al gallone, 1,33 dollari al litro. Bosch ha stimato i costi del carburante sintetico ricavato dalla CO2 a 4-6 dollari al gallone e i costi di vita di un’auto ibrida alimentata con carburante sintetico sono più bassi di quelli di un veicolo elettrico a lungo raggio.

Nucleare, la necessaria fonte di energia e calore

La tecnologia nucleare è in grado di fornire calore ad alta temperatura tramite vapore a 550°C o elio a 750°C. Le fonti di energia eolica o solare non possono farlo. Dow è la prima azienda statunitense a sfruttare questo potenziale di calore nucleare, inizialmente per ridurre le proprie emissioni di CO2. Le aziende petrolchimiche e gli ingegneri statunitensi hanno le competenze necessarie per utilizzare il calore ad alta temperatura e l’energia elettrica affidabile per costruire raffinerie di synfuel. I costi dell’energia da fonte nucleare avanzata possono essere di 3,5 centesimi/kWh per l’elettricità o di 2 centesimi/kWh per il calore ad alta temperatura. Il costo dell’energia grezza di partenza per la produzione di diesel nucleare è inferiore a 1 dollaro al gallone, cioè 0,25 centesimi di dollaro a litro. Anche dopo aver aggiunto i costi di capitale e di gestione delle raffinerie, mi aspetto che le nuove raffinerie possano produrre gasolio nucleare agli attuali prezzi all’ingrosso vicini ai 3 dollari al gallone, meno di un dollaro al litro.

La tecnologia degli SMR sarebbe ottima per questo tipo di evoluzione tecnologica, in quanto gli impianti sarebbero dimensionabili alle necessità di energia termica ed elettrica degli impianti di produzione.

Il problema è normativo

L’energia nucleare, affidabile e a basso costo, è fondamentale per la produzione economica di synfuels da idrocarburi. Per vincere questa competizione con la Cina, gli Stati Uniti devono autorizzare rapidamente l’industria a estrarre, raffinare e arricchire l’uranio e a costruire centrali elettriche. Bisogna superare i blocchi normativi delle innumerevole autorità federali. In Europa la situazione è perfino peggiore.

Le emissioni accidentali di radiazioni sono un rischio molto minore rispetto alle sostanze chimiche e ai combustibili che l’industria petrolchimica gestisce già quotidianamente. Forse queste aziende hanno semplicemente bisogno di essere autorizzate a installare fonti di calore ed energia nucleare nel rispetto delle norme di sicurezza già in vigore nei siti industriali e di raffinazione. Per cambiare il gioco è necessario fissare le regole.