La prospettiva di una batteria capace di durare mezzo secolo o più affascina e inquieta allo stesso tempo. È un sogno di energia infinita, ma anche un terreno minato di sfide tecniche, ambientali e culturali. Per ora, le batterie nucleari restano una promessa brillante ma lontana. I commenti, per Key4Biz, di Mariano Tarantino, Responsabile Divisione Nucleare, ENEA; Davide Astiaso Garcia, Segretario Generale ANEV e Professore del Dipartimento di Ingegneria Astronautica, Elettrica ed Energetica, Università La Sapienza di Roma; Silvia Bodoardo, Referente Scientifica dell’Associazione europea BEPA – Batteries European Partnership Association e Professoressa del Dipartimento Scienza Applicata e Tecnologia (DISAT), Politecnico di Torino; Ing. Antonio Rinaldi, Head of TERIN-DEC-ACEL Laboratory (Electrochemical storage technologies and devices Lab), ENEA.
Il ruolo delle batterie negli ultimi anni è diventato sempre più centrale. La crescente elettrificazione dei consumi e l’introduzione nel mix energetico di fonti rinnovabili non programmabili, ha infatti reso questa tecnologia indispensabile per l’accumulo energetico di lunga durata. Dalle profondità dello spazio, alle applicazioni terrestri più avanzate, le batterie costituiscono ad oggi il non plus ultra per garantire stabilità alla rete.
Si parla spesso di diversi tipi di batterie, quasi sempre composte da celle elettrochimiche. Dalle tradizionali agli ioni di litio, alle nuove soluzioni organiche, biologiche o persino “a base d’acqua”. Un capitolo a parte, ancora poco esplorato, meritano poi le batterie nucleari. Questa particolare tecnologia, oggi sviluppata principalmente in Cina, non si basa su processi elettrochimici, e viene ancora guardata con grande diffidenza dal mercato europeo.
Fonti industriali interpellate da Key4Biz, appartenenti alla filiera delle rinnovabili, minimizzano il loro impatto, sottolineando che “si tratta di un’innovazione non comprovata, né matura ed economicamente efficiente per alimentare utilizzi commerciali o industriali”.
Eppure, il potenziale dirompente dell’idea merita attenzione.
Le batterie nucleari: energia (quasi eterna)
Entriamo nel merito. Le batterie nucleari, chiamate anche batterie atomiche, rappresentano di certo una delle tecnologie più affascinanti e longeve nel panorama energetico. Ma è corretto definirle batterie?
A.Rinaldi, ENEA “Non batterie ma generatori”
“I dispositivi i questione – chiarisce a Key4Biz l’Ing. Antonio Rinaldi, Head of TERIN-DEC-ACEL Laboratory (Electrochemical storage technologies and devices Lab) dell’ENEA – non sono batterie classiche ma piuttosto generatori. Si basano su un principio di emissione – eccitazione (betavoltaico) e non su un meccanismo elettrochimico. Purtroppo la nomenclatura è infelice e induce in errore”.
Più correttamente descrivibili, quindi, come Generatori Termoelettrici a Radioisotopi (RTG) o celle betavoltaiche, queste microcentrali in miniatura sfruttano il decadimento radioattivo controllato di isotopi stabili per produrre elettricità.
Il risultato? Una fonte di energia continua e (apparentemente) affidabile, capace di funzionare per decenni o persino secoli, senza ricariche né manutenzione.
Il termine batteria “allude”, perciò, soltanto alle caratteristiche tipiche:
- il pacchetto di energia immagazzinato nel dispositivo,
- la durata limitata (scarica) di tale dispositivo – è lunga ma comunque “finita” nel tempo ed è legata al decadimento dell’isotopo.
- i voltaggi confrontabili con le celle elettrochimiche convenzionali
- possibilità di sostituire batterie tradizionali
A che punto è oggi la ricerca internazionale sulle batterie nucleari?
Lo abbiamo chiesto a Davide Astiaso Garcia, Segretario Generale ANEV e Professore del Dipartimento di Ingegneria Astronautica, Elettrica ed Energetica, Università La Sapienza di Roma.
“Già negli anni Settanta, a Parigi, i chirurghi impiantarono il primo pacemaker alimentato a energia nucleare”, ricorda il Segretario Generale. Nei cinque anni successivi, almeno altre 1.400 persone ricevettero dispositivi simili, soprattutto in Francia e negli Stati Uniti.
“Racchiuse in involucri di titanio, le batterie di quei pacemaker contenevano un isotopo radioattivo — di solito circa un decimo di grammo di plutonio-238 — e potevano funzionare per decenni senza manutenzione. Un risultato che, all’epoca, apparve rivoluzionario: per molti pazienti significava dire addio agli interventi chirurgici ricorrenti per la sostituzione della batteria” prosegue.
Col passare del tempo, però, la situazione è cambiata.
“La tracciabilità di quei dispositivi divenne sempre più difficile, come si evince dagli archivi del Dipartimento dell’Energia statunitense. Negli Stati Uniti, infatti, i pacemaker nucleari avrebbero dovuto essere restituiti per il recupero del plutonio, ma spesso questo non accadeva. In molti casi, il materiale radioattivo finiva nei forni crematori o veniva sepolto insieme ai pazienti.
Di fronte a tali rischi, le autorità sanitarie di tutto il mondo decisero di interromperne l’uso. L’ultimo pacemaker nucleare conosciuto fu impiantato nel 1988. Da allora, fatta eccezione per applicazioni particolari — come sonde spaziali e fari remoti in Siberia — lo sviluppo delle batterie nucleari si è praticamente fermato. Negli ultimi anni, però, la ricerca ha ricominciato a muoversi”, ha osservato il Professore.
Più nel dettaglio, la ricerca è ripresa dopo il 2000, sebbene non abbia trovato sbocchi commerciali significativi. Ma nell’ultimo anno, numerose aziende e gruppi di ricerca in tutto il mondo hanno annunciato progressi che, a loro dire, rinvigoriranno la tecnologia e ne estenderanno l’utilizzo a robot, droni, sensori, oltre che a mezzi spaziali e impianti biomedici.
