Il futuro dell'economia circolare verrà accelerato al Cern di Ginevra

di Andrea Begnini

27/10/2020

Future Circular Collider. Foto tratta dal sito del Cern

Quanto può un progetto avveniristico come la costruzione di un gigantesco acceleratore di particelle influenzare anche le tecnologie della sostenibilità e l'economia circolare? La sfida è lanciata. Ma, ripercorrendone la storia, bisogna partire dall'attuale acceleratore di particelle del Cern di Ginevra, il più grande al mondo: nel suo tunnel sotterraneo da 27 chilometri si è dimostrata l’esistenza del bosone di Higgs. Ora, dopo anni di dibattiti interni sul modello da seguire, i fisici del consorzio europeo hanno deciso di puntare alla costruzione di un altro tunnel circolare da 100 chilometri, in cui accelerare particelle fino a velocità 7 volte superiori a quelle attualmente raggiunte nel Large Hadron Collider. Si chiamerà Future Circular Collider, o Fcc, e si porrà come obiettivo quello di arrivare a un acceleratore di protoni capace di raggiungere collisioni da almeno 100 teraelectronvolt (TeV). L’anello sotterraneo, che arriverebbe praticamente a circondare la città di Ginevra e potrebbe costare qualcosa come 20 miliardi di euro, dovrebbe vedere la luce intorno al 2040.

Un acceleratore di particelle ad anello lungo 100 km che, come abbiamo visto potrebbe raggiungere energie di 100 teraelettronvolt (TeV), avrebbe lo scopo di cercare nuove particelle o fenomeni che rispondano ad alcune delle domande fondamentali della fisica moderna: qual è la natura del Bosone di Higgs? Cos'è la materia oscura? Perché la materia ha dominato l'antimateria? Ma, oltre alle questioni fisiche, la costruzione di un imponente vettore tecnologico porterebbe con sé lo studio e l'implementazione di tecnologie per l'ambiente. La costruzione e la sostenibilità di funzionamento di un acceleratore di particelle lungo 100 km richiede lo sviluppo di nuove tecnologie superconduttive per la riduzione al minimo delle perdite di energia che possono essere utilizzate anche per aumentare l'efficienza delle turbine eoliche ad alta potenza. Inoltre, la superconduttività può aumentare l'integrazione delle fonti di energia rinnovabile nella rete elettrica attuale aumentandone la sua stabilità e, allo stesso tempo, minimizzando le perdite di energia: “Lo sviluppo di applicazioni su larga scala della superconduttività è un balzo simile a quello del dal classico mulino a vento alle pale eoliche”.

La progettazione e l'avanzamento degli acceleratori vanno oltre la fisica fondamentale e contribuiscono realmente agli obiettivi di sviluppo sostenibile per il XXI secolo. Oggi, il traffico marittimo è una delle cause principali dell'inquinamento atmosferico: “una singola nave da crociera emette tanto inquinamento quanto un milione di automobili. Sono state esplorate diverse tecnologie per ridurre le sostanze inquinanti nei gas di scarico dei motori diesel marittimi. Gli acceleratori di particelle offrono una soluzione che comporta la decomposizione delle molecole inquinanti tramite elettroni accelerati ad alta energia, prima di estrarle in sicurezza usando l'acqua”. Questo approccio innovativo è stato testato in un rimorchiatore lettone nel cantiere navale di Riga sul mar Baltico.

Infine, la costruzione del tunnel sotterraneo per la realizzazione di un nuovo acceleratore di particelle produrrà 10 miliardi di metri cubi di materiale di scavo. I progetti di costruzione convenzionali spesso smaltiscono il materiale in cave. Tuttavia, il materiale ha un valore di mercato potenziale di centinaia di milioni di euro. “La collaborazione FCC, assieme a global leader in questo campo, lavora allo sviluppo di tecnologie che permettano il riutilizzo di questa fonte di materiale per l'industria. Questo importante progetto scientifico richiede anche un adeguamento dell'attuale quadro giuridico”. Proprio come nella costruzione del nuovo tunnel ferroviario del San Gottardo, lungo 57 chilometri, il più lungo al mondo, che ha prodotto l’equivalente di cinque piramidi di Gaza di rifiuti minerari. I rifiuti sono stati utilizzati per costruire la nuova (infra)struttura del progetto, incluso il calcestruzzo a spruzzo per il tunnel stesso. Dei 28 milioni di tonnellate di roccia scavata, 15 chili sono stati consegnati all’ufficio postale svizzero che li ha macinati in una polvere fine e, usando una vernice speciale, li ha integrati in una serie speciale di francobolli postali chiamati Gottardo 2016. L’acqua calda delle fonti all’interno del tunnel è stata raccolta e usata da un’industria di allevamento ittico vicino all’entrata del tunnel, un uso a cascata delle risorse naturali. Allo stesso modo, il 98% del materiale estratto per costruire la nuova Elizabeth Line a Londra è stato riutilizzato nelle cave, in un campo da golf, in una fattoria e nelle riserve naturali lungo il Tamigi.

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