C’è qualcosa di profondamente affascinante, quasi poetico, nel riuscire a prendere ciò che consideriamo scarto e trasformarlo in ricchezza. Ed è esattamente il capolavoro che un gruppo di cervelloni giapponesi ha appena compiuto: hanno trovato il modo di usare il calore disperso – quello che sprechiamo in continuazione, quello che scalda il nostro smartphone in tasca o che esce dalla ventola del computer – e trasformarlo in elettricità. E la cosa più incredibile è che lo fanno con un’efficienza talmente alta da far tremare le fondamenta della fisica classica.
Dal calore disperso all’elettricità: la rivoluzione quantica giapponese
Dimentica le vecchie leggi termodinamiche che studiavamo a scuola, quelle che ci dicevano quanto si può estrarre al massimo da una fonte di calore. I ricercatori sono andati oltre, addentrandosi nel campo della fisica quantistica. Il cuore di questa rivoluzione è una roba che ha un nome chilometrico e fantascientifico: il liquido di Tomonaga-Luttinger, o TL per gli amici.
Non farti spaventare dal nome. In soldoni, si tratta di una condizione della materia talmente particolare e fredda da permettere agli elettroni di smettere di comportarsi come singole, ribelli particelle. Invece di muoversi alla rinfusa, come una folla impazzita, gli elettroni cominciano a danzare tutti insieme, come un’unica onda, un organismo collettivo perfettamente sincronizzato. È questo comportamento iper-ordinato a fare tutta la differenza del mondo.
Nella vita di tutti i giorni, quando scaldiamo un oggetto, il calore si distribuisce, si “spalma” ovunque, come quando lasci cadere l’inchiostro in un bicchiere d’acqua e l’acqua diventa tutta uniformemente bluastra. In questo TL, invece, l’energia si rifiuta di diluirsi. Rimane concentrata, quasi intrappolata, una forza viva e pulsante. Ed è proprio questa “testardaggine” nel restare concentrata che permette di pescare l’energia e convertirla in elettricità con una resa che finora era considerata pura utopia.
Durante gli esperimenti, gli scienziati hanno utilizzato un minuscolo transistor, noto come transistor a punto quantico, come fosse un mini-fornello. Lo hanno collegato a un canale dove scorreva questo benedetto liquido TL. Il risultato? Una tensione elettrica prodotta di gran lunga superiore a quella che si sarebbe potuta ottenere con qualsiasi altro sistema tradizionale. In pratica, dal medesimo calore, sono riusciti a tirare fuori più succo elettrico di quanto fosse permesso dai famosi limiti di Carnot o Curzon-Ahlborn, che sono i paletti teorici che la termodinamica ci ha imposto per secoli.
Il calore del laptop potrebbe presto alimentare il mondo
Il professor Toshimasa Fujisawa, un luminare del Tokyo Institute of Science che ha guidato la ricerca, è entusiasta e non a caso. Questo non è solo un bel risultato da pubblicare su una rivista scientifica; questo apre le porte a scenari che fino a ieri erano pura speculazione. Pensa solo a quanti dispositivi elettronici usiamo ogni giorno che buttano via calore inutilmente: laptop bollenti, server che consumano megawatt solo per raffreddarsi, persino i futuri e potentissimi computer quantistici. Tutta quell’energia sprecata potrebbe non esserlo più. Potrebbe essere recuperata, riconvertita e reimmessa nel sistema.
In un pianeta che lotta quotidianamente contro il fabbisogno energetico e l’inquinamento, l’idea di trasformare il caos termico in una fonte ordinata e pulita di elettricità è molto più di una scoperta scientifica. È quasi una filosofia applicata: trovare la massima efficienza e armonia proprio dove finora avevamo visto solo disordine e spreco. Se questa tecnologia dovesse uscire dal laboratorio e diventare commerciale, cambierebbe le regole del gioco per tutti. E questo, fidati, non è impostato affatto, è pura adrenalina tecnologica.