Accumulatori di energia: dalle biotecnologie ambientali soluzioni di stoccaggio ecologicamente sostenibili

Gli scienziati e i biotecnologi dell’Università di Graz, in Austria, hanno trovato un modo per convertire la semplice molecola della vaniglia in materiale elettrolitico per batterie liquide. Questa scoperta è un passo importante verso lo stoccaggio ecologicamente sostenibile di energia, incluso tra le iniziative della Commissione europea volte a raggiungere la neutralità climatica in Europa entro il 2050.

Accumulatori di energiabiotecnologie ambientali: negli ultimi anni, la relazione tra l’immagazzinamento di energia e lo studio e lo sviluppo di tecnologie a basso impatto ambientale è sempre più stretta.

Per cogliere appieno tale relazione, basti ricordare che, con l’Accordo di Parigi su clima, sottoscritto nel 2015, tutti i Paesi UE si sono impegnati a ridurre le proprie emissioni di gas serra e a raggiungere il traguardo delle “emissioni zero” entro il 2050. E che per farlo, l’incremento della capacità di stoccaggio di energia da parte di ciascun membro è la strada maestra.

Per essere sintetici, lo stoccaggio dell’energia è considerato essenziale per il passaggio alla decarbonizzazione basata su fonti di energia rinnovabili. Per quale motivo? Il solare e l’eolico non forniscono una produzione stabile di elettricità, dunque aumentare lo stoccaggio dell’energia serve a garantire una fornitura costante.

In particolare, il Parlamento europeo ha stimato che, per avere zero emissioni entro 2050, l’UE dovrà immagazzinare sei volte più energia di quanto faccia in questo momento. E qui entrano in scena le batterie, sistemi di immagazzinamento energetico di tipo elettrochimico.

Una delle priorità – secondo il Paralemento – dovrebbe essere ridurre la dipendenza dalla produzione di batterie fuori Europa, rafforzando i sistemi di riciclaggio e l’approvvigionamento sostenibile di materie prime all’interno dei confini UE.

Tra quelle in commercio, le batterie di flusso redox rappresentano una sorta di mix tra le batterie convenzionali e le celle a combustibile. A differenza delle più classiche a piombo-acido o ionio litio, in queste batterie le sostanze elettroattive si trovano disciolte nel liquido elettrolita.

Purtroppo, però, tutti i suoi composti sono considerati altamente tossici e in grado di provocare patologie respiratorie se inalati. Il che, da qualche tempo, spinge gli scienziati di tutto il mondo a mettere a punto modelli a base di componenti a minore impatto ambientale e a più alte prestazioni ecologiche.

Accumulatori di energia: dall’Università di Graz un composto green per le batterie di flusso redox

I ricercatori dell’Università Tecnica di Graz, in Austria, hanno trovato un modo per convertire la molecola della vaniglia in materiale elettrolitico per batterie liquide.

Questa scoperta è un passo importante verso lo stoccaggio ecologicamente sostenibile di energia

afferma Stefan Spirk, biotecnologo presso l’Università Tecnologica di Graz. Lui e il suo team, con questa scoperta, sono riusciti a rendere le batterie di flusso redox più rispettose dell’ambiente, sostituendo il loro elemento centrale, l’elettrolita liquido – per lo più costituito da metalli pesanti ecologicamente dannosi – con la molecola della vaniglia, ossia la vanillina.

La vanillina è una delle poche sostanze chimiche fini prodotte dalla lignina, polimero naturale e componente essenziale del legno. Spirk e il suo team hanno affinato il processo di estrazione della molecola della vaniglia dalla lignina e lo hanno trasformato in un materiale redox utilizzando una “chimica verde” – concezione della chimica che indirizza su percorsi di sostenibilità l’approccio all’industria – senza l’utilizzo di catalizzatori metallici tossici e costosi, in modo che possa essere utilizzata nelle batterie a flusso.

Il processo funziona a temperatura ambiente e può essere implementato con comuni prodotti chimici domestici. La vanillina è altamente disponibile, acquistabile anche al supermercato, ma è altresì possibile usare una semplice reazione per separarla dalla lignina, che a sua volta viene ricavata in grandi quantità come prodotto di scarto nella produzione della carta.

Illustrazione dell'attività dei biotecnologi ambientali
Accumulatori di energiabiotecnologie ambientali: negli ultimi anni, la relazione tra l’immagazzinamento di energia e lo studio e lo sviluppo di tecnologie a basso impatto ambientale è sempre più stretta.

Dall’approvvigionamento delle materie prime alla generazione di elettricità su base regionale

Il processo di estrazione e di raffinazione è stato brevettato e gli ottimi risultati dei test di sperimentazione sono stati di recente pubblicati su Angewandte Chemie, rivista accademica tedesca che tratta di chimica.

A questo punto, i ricercatori intendono commercializzare la tecnologia, soprattutto perché il processo è altamente scalabile e adatto alla produzione continua. Racconta Spirk:

Il progetto è quello di collegare il nostro impianto a una cartiera e di isolare la vanillina dalla lignina prodotta durante la lavorazione. Le quantità di lignina in eccesso possono successivamente rifluire nel ciclo regolare. Per quanto riguarda l’implementazione finale, la tecnologia deve essere testata sul campo, a bordo di batterie di flusso. Per questo motivo, siamo alla ricerca di società di fornitura di energia che possano integrare la nostra tecnologia nella propria infrastruttura

Sempre secondo Spirk, il valore di questa scoperta è dato dal fatto che:

  • non spezza la catena che va dall’approvvigionamento delle materie prime e dei componenti alla generazione di elettricità su base regionale
  • consente capacità di stoccaggio fino a centinaia di MWh
  • allevia la tensione sulla rete elettrica
  • dà un contributo importante allo stoccaggio di energia verde

Ricordiamo che questo lavoro rientra nei settori di competenza “Sistemi sostenibili” e “Scienza dei materiali avanzata”, due dei cinque centri di ricerca strategici dell’Università Tecnologica di Graz, e che fa parte del progetto di ricerca “Lignobatt – Lignin in Redox-Flow Batteries”, finanziato dal Climate and Energy Fund e svolto nell’ambito del “Energy Research Program 2016 – Emerging Technologies” dell’Austrian Research Promotion Agenzia FFG. I partner del progetto presso l’Università di Graz sono stati l’Istituto di bioprodotti e tecnologia della carta, l’Istituto di chimica e tecnologia dei materiali e l’Istituto di chimica fisica e teorica.

Default image
Paola Cozzi
Giornalista dal solido background acquisito lavorando presso i più prestigiosi Editori italiani | Ventidue anni di esperienza nello sviluppo di prodotti editoriali b2b, cartacei e digitali | Vent'anni alla direzione di una testata b2b in tema di Sicurezza anticrimine di tipo fisico | Attualmente mi dedico al Giornalismo Digitale ed esploro nuove tecniche e nuovi stili di comunicazione

Newsletter Updates

Enter your email address below to subscribe to our newsletter