Qualità dell’aria: l’Ue presenta il nuovo pacchetto

La Commissione Ue ha presentato ieri il nuovo pacchetto che garantirà all'Europa una maggiore qualità dell'aria a vantaggio di ambiente e salute

(Rinnovabili.it) – A causare il maggior numero di decessi in Europa non sono gli incidenti stradali, bensì la cattiva qualità dell’aria. Lo ha rivelato la Commissione Europea cercando di correre ai ripari per l’ennesima volta e presentando un pacchetto di politiche ad hoc. Un aggiornamento della legislazione attualmente in vigore che, oltre a cercare di ridurre i contaminanti nell’aria, vuole anche e soprattutto salvaguardare la salute dell’ambiente e della popolazione. Riducendo ulteriormente la percentuale di inquinanti prodotti e immessi in atmosfera si punta a far scendere il numero delle morti premature causate da malattie connesse all’inalazione di sostanze tossiche.

Oltre alle conseguenze sulla salute e sull’ambiente la cattiva qualità dell’aria ha anche un costo economico. Giorni di malattia e spese sanitarie gravano infatti non poco sui budget nazionali, così come i danni agli ecosistemi, alle colture e agli edifici.

Janez Potočnik, Commissario responsabile per l’Ambiente, ha dichiarato: “L’aria che respiriamo oggi è molto più pulita di quella dei decenni passati, ma l’inquinamento atmosferico continua a essere un ‘killer invisibile’ che impedisce a molte persone di vivere appieno una vita attiva. Le azioni che proponiamo consentiranno di dimezzare il numero di decessi prematuri dovuti all’inquinamento atmosferico, aumentare la protezione offerta ai gruppi vulnerabili – che ne hanno più bisogno – e migliorare la qualità di vita di tutti i cittadini europei. Queste azioni rappresentano anche una buona notizia per la natura e per gli ecosistemi fragili, e danno inoltre impulso all’industria delle tecnologie pulite, che è un importante motore di crescita per l’Europa.”

Nel pacchetto adottato ieri si trova un nuovo programma aria pulita per l’Europa contenente le nuove misure per ottenere in breve tempo aria più respirabile. Inoltre si è presentata la revisione della direttiva sui limiti nazionali di emissione che comprende limiti nazionali più rigorosi per i sei inquinanti principali, e una proposta per una nuova direttiva intesa a ridurre l’inquinamento da impianti di combustione di medie dimensioni, quali impianti che forniscono energia a edifici appartenenti a uno stesso isolato o a edifici di grandi dimensioni, nonché piccoli impianti industriali.

Riuscendo ad ottenere nelle città e nei grandi centri aria più pulita si potrebbero , si legge nelle stime dei benefici che potrebbero ottenersi rispettando le nuove regole, evitare almeno 58mila morti premature con un risparmio sulle spese sanitarie  che va dai 40 ai 140 miliardi di euro; salvare dall’inquinamento da azoto una superficie di ecosistemi pari a 123 000 km², salvare dall’inquinamento da azoto una superficie di zone protette Natura 2000 pari a 56 000 km² (superiore a quella della Croazia) e salvare dall’acidificazione una superficie di ecosistemi forestali equivalente a 19 000 km2.

Il Commissario europeo responsabile per la Salute, Tonio Borg, ha aggiunto: “Accolgo con estrema soddisfazione l’adozione del pacchetto “aria pulita”, che mette l’Europa sulla buona strada per ottenere – a lungo termine – aria pulita per tutti. La nuove politiche in materia di aria pulita permetteranno ai cittadini europei di vivere più a lungo e di avere una vita più sana: diminuirà il numero dei bambini con problemi d’asma o altri problemi respiratori, meno persone si ammaleranno di cancro, malattie respiratorie croniche o cardiovascolari; infine, meno persone moriranno per malattie causate dall’inquinamento atmosferico.”

Grazie ad un nuovo processo sintetico è stato creato un elettrolita di solfuro solido dotato della più alta conduttività per gli ioni di sodio più alta mai registrata. Circa 10 volte superiore a quella richiesta per l'uso pratico

Batterie al Sodio allo Stato Solido più facili da Produrre

La batterie allo stato solido incarnano a tutti gli effetti il nuovo mega trend dell’accumulo elettrochimico. E mentre diverse aziende automobilistiche tentano di applicare questa tecnologia agli ioni di litio, c’è chi sta percorrendo strade parallele. É il caso di alcuni ingegneri dell’Università Metropolitana di Osaka, in Giappone. Qui i professori Osaka Atsushi Sakuda e Akitoshi Hayash hanno guidato un gruppo di ricerca nella realizzazione di batterie al sodio allo stato solido attraverso un innovativo processo di sintesi.

Batterie a Ioni Sodio, nuova Frontiera dell’Accumulo

Le batterie al sodio (conosciute erroneamente anche come batterie al sale) hanno conquistato negli ultimi anni parecchia attenzione da parte del mondo scientifico e industriale. L’abbondanza e la facilità di reperimento di questo metallo alcalino ne fanno un concorrente di primo livello dei confronti del litio. Inoltre l’impegno costante sul fronte delle prestazioni sta portando al superamento di alcuni svantaggi intrinseci, come la minore capacità. L’ultimo traguardo raggiunto in questo campo appartiene ad una ricerca cinese che ha realizzato un unità senza anodo con una densità di energia superiore ai 200 Wh/kg.

Integrare questa tecnologia con l’impiego di elettroliti solidi potrebbe teoricamente dare un’ulteriore boost alla densità energetica e migliorare i cicli di carica-scarica (nota dolente per le tradizionali batterie agli ioni di sodio). Quale elettrolita impiegare in questo caso? Quelli di solfuro rappresentano una scelta interessante grazie alla loro elevata conduttività ionica e lavorabilità. Peccato che la sintesi degli elettroliti solforati non sia così semplice e controllabile. Il che si traduce in un’elevata barriera per la produzione commerciale delle batterie al sodio allo stato solido.

Un Flusso di Polisolfuro reattivo

É qui che si inserisce il lavoro del team di Sakuda a Hayash. Gli ingegneri hanno messo a punto un processo sintetico che impiega sali fusi di polisolfuro reattivo per sviluppare elettroliti solidi solforati. Nel dettaglio utilizzando il flusso di polisolfuro Na₂S_x come reagente stechiometrico, i ricercatori hanno sintetizzato due elettroliti di solfuri di sodio dalle caratteristiche distintive, uno dotato della conduttività degli ioni di sodio più alta al mondo (circa 10 volte superiore a quella richiesta per l’uso pratico) e uno vetroso con elevata resistenza alla riduzione.

“Questo processo è utile per la produzione di quasi tutti i materiali solforati contenenti sodio, compresi elettroliti solidi e materiali attivi per elettrodi“, ha affermato il professor Sakuda. “Inoltre, rispetto ai metodi convenzionali, rende più semplice ottenere composti che mostrano prestazioni più elevate, quindi crediamo che diventerà una metodologia mainstream per il futuro sviluppo di materiali per batterie al sodio completamente allo stato solido“.  I risultati sono stati pubblicati su Energy Storage Materials and Inorganic Chemistry .

Un gruppo di scienziati della Lehigh University ha sviluppato un materiale dotato di una efficienza quantistica esterna di 90 punti percentuali sopra quella delle celle solari tradizionali

Nuovo materiale quantistico con un assorbimento solare medio dell’80%

Atomi di rame inseriti tra strati bidimensionali di seleniuro di germanio e solfuro di stagno. Questa la ricetta messa a punto dai fisici Srihari Kastuar e Chinedu Ekuma nei laboratori della Lehigh University, negli Stati Uniti, per dare una svecchiata alla prestazioni delle celle solari. Il duo di ricercatori ha così creato un nuovo materiale quantistico dalle interessanti proprietà fotovoltaiche. Impiegato come strato attivo in una cella prototipo, infatti, il nuovo materiale ha mostrato un assorbimento solare medio dell’80%, un alto tasso di generazione di portatori fotoeccitati e un’efficienza quantistica esterna (EQE) record del 190%. Secondo gli scienziati il risultato raggiunto supera di gran lunga il limite teorico di efficienza di Shockley-Queisser per i materiali a base di silicio e spinge il campo dei materiali quantistici per il fotovoltaico a nuovi livelli. 

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L’efficienza quantistica esterna

Tocca fare una precisazione. L’efficienza quantistica esterna non va confusa con l’efficienza di conversione, il dato più celebre quando si parla di prestazioni solari. L’EQE rappresenta il rapporto tra il numero di elettroni che danno luogo a una corrente in un circuito esterno e il numero di fotoni incidenti ad una precisa lunghezza d’onda. 

Nelle celle solari tradizionali, l’EQE massimo è del 100%, tuttavia negli ultimi anni alcuni materiali e configurazioni avanzate hanno dimostrato la capacità di generare e raccogliere più di un elettrone da ogni fotone ad alta energia incidente, per un efficienza quantistica esterna superiore al 100%. Il risultato di Kastua e Ekuma, però, rappresenta un unicum nel settore.

Celle solari a banda intermedia

Per il loro lavoro due fisici sono partiti da un campo particolare della ricerca fotovoltaica. Parliamo delle celle solari a banda intermedia (IBSC – Intermediate Band Solar Cells), una tecnologia emergente che ha il potenziale per rivoluzionare la produzione di energia pulita. In questi sistemi la radiazione solare può eccitare i portatori dalla banda di valenza a quella di conduzione, oltre che direttamente, anche in maniera graduale. Come?  “Passando” per l’appunto attraverso stati di una banda intermedia, livelli energetici specifici posizionati all’interno della struttura elettronica di un materiale creato ad hoc. “Ciò consente a un singolo fotone di provocare generazioni multiple di eccitoni attraverso un processo di assorbimento in due fasi“, scrivono i due ricercatori sulla rivista Science Advances.

Nel nuovo materiale quantistico creato dagli scienziati della Lehigh University questi stati hanno livelli di energia all’interno dei gap di sottobanda ideali. Una volta testato all’interno di una cella fotovoltaica prototipale il materiale ha mostrato di poter migliorare l’assorbimento e la generazione di portatori nella gamma dello spettro dal vicino infrarosso alla luce visibile. 

La rivoluzione dei materiali quantistici

Il duo ha sviluppato il nuovo materiale sfruttando i “gap di van der Waals”, spazi atomicamente piccoli tra materiali bidimensionali stratificati. Questi spazi possono confinare molecole o ioni e gli scienziati dei materiali li usano comunemente per inserire, o “intercalare”, altri elementi per ottimizzare le proprietà dei materiali. Per la precisione hanno inserito atomi di rame tra strati di seleniuro di germanio e solfuro di stagno. “Rappresenta un candidato promettente per lo sviluppo di celle solari ad alta efficienza di prossima generazione – ha sottolineato Ekuma – che svolgeranno un ruolo cruciale nell’affrontare il fabbisogno energetico globale“.