Innovazione e green economy a Ravenna 2011

Si è conclusa la quarta edizione dell’evento romagnolo che sta diventando sempre più un eccellente polo di riflessione e approfondimento sui temi della sostenibilità

Si sono chiusi i battenti del festival di Ravenna, la manifestazione che per tre giorni si è dedicata a rifiuti, acqua ed energia, con giornate fitte di appuntamenti di diversa natura. L’evento, come nelle precedenti edizioni, si è svolto nel centro città, in 10 Sale attrezzate, a Piazza del Popolo e nelle principali arterie del Centro Storico con la filosofia del kilometro zero che della prima edizione contraddistingue il festival. La quarta edizione si è mantenuta in linea con il carattere Open degli anni precedenti conservando gratuite tutte le manifestazioni; sono rimasti a pagamento solo i corsi di formazione (Labmeeting). Gli obiettivi della manifestazione vengono riassunti dagli stessi organizzatori in quattro punti che si propongono di 1) Ripensare strategie e responsabilità,  2) Riprogettare soluzioni innovative, efficaci ed economiche, 3) Riorganizzare con sistemi equi e trasparenti, 4) Ripartire con azioni, investimenti e imprese sostenibili. Giovanni Montresori, presidente di Labelab e organizzatore della manifestazione, ha sottolineato il grande interesse suscitato ancora una volta da Ravenna 2011 in tutti i tecnici e gli operatori che orbitano nel campo delle rinnovabili e della sostenibilità; il presidente ha anche spiegato che il programma è stato creato dal basso, senza nessuna gerarchia con 60 iniziative ripartite in 4 conferenze 18 workshop 14 labmeeting e tantissimi eventi culturali sviluppati per la manifestazione.

TRA “NON CONFERENZE” Ed “EMERGENZE CREATIVE” Novità di quest’anno il labecamp, la non-conferenza di Ravenna 2011 coordinata da Luca Conti, giornalista del Sole 24 Ore, sono intervenuti blogger, giornalisti, esperti ed appassionati di ecologia esperti di comunicazione ambientale, riuniti per “conversazioni sostenibili”. Le conferenze hanno rappresentato l’evento principale di Ravenna 2011, con la partecipazione di studiosi ed esperti di ogni nazionalità, i quattro incontri in programma si sono occupati dei temi principali del festival. La prima in programma è stata la Conferenza Energia che ha trattato degli scenari di evoluzione del settore delle energie rinnovabili, durante l’incontro il Prof. Marangoni ha presentato l’Irex Annual report. La conferenza che si è tenuta il giorno dopo ha visto l’intervento magistrale di Philippe Daverio che ha dato una sua originale interpretazione dei temi della manifestazione, il noto docente universitario e storico dell’arte ha puntualizzato in un’intervista a RavennaWebTv che “La parola ambiente è una parola che in Italia è molto più etica che concreta […] tentare di diventare concreti è la prima cosa”. L’ultimo giorno della manifestazione si sono tenute invece le due conferenze su Green Jobs e “Impresa e Sostenibilità: benEssere per le Economie Locali”, la prima aveva come moderatore Umberto Torelli del Corriere della Sera con il contributo di esperti di Università, Istituzioni di ricerca e Imprese e l’intervento di Marco Gisotti coautore con Tessa Gelisio del libro “Guida ai green jobs”. La conferenza su Impresa e sostenibilità è stata invece organizzata dal Consorzio Impresa Multisensoriale ed è stata incentrata sulla figura degli imprenditori e sul loro ruolo nel promuovere un’economia sostenibile e su come questo possa risultare un’opportunità di sviluppo per le piccole e medie imprese. Altro elemento importante del festival sono stati i Workshop, incontri di approfondimento gestiti in collaborazione con le associazioni di categoria, enti ed aziende facenti parte delle principali reti esterne di Labelab. I 18 Workshop, ognuno contraddistinto con una lettera dalla A alla T si sono dedicati ad altrettanti argomenti inerenti i tre temi della manifestazione, per citarne alcuni “La comunicazione ambientale dei rifiuti in Europa: quali mezzi, quali messaggi per quali obiettivi”, “Green building, la sfida energetica nel mondo delle costruzioni”, o  “Fare i conti con l’ambiente: il bilancio ambientale locale”.

E’ stata riproposta una sessione internazionale, la “International Web Conference on Energy and Environment” che nell’ambito di Ravenna 2011 ha creato un momento di riflessione sulle tematiche trattate nel festival. Mediante relazioni, tenute da esperti dell’Unione Europea che hanno trattato i temi dell’energia e dell’ambiente, si sono potute trasmettere in streaming on line i contributi degli esperti allargando così la disponibilità di informazione all’intera rete web. Alcuni dei temi trattati hanno riguardato la politica energetica dopo Fukushima, la pianificazione e la gestione sostenibile della fascia costiera, la sostenibilità delle attività turistiche ed i problemi dell’analfabetismo scientifico. Gli eventi culturali di questa tre giorni hanno portato alla città un momento di riflessione, arte e cultura spingendo ogni intervenuto alla manifestazione o anche soltanto passante curioso a relazionarsi con il mondo della sostenibilità e delle rinnovabili. In questo contesto “Emergenze creative” anche quest’anno ha portato in “piazza” un gran numero di talenti italiani e stranieri, Gli artisti, seguendo i tre temi di rifiuti, acqua, energia con le loro opere esposte nella città hanno ottenuto come in una grande “caccia al tesoro” un grande consenso di pubblico. Un altro evento culturale è stato allestito in piazza del Popolo, dove un’esposizione di tecnologie dedicate alla divulgazione delle potenzialità delle soluzioni inerenti il risparmio energetico e l’utilizzo delle fonti di energie rinnovabili è stato messo a disposizione delle scolaresche e dei cittadini per rendere più vicino il mondo dell’energia e della sostenibilità. Un altro apporto alla comunicazione che ha trovato posto in piazza del Popolo è stato dato dalla cooperativa Botteghina e dalla società Coop Impronte che hanno presentato un progetto di Riciclo Artistico in collaborazione con il liceo Artistico “P.L.Nervi” e l’Istituto d’Arte per il Mosaico “G.Severini”.Lo Spettacolo di Luca Regina “Ecobusking” si è basato su magia e risate lo show, nato dalla collaborazione con il museo “A come Ambiente” di Torino, è riuscito a coniugare il divertimento con l’impegno per l’ecologia. Tra i temi trattati troviamo le cose che nel quotidiano ci avvicinano all’impegno sociale per un ambiente migliore e cioè: la raccolta differenziata, l’uso intelligente degli elettrodomestici, il calore e il risparmio del calore, il risparmio energetico. Un altro successo quindi per una manifestazione che si pone sempre di più come una punta d’eccellenza nel mondo della comunicazione, sui temi ambientali ed energetici e che è da subito divenuto un elemento da seguire con attenzione non solo nella fase off line del festival, ma durante tutto l’anno mediante le numerose attività sul web di Labelab.

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“.