Green Capital: le proposte dei tre finalisti

Oggi i tre finalisti, Bristol, Copenhagen e Francoforte esporranno le loro proposte per diventare "Green Capital 2014", dimostrando cosa significa essere una greencity.

Oggi le tre città finaliste del concorso “European Green Capital 2014” saranno a Bruxelles dove presenteranno, davanti ad una giuria internazionale, le loro proposte per diventare la nuova capitale verde. Selezionate tra altre 19 città europee, tra le quali anche Torino, le tra finaliste Bristol, Copenaghen e Francoforte, si sfideranno a colpi di sostenibilità per succedere quale Green Capital 2014 alla città di Nantes, vincitrice per l’anno 2013. La premiazione avrà luogo il 29 giugno nella città spagnola di Vitoria-Gasteiz (Green Capital 2012) durante una giornata ricca di eventi e workshop incentrati sul tema “Politiche verdi, come vantaggio competitivo per le città”.

Bristol

Con lo slogan “Helping to create a Low Carbon City with a High Quality of Life for All”, la città di Bristol punta prima di tutto a ridurre il suo consumo di energia, abbattendo le emissioni di carbonio secondo quanto stabilito dal Patto dei Sindaci, del 40% entro il 2020 e dell’80% entro il 2050. Per realizzare questi obiettivi la città inglese ha creato un piano d’azione puntuale e preciso il “The Climate Change and Energy Security Framework”, suddiviso in vari punti:

• Qualità dell’aria attuata attraverso precisi piani d’azione contenuti nel Climate Change and Energy Security Framework 2012- 2015, partendo dalla riqualificazione del patrimonio edilizio grazie al miglioramento delle strutture, installando impianti per la produzione energetica da fonti rinnovabili per ogni singolo immobile.
• Bristol Energy Plan, recentemente premiato con 2.5 mln di sterline dalla Banca europea che verranno utilizzati per dotare Bristol delle più moderne tecnologie di produzione energetica “pulita”;
• Riduzione del traffico dei mezzi privati, dell’inquinamento e del rumore: già chiaramente improntata su una visione ciclo pedonale della mobilità, nell’intenzione della città troviamo anche il potenziamento delle già numerose piste ciclabili e soprattutto, l’intensificazione del trasporto pubblico anche attraverso il controverso piano per il Bus Rapid Transit, la metropolitana leggera del valore di 195 mln di sterline.
• Parchi e aree verdi: con 410.915 abitanti ed una superficie di oltre 550 mila mq, Bristol è la sesta città più popolata d’Inghilterra, nonostante ciò garantisce ai suoi cittadini oltre 450 vaste aree verdi,  molte di più di qualsiasi altra città dell’UK.

La prossima settimana inoltre Bristol ospiterà il BIG Green Week, il festival dedicato alla promozione della sostenibilità, dell’efficienza energetica, dell’ambiente e dell’ecologia.

Copenaghen

Anche per la città danese la parola d’ordine è qualità della vita. L’obiettivo di Copenaghen è quello di diventare Carbon Neutral entro il 2025 attraverso la capillare diffusione del teleriscaldamento ovviamente alimentato esclusivamente da energia rinnovabile, proveniente dalla biomassa ottenuta grazie alla raccolta differenzaita dei rifiuti, all’installazione di pale eoliche sulla terraferma e in mare e alla fornitura di un significativo quantitativo di energia solare. Gli obiettivi futuri e le mete già raggiunte di Copenhagen per le quali si candida come Green Capital 2014 sono:

• Mobilità leggera grazie a 200 km di piste ciclabili, lungo le quali tutt’ora è possibile trovare valide soluzioni per il bike-sharing diffuso capillarmente in tutta la città, Clean and Repair per rendere sicuro il mezzo di trasporto. Già oggi circa il 35% della popolazione sceglie di spostarsi in bicicletta.
• Ampi spazi verdi e tetti giardino che contribuiscono a ridurre l’effetto “isola di calore”. Complessivamente la superficie delle coperture potenzialmente ricopribili con verde pensile è di 30.000 km. L’obiettivo da raggiungere è l’installazione di 5.000 mq di verde l’anno.
• Bandiera blu grazie alla qualità delle acque cittadine comprese quelle adiacenti al porto.
• Innovazione green che permetterà a Copenhagen di avviare un rapporto di sinergia tra le università, la municipalità, le università e i cittadini per arrivare alla definizione di tecnologie innovative e a tutto campo.

Francoforte

Francoforte si candida come città del risparmio. Partendo dalla riduzione sostanziale dei rifiuti, alla riduzione degli sprechi idrici fino ad arrivare all’impegno energetico. Il programma di traformazione green di Francoforte si è suddiviso in 12 importanti indicatori ambientali:

1. Contributo locale al cambiamento climatico globale
2. Trasporto locale
3. Aree verdi urbane per l’uso sostenibile del territorio
4. Natura e biodiversità
5. Qualità dell’aria
6. Riduzione dell’inquinamento sonoro
7. La produzione energetica grazie alla raccolta dei rifiuti
8. La riduzione dei consumo di acqua
9. Trattamento delle acque reflue
10. Eco-innovazione e l’occupazione sostenibile
11. Gestione ambientale
12. Prestazioni energetiche

Per ciascuno dei 12 punti sono stati fissati i criteri e le tempistiche necessarie per il raggiungimento completo degli obiettivi, inoltre la qualità del progetto portato avanti dalla città tedesca, è il grande coinvolgimento dei cittadini nelle iniziative delle municipalità, trasmettendo contemporaneamente il valore dell’educazione alla sostenibilità e un profondo senso civico.

Non resta che attendere il 29 giugno quando la giuria annuncerà il nome del vincitore che diverrà “European green Capital 2014”.

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. 

leggi anche Fotovoltaico in perovskite, i punti quantici raggiungono un’efficienza record

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“.