Le 50 misure di economia circolare della Francia da replicare

Dai depositi di solidarietà all'indice di riparabilità dei prodotti: il Ministero della Transizione ecologica pubblica la nuova strategia d'azione francese su rifiuti e consumo di risorse

Cinquanta misure di economia circolare per eccelerare i progressi su rifiuti e risorse

(Rinnovabili.it) – L’Italia è tra i primi Paesi in Europa quando si parla di riciclo e riuso (leggi anche Italia del riciclo: dal mercato alle norme, le sfide di un settore in crescita). Ma se si allunga lo sguardo all’intero settore dell’economia circolare, il dibattito risulta ancora aperto: sono molte le buone pratiche e le esperienze di primo piano ma manca una regia nazionale che uniformi il processo di transizione.

Come realizzare, allora, un percorso organico all’interno della circular economy nazionale? Uno spunto potrebbe arrivare dalla nuova strategia francese. Dopo cinque mesi di consultazioni e incontri, il Ministero della transizione ecologica ha pubblicato la “route économie circulaire”, puntuale roadmap in cui è indicato come produrre, consumare e gestire al meglio i rifiuti. La tabella di marcia contiene 50 soluzioni operative per affrontare queste sfide e avviare le dinamiche di “circolarizzazione” dell’economia su larga scala, coinvolgendo nel processo tutti i francesi: i cittadini, le autorità locali, le imprese e lo Stato.

Si tratta di un nutrito gruppo di misure di economia circolare con cui Parigi mira a unire l’azione ambientale con la tutela del mondo del lavoro. In altre parole, il fine ultimo è ridurre i rifiuti (meno 50% entro il 2025) e il consumo di risorse (meno 30% rispetto al PIL entro il 2030) creando nuova occupazione (almeno 300mila posti di lavoro).

Alcuni esempi delle nuove misure francesi di circular economy:

• A partire dal 1° gennaio 2020, sarà obbligatorio esporre su tutte apparecchiature elettriche ed elettroniche le informazioni in merito alla loro riparabilità.

• Si studieranno nuovi finanziamenti dedicati con cui sostenere il processo di transizione economica.

• Entro il 2020 dovranno essere installati filtri di recupero delle particelle di plastica nei siti in cui questa viene prodotta o utilizzata.

• A partire da 2019 sarà istituito un database di buone pratiche e strumenti dedicati alle comunità per combattere il littering e le discariche abusive.

• Saranno armonizzati i colori dei bidoni della spazzatura entro il 2022 in tutto il territorio per rendere più immediato il gesto di smistamento; queste regole saranno le stesse nelle case, nelle aziende e negli spazi pubblici.

• Si sperimenterà nelle comunità locali un sistema di “deposito di solidarietà”: i cittadini potranno conferire bottiglie di plastica e lattine di metallo in particolari punti di raccolta dove il ricavato delle operazioni di riciclaggio è utilizzato per finanziare una causa di interesse generale (come le attività della Banca alimentare).

• Sarà semplificato e reso obbligatorio su tutti gli imballaggi il logo Triman, pittogramma che comunica ai consumatori finali i beni riciclabili, gestititi sotto la responsabilità estesa del produttore.

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“.