Il Trentino a Londra per Ecobuild

Dopo il successo di Made Expo a Milano – 10 mila visitatori in quattro giorni allo stand dedicato alle costruzioni in legno – il sistema trentino si appresta ad oltrepassare la Manica. Da 2 al 4 marzo sarà infatti presente al centro espositivo di Earl’s Court, a Londra, dove si terrà Ecobuild 2010, tra i più importanti eventi mondiali dedicati ai settori del design, dell’edilizia ecosostenibile e delle energie rinnovabili.

Come a Milano, anche nella capitale inglese il Trentino parteciperà ad Ecobuild presentandosi in modo unitario. Il nostro territorio, da sempre attento ai temi ambientali, si propone oggi sulla scena internazionale come sistema, presentando la filiera foresta legno. Capofila dell’iniziativa Habitech – Distretto Tecnologico Trentino che, grazie al supporto organizzativo di Trentino Sviluppo e della Provincia autonoma di Trento, ha predisposto uno stand di 200 metri quadri.
Sotto l’unico cappello dato dalla denominazione Green Building Trentino Timber Tech, saranno presenti a Ecobuild enti, istituzioni e centri di ricerca, tra i quali Green Building Council Italia e CNR Ivalsa. Partner dell’iniziativa anche Manifattura Domani.
Soddisfatto Gianni Lazzari, amministratore delegato di Habitech – Distretto Tecnologico Trentino: “È la prima volta che ci confrontiamo in Europa in una manifestazione così importante, dopo due anni consecutivi di presenza in Nord America (Usa e Canada) a GreenBuilding e Globe. Sarà una bella opportunità di promozione e di confronto per le nostre proposte nell’ambito dell’edilizia in legno e dei servizi LEED”.

La fiera. Giunta quest’anno alla sesta edizione, Ecobuild 2010 è ormai una manifestazione consolidata: nel 2009 ha ospitato più di 850 espositori e 34.617 visitatori, quasi raddoppiando i numeri rispetto all’edizione precedente. La fiera si rivolge a tutte quelle aziende che trattano prodotti e servizi per il design e l’edilizia sostenibile: un evento importante per i professionisti e gli operatori del settore. Ecobuild vanta un pubblico altamente specializzato nella sostenibilità ambientale. Infatti, i visitatori sono principalmente architetti, designer, manager edilizi, ingegneri e amministratori delegati, in rappresentanza delle organizzazioni più rappresentative del settore delle costruzioni.

Lo stand. L’area espositiva del sistema trentino, ampia ben 200 metri quadri e visitabile allo stand n. 2390 di Ecobuild Earls Court, si trova all’interno del Padiglione di imprese italiane che la Camera di Commercio Italiana per il Regno Unito ha coordinato per l’occasione. Nella galleria centrale si situa il percorso della “filiera legno trentina”, che ha come tema centrale i boschi, le innovazioni della ricerca e le realizzazioni nell’edilizia sostenibile. Lo stand poi si sviluppa con la rappresentazione della storia dell’ex Manifattura Tabacchi di Rovereto e con i pannelli di Habitech sui servizi della certificazione Leed (Leadership in Energy and Environmental Desig) per gli edifici esistenti.
Habitech presenta e coordina all’interno del proprio stand tre giornate intense di workshop (sul sito www.dttn.it il calendario dettagliato), dove si parlerà della certificazione Leed, degli edifici in legno e del progetto Manifattura Domani.

*I protagonisti*
Provincia autonoma di Trento. La filiera del legno. Un “patto per il legno”: istituzioni, centri di ricerca, aziende per lo sviluppo di un’unica filiera. Territorio verde: quasi 350.000 ettari di foresta che producono più di un milione di metri cubi di legno all’anno, più di 1.000 alberi per abitante. Gestione sostenibile: 71% di foreste certificate PEFC. Settore legno: 1.000 aziende, 4.600 addetti, 450 milioni di fatturato (www.provincia.tn.it – www.legnotrentino.it).
Habitech –Distretto Tecnologico Trentino. Oltre 300 fra imprese, enti di ricerca e agenzie pubbliche, 8.000 addetti, volume d’affari generato 1 miliardo di euro. Settori chiave: edilizia sostenibile, energie rinnovabili, mobilità alternativa. Crea progetti, eroga servizi, supporta l’innovazione e lo sviluppo delle imprese (www.dttn.it).
GBC Italia (Green Building Council). Associazione non profit, oltre 280 soci, sede a Rovereto. Membro del Comitato mondiale per l’edilizia sostenibile. Ha introdotto in Italia gli standard LEED (Leadership in Energy and Environmental Design). Fornisce strumenti, consulenza ed alta formazione nel settore edile e per esperti della certificazione. (www.gbcitalia.org).
Istituto di ricerca sul legno CNR-IVALSA. Istituto per la valorizzazione del legno e delle specie arboree del CNR. Il più grande istituto di ricerca italiano nel settore foresta-legno. Due sedi (Firenze e Trento), laboratori all’avanguardia. Sviluppatore di “Progetto Sofie”, prima casa multipiano in legno antisismica e resistente al fuoco (www.ivalsa.cnr.it).
Manifattura Domani. Manifattura Domani è la società pubblica, costituita dalla Provincia autonoma di Trento per il tramite di Trentino Sviluppo, incaricata di riqualificare l’“ex Manifattura Tabacchi” di Rovereto, un’icona della storia industriale del Trentino. Scopo dell’iniziativa è sviluppare e ospitare un sistema produttivo specializzato sui temi della sostenibilità ambientale e delle cleantech, con basi nel territorio della provincia di Trento ma concepito per servire un’area più estesa.

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“.