Tre nuovi distretti: Nautica da Diporto, Edilizia sostenibile, Ambiente

Sono tre i distretti produttivi che hanno ricevuto il riconoscimento definitivo nel mese di marzo: il Distretto Produttivo della Nautica da Diporto in Puglia, il Distretto Produttivo dell’Edilizia Sostenibile Pugliese, il Distretto Produttivo dell’Ambiente e del Riutilizzo. Riuniscono complessivamente 430 imprese e hanno elaborato progetti di sviluppo considerati dal nucleo di valutazione fattibili e di grande valenza strategica.
Per il Distretto della Nautica il riconoscimento definitivo è arrivato il 9 marzo, per l’Edilizia sostenibile e per l’Ambiente nella seduta di Giunta di martedì 23 marzo. Con questi ultimi salgono a sei i distretti definitivamente riconosciuti, gli altri tre sono Meccanica, Informatica e Aerospazio.
Con 865 Km di costa, 64 porti turistici e approdi e circa 10mila posti barca, il mare rappresenta una grande risorsa economica per la Puglia e il turismo nautico uno dei settori economici con maggiori prospettive di espansione e ricadute positive sul territorio. “A differenza di molti altri settori turistici concentrati in un periodo ristretto dell’anno – si legge sul programma di sviluppo –, alla portualità è associata una richiesta di servizi che non cessa nella stagione relativamente più debole per la necessità di ricovero invernale delle imbarcazioni. In questo senso la nautica rappresenta una carta vincente per l’intero territorio costiero regionale”. Il Distretto formato oggi da 108 imprese (rispetto alle 70 iniziali) più associazioni, sindacati, enti, università e centri di ricerca, si pone, nel programma di sviluppo, gli obiettivi di favorire l’insediamento di nuove attività e il rafforzamento e l’ampliamento delle strutture produttive esistenti e di aumentare la competitività del comparto puntando su internazionalizzazione e ricerca ma anche su uno sviluppo sostenibile e sulla facilitazione per il diportista nautico della fruibilità delle città costiere. Tra i progetti più significativi, il catamarano a vela maxi, le imbarcazioni ad area compressa, una piattaforma tecnologica di servizio per la nautica da diporto.
Il “Distretto produttivo dell’Edilizia sostenibile pugliese” conta 181 imprese, più associazioni, sindacati, università e centri di ricerca. Settore di punta dell’economia pugliese, ha un fatturato complessivo di quasi 4,5 miliardi in un anno, il 2009, nel quale, nonostante la crisi, sono state costruite in Puglia 1.980.400 abitazioni. Il Distretto si propone di conseguire una maggiore qualità energetico-ambientale e di comfort per le future costruzioni e di promuovere l’evoluzione del sistema delle imprese del distretto verso il mercato dell’Edilizia sostenibile. Obiettivo strategico è far sì che entro il 2020 almeno l’80% delle imprese del settore delle costruzioni siano in grado di operare con le tecnologie e i materiali ecosostenibili. Tra i progetti principali la riduzione dell’impatto ambientale degli interventi di ristrutturazione e di nuova costruzione, il miglioramento del comfort abitativo, la ricerca e lo sviluppo di soluzioni innovative per la produzione di energia da fonti rinnovabili.
Costituito da 141 imprese, più varie associazioni, sindacati, università, centri di ricerca ed enti, il Distretto Produttivo dell’Ambiente e del Riutilizzo si propone tra gli obiettivi generali indicati nel programma di sviluppo, di ridurre la produzione e la pericolosità dei rifiuti e di promuovere l’attività di recupero di materie prime e di combustibili solidi; intende inoltre promuovere azioni di salvaguardia della risorsa idrica, migliorare la qualità dell’aria in aree urbane ed industriali, bonificare e riqualificare aree degradate, internazionalizzare le aziende aderenti al distretto nelle aree balcaniche e nel Nord Africa.
Nel 2009 la percentuale di raccolta differenziata in Puglia si è attestata attorno al 15%, registrando un notevole incremento rispetto agli anni precedenti (nel 2005 era del 9,3%). Nonostante i progressi tuttavia, il raggiungimento delle soglie definite a livello nazionale e regionale per la raccolta differenziata è ancora lontano. “Il successo delle politiche per favorire il recupero e il riutilizzo dei rifiuti – è scritto sul programma di sviluppo – passa necessariamente attraverso un’azione di sistema che coinvolga l’intera filiera organizzata del riutilizzo: obiettivo principale del Distretto”.

Sono 15, fino ad oggi, i Distretti produttivi che hanno ricevuto il riconoscimento provvisorio, di questi 11 hanno presentato il programma di sviluppo, necessario per ottenere il riconoscimento definitivo e 6 i Distretti che l’hanno ottenuto (Meccanica, Informatica, Aerospazio, Nautica da Diporto, Edilizia sostenibile e Ambiente e Riutilizzo) dopo l’esame del nucleo di valutazione.

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“.