Foreste: il PEFC lancia un allarme su incendi e abbandono

Secondo i dati dell'European Space Agency, nell'agosto 2019 ci sono stati quasi cinque volte più incendi rispetto ad agosto 2018. Oltre al fuoco, le principali minacce per la salvaguardia delle foreste nel mondo sono l'abbandono, la deforestazione e le attività illegali.

In occasione della Giornata degli alberi, il Programma di Certificazione Forestale punta i riflettori sulle foreste a rischio

(Rinnovabili.it) – Si celebra domani, 21 novembre, la Giornata nazionale degli alberi, istituita dal Ministero dell’Ambiente con l’obiettivo di promuovere la tutela dell’ambiente, la riduzione dell’inquinamento e la valorizzazione delle foreste. Proprio in occasione di questo evento, il PEFC (Programma per il riconoscimento di schemi nazionali di Certificazione Forestale) lancia un appello sul rischio che quotidianamente corrono le foreste nel mondo, messe in pericolo dal cambiamento climatico, dagli incendi, all’abbandono e da pratiche illegali di disboscamento.

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Il PEFC Italia è un’associazione senza fini di lucro che costituisce l’organo di governo nazionale del sistema di certificazione PEFC, un’iniziativa internazionale sull’implementazione di una gestione delle foreste sostenibile. Partecipano allo sviluppo del PEFC i rappresentanti dei proprietari forestali, dei consumatori finali, dei liberi professionisti, del mondo dell’industria del legno e dell’artigianato. Tra i suoi obiettivi c’è quello di migliorare la filiera foreste-legno, fornendo uno strumento di certificazione che consenta di commercializzare legno e prodotti della foresta derivanti da boschi e impianti gestiti in modo sostenibile.

L’appello per la salvaguardia delle foreste da parte del PEFC nasce dall’allarme lanciato dall’European Space Agency, secondo cui nell’agosto 2019 ci sono stati quasi cinque volte più incendi rispetto ad agosto 2018. Infatti, la missione satellitare Copernicus Sentinel-3 ha registrato 79.000 incendi, contro i 16.000 rilevati nello stesso periodo dell’anno scorso. Inoltre, in molte parti del mondo le foreste danneggiate dal fuoco sono spesso anche state colpite da deforestazione e abbandono. Nell’Amazzonia brasiliana, ad esempio, il disboscamento è cresciuto di quasi il 100% nei primi otto mesi del 2019 e, secondo dati ufficiali dell’INPE (Istituto nazionale per le ricerche scientifiche), la foresta pluviale avrebbe perso 1.700,8 km² nel solo mese di agosto. In Italia la situazione non è migliore, con una superficie forestale fortemente aumentata dagli anni 60 ma, al contempo, abbandonata e priva di gestione.

“Le cause della deforestazione sono le più disparate, ma il ruolo dell’uomo è decisivo. I cambiamenti climatici hanno infatti reso la stagionalità imprevedibile e i fenomeni atmosferici improvvisi e drastici. Di conseguenza gli incendi e le tempeste sono più frequenti ed intensi”, ha dichiarato Maria Cristina d’Orlando, presidente del PEFC Italia

Dal canto suo, Antonio Brunori, segretario generale PEFC Italia, ha sottolineato che “agli incendi, all’abbandono e alla deforestazione si aggiunge la questione del traffico illegale di legno che, stando agli ultimi dati Interpol, assicura al crimine organizzato internazionale un fatturato tra i 30 e i 100 miliardi di euro ogni anno, un giro d’affari secondo solo al commercio di droga e superiore anche al traffico di rifiuti e di fauna selvatica. E l’Italia è coinvolta, suo malgrado”.

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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“.