USA, crisi economica: arriva la sospensione delle leggi ambientali

Per i gruppi ambientalisti, la rinuncia al monitoraggio dei requisiti ambientali costituisce un serio pericolo, in particolare per l'inquinamento atmosferico.

Sotto la pressione della lobby del petrolio, l’EPA dichiara la sospensione delle leggi ambientali

(Rinnovabili.it) – L’Environmental Protection Agency (EPA, Agenzia di protezione ambientale) degli Stati Uniti ha sospeso l’applicazione delle leggi contro l’inquinamento, comunicando alle aziende che non subiranno alcuna sanzione in caso di mancato monitoraggio dei loro contributi alla contaminazione di aria e acqua. La ragione della sospensione delle leggi ambientali è presto detta: la pandemia di covid-19 che sta mettendo a dura prova l’economia del gigante americano.  

Andrew Wheeler, amministratore dell’EPA, ha affermato che il coronavirus ha reso difficile per le aziende proteggere i lavoratori se, al contempo, devono anche aderire alle regole sull’aria e l’acqua pulite. La sospensione (temporanea, sebbene non sia stata definita una precisa data di termine) è pensata per garantire alle singole società discrezionalità nell’applicazione delle norme, ma garantendo a detta di Wheeler che “le operazioni all’interno delle strutture non siano dannose per la salute umana e l’ambiente”. Infatti, in caso di una “minaccia imminente per la salute pubblica”, l’EPA si rivolgerà ai singoli Stati per “esaminerà le circostanze” sull’opportunità di intervenire.

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Ovviamente, la sospensione delle leggi ambientali ha suscitato tumulti tra i gruppi ambientalisti, che denunciano la possibilità di un ulteriore rischio per la salute pubblica nel bel mezzo della pandemia. “L’EPA non dovrebbe mai rinunciare al suo diritto e al suo obbligo di agire immediatamente e con decisione quando vi è una minaccia per la salute pubblica, non importa quale sia la ragione”, ha dichiarato al Guadian Cynthia Giles, direttrice dell’EPA durante l’amministrazione Obama. “Non sono a conoscenza di alcun caso in cui l’EPA abbia mai rinunciato a questa autorità fondamentale. Questa è un’abdicazione della responsabilità dell’EPA di proteggere il pubblico“.

In una lettera indirizzata all’EPA e firmata da Giles e da alcuni gruppi ambientalisti si sostiene che, seppure possa essere “ragionevole in circostanze limitate” allentare determinate misure, la rinuncia generalizzata ai requisiti ambientali costituisce un serio pericolo. In particolare, c’è preoccupazione per l’inquinamento atmosferico emesso dagli impianti industriali, prevalentemente situati in comunità con un gran numero di persone a basso reddito. L’inquinamento atmosferico che gli impianti industriali non dovranno più monitorare, però, danneggia prevalentemente il sistema respiratorio, aggravando ancora di più il rischio durante l’epidemia di Covid-19.

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La sospensione delle leggi ambientali, inoltre, segue le pressioni esercitate dall’American Petroleum Institute, gruppo statunitense dell’industria petrolifera e del gas, che questa settimana ha inviato all’EPA una richiesta di interruzione di quei vincoli normativi che richiedono la riparazione di attrezzature e il monitoraggio dell’inquinamento. Secondo Michael Brune, direttore esecutivo del Sierra Club (la più grande associazione ambientalista degli USA), la decisione dell’EPA potrebbe però essere contestata in tribunale. “Sebbene non ci siano più limiti all’inquinamento, esistono limiti a ciò che il pubblico permetterà“, ha dichiarato Brune. “Questa azione illegale e sconsiderata non passerà senza conseguenze“.

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“.