Giornata mondiale della Terra 2023, il 22 aprile investi nel nostro Pianeta

Oltre 150.000 organizzazioni in più di 190 paesi nel mondo il 22 aprile fanno rete per dare vita alla più grande mobilitazione ambientalista al mondo, in grado di coinvolgere 1 miliardo di persone. Scopri la storia della Giornata mondiale della Terra, perché si celebra e qual è il tema di quest’anno

Nel 2023, l’Earth Day è arrivato alla 53° edizione

(Rinnovabili.it) – Ritorna anche quest’anno l’Earth Day, la più grande manifestazione ambientalista del mondo che riesce a mobilitare 1 miliardo di persone. Come gli anni scorsi, anche questa 53° edizione mette in rete circa 150.000 partner in più di 190 paesi per sensibilizzare l’umanità sull’impatto enorme che ha sul Pianeta, sulle sue conseguenze, e su come possiamo rimediare. A quest’ultimo punto si aggancia il tema della Giornata mondiale della Terra 2023: “investiamo nel nostro pianeta”.

Vediamo come è nato l’Earth Day e perché si celebra ancora oggi questa ricorrenza, e qual è l’argomento della mobilitazione del 2023.

Perché si celebra l’Earth Day?

La storia della Giornata mondiale della Terra inizia nel 1969 in California da un attivista per la pace, John McConnell. Dopo aver lanciato diverse campagne umanitarie, McConnell si avvicina ai temi dell’ecologia anche tramite la fede cristiana. Durante la conferenza dell’Unesco che si tenne a San Francisco nel 1969, l’attivista propose di istituire una giornata durante la quale, in tutto il mondo, si sarebbe dovuta celebrare la bellezza della Terra e promuovere iniziative pacifiche.

McConnell fece leva su un evento accaduto pochi mesi prima: proprio in California, a Santa Barbara, una fuoriuscita di petrolio aveva danneggiato l’ecosistema locale colpendo anche diverse specie di fauna marina come delfini e leoni marini e molte specie di uccelli. La proposta fu quindi accolta ma la prima ricorrenza venne fissata il 21 marzo 1970 e non il 22 aprile, in modo da far coincidere l’Earth Day con il primo giorno di primavera, simbolo di rinascita. Nello stesso anno, intervenne poi il senatore statunitense Gaylord Nelson per posticipare di un mese la celebrazione.

Se da principio l’Earth Day fu un evento solo americano, con il tempo la celebrazione della Giornata mondiale della Terra venne abbracciata in decine e decine di paesi. Non fu un percorso breve: ci vollero 20 anni prima che si riuscisse a organizzare un altro Earth Day molto partecipato. Quello del 1990 mobilitò 200 milioni di persone in 141 paesi nel mondo e ebbe due grandi meriti: rendere mainstream la cultura del riciclo e supportare il percorso che portò fino al Summit della Terra del 1992, noto anche come conferenza di Rio, cioè il primo vertice internazionale sull’ambiente da cui ebbe origine la diplomazia del clima come la conosciamo oggi.

Giornata mondiale della Terra 2023: Investiamo nel nostro Pianeta

Il tema della Giornata mondiale della Terra 2023 è stato annunciato nell’ottobre dell’anno scorso. “Nel 2023 dobbiamo riunirci di nuovo in partnership per il pianeta. Le imprese, i governi e la società civile hanno la stessa responsabilità di agire contro la crisi climatica e di accendere la scintilla per accelerare il cambiamento verso un futuro verde, prospero ed equo. Dobbiamo unirci nella lotta per la rivoluzione verde e per la salute delle generazioni future. È giunto il momento di investire nel nostro pianeta”, aveva dichiarato Kathleen Rogers, presidente di earthday.org.

Al centro dell’Earth Day 2023 c’è la rivoluzione verde, intesa come l’unica via per garantirci un futuro sano, prospero ed equo. La Giornata mondiale della Terra 2023 arriva al termine della pubblicazione dell’ultimo Assessment Report dell’Ipcc, il Panel intergovernativo sui cambiamenti climatici. L’ente Onu ha mostrato quanto l’impronta dell’uomo stia modificando il clima terrestre e l’ambiente in cui viviamo, senza risparmiare alcun angolo del Pianeta. Ha anche spiegato che siamo sulla traiettoria sbagliata e che di questo passo avremo un riscaldamento globale di 1,5°C già nel 2032 al più tardi, e che questo significa che la crisi climatica sconvolgerà le nostre vite più di quanto non lo stia già facendo ora. L’imperativo è cambiare, adesso.

In questo senso, il tema della Giornata mondiale della Terra 2023 raccoglie, amplifica e rende operativo il messaggio dell’Ipcc promuovendo azioni che ricordano la necessità di “allontanarci collettivamente dall’economia sporca dei combustibili fossili e dalle vecchie tecnologie dei secoli passati, e riorientare l’attenzione verso la creazione di un’economia del XXI secolo che ripristini la salute del nostro pianeta, protegga le nostre specie e offra opportunità a tutti”, continuano gli organizzatori.

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“.