Oltre un miliardo di persone festeggia oggi la Giornata mondiale della Terra. Una maratona web accompagnerà in diretta l'evento per chiudersi, in Italia, con il concerto milanese di Fiorella Mannoia e l'artista algerino Khaled

Ogni 22 aprile, oltre un miliardo di persone appartenenti a 175 Paesi festeggia con una sola voce un evento speciale. Parliamo della Giornata della Terra o Earth Day, il famoso appuntamento mondiale in cui si celebra l’ambiente e la salvaguardia del pianeta. Nata il 22 aprile del 1970 come una “semplice” mobilitazione di universitari uniti da differenti motivazioni ecologiste, da ieri a oggi l’Earth Day è cresciuta anni fino a divenire il più importante evento ambientale al mondo; gli organizzatori della prima giornata hanno fondato l’Earth Day Network e hanno portato avanti con la stessa determinazione l’impegno preso 43 anni fa, coinvolgendo e informando un numero sempre maggiore di persone: dai 20 milioni di studenti americani del 1970 si conta oggi la partecipazione di quasi un settimo della popolazione mondiale.

Ma cosa vuole dire davvero “celebrare il Pianeta”? Quello che ogni anno, durante questo giorno, va in scena non è solo una gigantesca mobilitazione di attivisti, ambientalisti e cittadini dalle ambizioni ecologiste. L’Earth Day è soprattutto una giornata di informazione e condivisione, un’occasione per singoli individui, comunità, organizzazioni e governi di riscoprire il Pianeta e capire come intervenire per proteggerlo. E’ quindi questo il giorno migliore per ricordare come, nel 2011 le emissioni globali abbiano raggiunto la cifra record di 34 miliardi di tonnellate di CO2 eq., la più alta mai prodotta dall’uomo, e che nel 2012 si sia registrata la massima riduzione della superficie della banchisa estiva artica dal 1979. O ancora che la perdita netta di aree forestali tra il 2000 ed il 2010 ha superato i 50 milioni di ettari e che, ogni anno, circa 5mila tonnellate di pesce viene pescato dagli stati europei con metodi ad elevato impatto per la biodiversità (dati WWF).

Informazione e condivisione, lo spirito della Giornata della Terra

A raccontare quello che sta succedendo alla Terra sotto il profilo ambientale e più precisamente le ripercussioni del surriscaldamento globale ci pensano i “Volti del Cambiamento Climatico”, protagonisti e al contempo slogan di questa 43esima edizione. Parlano così le immagini e le storie di chi già oggi è direttamente colpito o minacciato dai cambiamenti climatici, di chi, ad esempio, alle vive con la preoccupazione di dover spostare la propria famiglia a causa dell’aumento del livello dell’oceano, di un agricoltore del Kansas “che fatica a sbarcare il lunario nonostante le devastazioni dei suoi raccolti dovute alla prolungata siccità”, o di una donna del Bangladesh “che non riesce a prendere dell’acqua fresca a causa di inondazioni e cicloni sempre più frequenti”. Tante testimonianze raccolte in queste sul sito dell’Earth Day Network in un display interattivo digitale che verrà mostrato oggi in migliaia di eventi in tutto il mondo, e soprattutto negli edifici del governo federale nei paesi che producono più inquinamento di anidride carbonica. Il display inoltre sarà sempre a disposizione on-line per tutti coloro che vorranno visualizzarlo o mostrarlo.

“Per molti, il cambiamento climatico può spesso apparire remoto e nebuloso – un problema vago e complesso, lontano nel tempo, un problema che saranno i nostri nipoti a dover risolvere. Ma questo solo perché hanno ancora la fortuna di essere isolati dalle sue conseguenze imminenti. Il cambiamento climatico ha effetti reali sulle persone, sugli animali, sugli ecosistemi e sulle risorse naturali da cui tutti dipendiamo. Lasciati senza controllo, questi effetti divamperanno come un incendio”, si legge sul sito dell’Earth day.

Un concerto e 15 azioni per un giorno “total green”

In Italia la giornata della terra è festeggiata con una ricca serie di iniziative su tutto il territorio nazionale che culmineranno simbolicamente con il concerto di Fiorella Mannoia con l’artista algerino Khaled, ambasciatore di buona volontà della Fao a Milano. Una vera e propria “maratona web” visibile su www.earthdayitalia.org a partire dalle 14.00 accompagnerà il count down verso l’esibizione milanese, dando spazio a artisti, vip, intellettuali, che si succederanno a colpi di spot green e perfomance a tema. Ma Earth Day Italia propone anche 15 AZIONI green che si possono compiere nella quotidianità, legate ai comportamenti alimentari, alle scelte di acquisto, di uso della luce, dell’acqua, dei mezzi di trasporto e altro ancora.

Ve ne proponiamo di seguito alcune (per leggere il vademecum completo visitare il sito dell’associazione):

1) Mangiare più frutta e verdura poiché il ciclo di produzione di carne bovina è responsabile del 18% delle emissioni mondiali di gas serra, oltre a favorire, per il suo sfruttamento intensivo, la deforestazione.

2) Verificare sempre che i rubinetti del bagno siano chiusi e non gocciolino: una goccia al secondo può significare centinaia di litri in un anno.

3) Se 100 persone, durante la loro pausa pranzo, spegnessero il computer si risparmierebbero 15 kWh equivalenti a circa 8 kg di CO2 in atmosfera

4) Per gli spostamenti scegliere la bicicletta o i mezzi pubblici, perché 10 km percorsi in autobus invece che in automobile (sia privata che taxi), evitano l’emissione in atmosfera di più di 1,5 kg di CO2.

“Chi vuole partecipare o proporre un’iniziativa, un’idea, un comportamento green per il prossimo 22 aprile – dichiara Pierluigi Sassi, presidente di Earth Day Italia –  ci può scrivere a info@earthdayitalia.org.  Condivideremo e rilanceremo la sua idea nella Rete e nei tanti canali social dell’Earth Day Italian Network. Stiamo, infatti, costruendo una rete sempre più estesa di cittadini, associazioni e territori per promuovere una sensibilità collettiva che non si limiti alle parole ma che si trasformi in azioni concrete nel comune obiettivo della tutela del Pianeta. Il nostro impegno non si esaurisce nella giornata del 22 aprile perché per Earth Day Italia ogni giorno è il giorno della Terra”.

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“.