Rinnovabili • Rapporto IPCC: cosa dice alla politica il 6° Assessment Report

Gli aspetti più sottovalutati del nuovo rapporto IPCC

Il 6° Assessment Report dell’International Panel on Climate Change pubblicato il 9 agosto dimostra che l‘accordo di Parigi sta invecchiando male e che i tempi della diplomazia e i tempi del cambiamento climatico purtroppo non coincidono

Rapporto IPCC: cosa dice alla politica il 6° Assessment Report
credits: IPCC

Mai un linguaggio così chiaro da un rapporto IPCC

(Rinnovabili.it) – Il nuovo rapporto IPCC è riuscito a conquistare le prime pagine di giornali e monopolizzare l’attenzione mediatica all’inizio di agosto. In più di 1300 pagine, la summa della scienza climatica redatta dall’organismo delle Nazioni Unite ha presentato lo stato dell’arte in una fotografia sintetica. Poche le novità, almeno per chi segue abitualmente il tema del cambiamento climatico. Ben più interessante, invece, è leggere il Sixth Assessment Report 2021 tra le righe, chiedendosi cosa cambia adesso per la politica.

D’altronde, la prima parte del rapporto IPCC rilasciata il 9 agosto è il riassunto per i policymaker. Il linguaggio usato, il grado di affidabilità delle previsioni e il livello di dettaglio che viene raggiunto sono tutti fattori importanti perché indirizzeranno e modelleranno le politiche climatiche dei prossimi anni. Vediamo i punti più rilevanti.

C’era una volta l’accordo di Parigi

Il nuovo rapporto IPCC mette la pietra tombale sulla speranza di contenere il riscaldamento globale entro gli 1,5°C. La soglia più ambiziosa dell’accordo di Parigi sul clima sarà raggiunta e superata al più tardi nel 2040 in quasi tutti gli scenari considerati. “In tutti gli scenari valutati qui tranne SSP5-8.5, la stima centrale del superamento della soglia di 1,5°C si trova all’inizio degli anni ’30”, scrivono gli autori. E anche nel caso migliore (SSP1–1.9) l’IPCC stima che la soglia verrà superata al più tardi nel 2044.

È pur vero che, in alcuni degli scenari con maggiore riduzione di gas serra, la traiettoria ha la forma di una parabola: lo sforamento è “solo” temporaneo, ed entro il 2100 può ritornare al di sotto del valore limite. Nel caso SSP1-1.9, lo sforamento sarebbe di 0,1°C. Come è noto, tuttavia, questi sforamenti non sono innocui: si traducono in aumento di frequenza e intensità degli eventi estremi come le ondate di calore e le piogge torrenziali, in più siccità, in un cambiamento consistente dei valori della piovosità con tutte le conseguenze sull’agricoltura.

Sono indicazioni importanti. Dicono che i tempi del cambiamento climatico e i tempi della diplomazia climatica non coincidono e che bisogna modificare la seconda per poter gestire al meglio il primo. L’accordo di Parigi non sta invecchiando bene, specie nelle sue parti più controverse come la finanza climatica, i meccanismi loss & damage e in generale tutti gli strumenti per adattamento e mitigazione. Qui siamo all’anno zero (quanto ad accordi in sede multilaterale) e l’orizzonte a cui si guarda è davvero troppo conservativo, alla luce del sesto aggiornamento del rapporto IPCC. E fallire su adattamento e mitigazione significa rendere certo l’aumento delle diseguaglianze a livello intra-statale e globale, oltre a danni economici consistenti.

Mai un linguaggio così chiaro dal rapporto IPCC

In soccorso arriva un nuovo punto fermo della scienza climatica: “l’influenza umana ha inequivocabilmente riscaldato atmosfera, oceani e terra”. Mai l’International Panel on Climate Change era riuscito a raggiungere un grado di certezza così elevato sul ruolo dei fattori antropici sul cambiamento climatico. L’edizione precedente del 2013 sosteneva al massimo che era “estremamente probabile” l’uomo fosse stato l’elemento dominante nel riscaldamento osservato lungo il 20° secolo. Nel 2007 ciò era ritenuto “molto probabile”. La seconda versione del report IPCC, pubblicata nel 1995 e base scientifica del Protocollo di Kyoto, si fermava a notare una “percettibile influenza umana” sul clima.

La nuova dizione non lascia spazio a dubbi. Un grimaldello in più – forse quello definitivo – per scardinare le posizioni dei negazionisti climatici e accelerare l’azione climatica. Finora alcuni governi si sono trincerati dietro ai margini di incertezza che rimanevano per ritardare politiche sul clima adeguate. Tanto più che il rapporto IPCC riporta, per la prima volta, degli scenari differenziati a livello macro-regionale. È quindi disponibile una base scientifica forte che individua con più chiarezza le aree prioritarie di intervento a seconda del luogo (il report mette a disposizione anche un atlante interattivo navigabile).

Technowashing all’orizzonte

Agire contro il cambiamento climatico non è mai stato così urgente, sostiene il rapporto IPCC. E sottolinea come soltanto lo scenario più ottimista, in cui iniziamo immediatamente a tagliare di molto i gas serra e raggiungiamo la neutralità climatica entro metà secolo, permette di contenere il riscaldamento globale entro gli 1,5°C.

A livello di diplomazia, quindi, a partire dalla COP26 di Glasgow, bisognerà disegnare un perimetro di politiche compatibile con questa traiettoria estremamente ambiziosa. Ma questa torsione verde più rapida darà ancora più risalto alle soluzioni tecnologiche vecchie e nuove con cui aziende e Stati pensano di affrontare la transizione ecologica senza tagliare realmente le emissioni. Come la cattura e lo stoccaggio di CO2, l’idrogeno blu, e altre ancora non disponibili su vasta scala.

Soluzioni che hanno sponsor come John Kerry, l’inviato per il clima di Joe Biden, e l’IEA. Per Kerry, confortato dalle previsioni di un report dello scorso maggio dell’organizzazione di Fati Birol, almeno il 50% delle riduzioni di gas serra che gli Stati Uniti deve ottenere per raggiungere la neutralità di carbonio possono derivare da tecnologie che oggi non sono ancora disponibili.

Leggi qui l’AR6 completo (in inglese)

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Rinnovabili • Batterie al sodio allo stato solido

Batterie al sodio allo stato solido, verso la produzione di massa

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
via Depositphotos

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 Na2Sx 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 .

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About Author / Stefania Del Bianco

Giornalista scientifica. Da sempre appassionata di hi-tech e innovazione energetica, ha iniziato a collaborare alla testata fin dalle prime fasi progettuali, profilando le aziende di settore. Nel 2008 è entrata a far parte del team di redattori e nel 2011 è diventata coordinatrice di redazione. Negli anni ha curato anche la comunicazione e l'ufficio stampa di Rinnovabili.it. Oggi è Caporedattrice del quotidiano e, tra le altre cose, si occupa quotidianamente delle novità sulle rinnovabili, delle politiche energetiche e delle tematiche legate a tecnologie e mercato.


Rinnovabili • fotovoltaico materiale quantistico

Fotovoltaico, ecco il materiale quantistico con un’efficienza del 190%

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

fotovoltaico materiale quantistico
via Depositphotos

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“.

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Giornalista scientifica. Da sempre appassionata di hi-tech e innovazione energetica, ha iniziato a collaborare alla testata fin dalle prime fasi progettuali, profilando le aziende di settore. Nel 2008 è entrata a far parte del team di redattori e nel 2011 è diventata coordinatrice di redazione. Negli anni ha curato anche la comunicazione e l'ufficio stampa di Rinnovabili.it. Oggi è Caporedattrice del quotidiano e, tra le altre cose, si occupa quotidianamente delle novità sulle rinnovabili, delle politiche energetiche e delle tematiche legate a tecnologie e mercato.