Rinnovabili • Rapporto IPCC sul cambiamento climatico: stiamo superando i limiti dell’adattamento

Rapporto IPCC sul cambiamento climatico: come cambia la nostra vita e cosa rischiamo

Sforare temporaneamente gli 1,5 gradi rende irreversibili molti dei processi in atto. Già con gli attuali 1,1°C gli impatti del climate change sono peggiori del previsto, specie per estremi climatici come inondazioni e ondate di calore. Siamo pericolosamente vicini ai nostri limiti dell’adattamento

Rapporto IPCC sul cambiamento climatico: stiamo superando i limiti dell’adattamento
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Pubblicata la 2° parte del rapporto IPCC sul cambiamento climatico (AR6)

(Rinnovabili.it) – “Quasi metà della popolazione mondiale vive già adesso in aree a rischio. Molti ecosistemi sono arrivati al punto di non ritorno, già adesso. L’inquinamento globale senza controllo sta spingendo i più vulnerabili a marciare verso la distruzione, già adesso. I fatti sono innegabili”. Il climate change è qui, adesso, e colpisce indiscriminatamente. E lo farà ancora di più in futuro. Con queste parole il segretario generale dell’Onu, Antonio Guterres, presenta l’ultimo rapporto IPCC sul cambiamento climatico pubblicato oggi.

https://www.youtube.com/watch?v=JpK7eeYRhjQ

Si tratta della seconda parte del 6° Assessment Report (AR6), l’aggiornamento periodico del report che sintetizza lo stato dell’arte della scienza del clima mondiale e dà le linee guida per l’azione politica. Questo capitolo del rapporto IPCC sul cambiamento climatico si concentra sull’impatto sull’uomo e sugli ecosistemi del riscaldamento globale e degli stravolgimenti connessi. E indica quali strade percorrere per non farci trovare impreparati e adattarci al meglio alla nuova realtà che stiamo vivendo. Il sommario per i politici è stato limato nelle ultime 2 settimane proprio mentre si addensavano le tensioni per l’invasione russa dell’Ucraina, un evento che molti temono possa rallentare l’azione climatica. Finora però l’onda d’urto del conflitto non ha toccato l’IPCC, con il capo delegazione russo che si è pubblicamente scusato (ovviamente solo a titolo personale) a nome di tutti i russi che non sono stati in grado di prevenire l’evento.

I limiti dell’adattamento

Gran parte dei cambiamenti innescati sulla Terra dal climate change di origine antropica sono, ormai, semplicemente irreversibili. Non significa che non c’è più speranza: con gli sforzi per mantenere la temperatura globale entro gli 1,5 gradi, l’IPCC conferma che si potranno evitare in parte gli impatti più devastanti del cambiamento del clima.

Ma ci sono dei limiti. Sono i “limiti dell’adattamento”, come li definisce il rapporto IPCC sul cambiamento climatico dividendoli in due gruppi. Da un lato quelli “soft”. Limiti che si possono aggirare, superare, modificare. Sono quelli che dipendono dall’azione umana: barriere politiche, intoppi economico-finanziari, volontà di cambiare. In molti casi da un punto di vista tecnico è ancora possibile usare strategie di adattamento molto efficaci, spiegano gli autori; quello che manca è proprio la volontà chiara di cambiare.

Dall’altro lato, i limiti “hard”: non sempre ci si può adattare, abbiamo limiti biologici che non possiamo oltrepassare. Il corpo umano sopporta solo una certa quantità di calore, ad esempio. Per quanto le isole più vulnerabili si preparino, l’aumento del livello dei mari le sommergerà, visto che si tratta di un fenomeno ormai irreversibile per i prossimi secoli a prescindere dalle nostre azioni oggi.

Cosa succede se sforiamo gli 1,5 gradi (anche se per poco tempo)

L’ultimo rapporto IPCC sul cambiamento climatico lancia un vero ultimatum su questo punto: la soglia di 1,5°C è il tornante decisivo per i limiti di adattamento. Oltre questa quantità di riscaldamento globale, i ghiacciai e le riserve di acqua fresca diminuiranno a velocità tale da costringere all’insicurezza idrica miliardi di persone. L’agricoltura sparirà da alcune aree del pianeta già con un aumento di 2°C.

Ma anche un’ipotesi ritenuta molto probabile oggi, cioè lo sforamento temporaneo degli 1,5 gradi, avrà effetti deleteri. Per il Panel intergovernativo sui cambiamenti climatici dell’Onu, infatti, restare per un paio di decenni oltre questa soglia renderà “irreversibili” molti dei processi in atto.

“È peggio del previsto”, dice il rapporto IPCC su cambiamento climatico

Tutto questo ha già delle ripercussioni sull’uomo e sugli ecosistemi. La situazione di oggi, scrivono gli autori, è peggio di quella anticipata dalle previsioni. La minaccia per l’uomo arriva soprattutto dagli estremi climatici. Inondazioni e ondate di calore stanno già avendo impatti molto maggiori del previsto, e hanno superato la capacità di molte popolazioni di adattarsi a questa “nuova normalità”. Africa, Asia centro-meridionale e America Latina sono le regioni più colpite e a rischio.

A prescindere da quanto riusciremo a ridurre le emissioni globali di gas serra, entro i prossimi decenni il rapporto IPCC sul cambiamento climatico afferma che almeno 1 miliardo di persone sarà a rischio di eventi estremi sulle aree costiere. Se poi le temperature, com’è probabile, dovessero raggiungere gli 1,7-1,8°C, allora metà della popolazione umana sarà esposta a periodi in cui ci saranno condizioni potenzialmente letali di calore e umidità. A quel punto, peraltro, il 14% delle specie viventi sarà ad altissimo rischio estinzione. Ma per gli ecosistemi già oggi considerati vulnerabili, la probabilità di estinzione raddoppia a 2°C e diventa 10 volte maggiore con un riscaldamento globale di 3°C.

Tecnologia come soluzione?

Nel sommario per i politici, il capitolo sulle possibili soluzioni prova a mettere qualche punto fermo. L’IPCC mette in guardia dal fare eccessivo affidamento sulla tecnologia per risolvere la crisi climatica. Sia la geoingegneria sia tecnologie come la cattura diretta dall’aria di CO2, sostiene il rapporto, possono avere effetti controproducenti. La ricetta è invece uno “sviluppo climaticamente resiliente”, che passi dal ripensare le città per adeguarle a calore, rischio alluvione e disponibilità idrica, dal ridurre le emissioni garantendo al contempo la vivibilità di alcune aree, e da azioni che prioritizzano giustizia e affrontano le diseguaglianze di genere e di reddito.

Leggi qui il rapporto dell’IPCC

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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
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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
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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.