Rinnovabili • Record riscaldamento globale 2023, l’OMM: è “allarme rosso”

“Allarme rosso” per il clima: cosa ci dicono i record di riscaldamento globale del 2023?

Come dobbiamo interpretare la lunga striscia di record toccata nel 2023 - e anche nel 2024? Che cosa ci dicono sullo stato del clima della Terra? Parliamo di record, ma dovremmo chiamarli in modo più appropriato "cambiamenti irreversibili"

Record riscaldamento globale 2023, l’OMM: è “allarme rosso”
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L’OMM ha rilasciato il rapporto State of the Climate 2023

(Rinnovabili.it) – Le agenzie ONU che si occupano della crisi climatica hanno esaurito le parole di avvertimento sulla gravità del global warming raggiunto l’anno scorso. I record di riscaldamento globale del 2023 sono “senza precedenti” e ci hanno portato in “un territorio inesplorato”, avvertono da mesi l’UNEP e il segretario generale delle Nazioni Unite Antonio Guterres. Oggi l’Organizzazione Meteorologica Mondiale parla di “allarme rosso”. Non sono esagerazioni per ottenere titoli a effetto sui giornali. È, purtroppo, una descrizione accurata dello stato di salute del clima della Terra. Il rapporto State of the climate 2023 rilasciato ieri dall’OMM ci aiuta a capire perché.

Effetti irreversibili su una scala temporale umana

Ci si potrebbe chiedere perché ci dovremmo preoccupare così tanto di un anno segnato da record eccezionali. È solo un anno, in fondo, e non ha rilevanza statistica. In realtà le cose non stanno così. I record di riscaldamento globale del 2023 ci hanno messo davanti a degli effetti della crisi climatica potenzialmente irreversibili su una scala temporale umana. Effetti che si sono peraltro manifestati ben prima di quando prevedevano i principali modelli previsionali.

È quello che si ricava dai dati sull’aumento della temperatura degli oceani globali l’anno scorso – temperatura che è tutt’ora a livelli record, anche superiori a quelli del 2023 in questa parte dell’anno. “Ciò a cui abbiamo assistito nel 2023, in particolare con il calore senza precedenti dell’oceano, il ritiro dei ghiacciai e la perdita del ghiaccio marino antartico, è motivo di particolare preoccupazione”, ha spiegato la nuova segretaria generale dell’OMM, Celeste Saulo.

Preoccupa soprattutto lo stato degli oceani perché la quantità di calore incamerata è “quasi irreversibile”: servono cioè millenni per invertire la tendenza. “La tendenza è davvero molto preoccupante e ciò è dovuto alle caratteristiche dell’acqua che mantiene il contenuto di calore più a lungo di quello dell’atmosfera”, ha aggiunto Saulo.

In un giorno medio del 2023, sintetizza il rapporto dell’OMM, quasi 1/3 dell’oceano è stato colpito da un’ondata di caldo marino, danneggiando ecosistemi vitali e sistemi alimentari. Verso la fine del 2023, oltre il 90% degli oceani ha subito ondate di caldo in un determinato momento dell’anno. Il Nord Atlantico a fine anno è rimasto per lungo tempo circa 3°C più caldo della media storica.

Tutto questo calore stoccato dagli oceani non resta lì, ma ha effetti a cascata sul resto del sistema climatico terrestre. È il caldo rilasciato lentamente dalle masse oceaniche che continua a tenere l’anomalia di temperatura globale sopra gli 1,7°C in questi primi mesi del 2024. Più calore significa anche più umidità in atmosfera, dunque eventi estremi più frequenti e intensi. Combinato con la fusione accelerata dei ghiacciai ai Poli, il caldo degli oceani sta portando l’aumento dei livelli dei mari su livelli ben più alti della media degli ultimi anni. In altre parole: tutta una serie di effetti della crisi climatica – che conosciamo già – si manifestano prima e in modo più intenso. Lasciandoci meno tempo per adattarci alla nuova realtà in cui ci troviamo.

I record di riscaldamento globale 2023 sono eccezionali?

Un altro aspetto da considerare con attenzione è il significato dei record di riscaldamento globale del 2023. Quando sentiamo la parola “record” tendiamo a pensare che descriva una situazione eccezionale. Così, se nel 2024 o, più probabilmente, nel 2025 il termometro globale non raggiungerà i picchi dell’anno scorso, il dato ci sembrerà rassicurante. Questo ragionamento non funziona quando si parla di sistema climatico del Pianeta.

Non funziona perché il clima della Terra vive di equilibri dinamici. Quando viene molto sbilanciato, come accade oggi, tende a trovare un nuovo equilibrio, diverso da quello precedente. Questo significa che stiamo andando – o ci troviamo già, probabilmente – in un clima diverso da quello a cui siamo abituati. Non solo negli ultimi 30 anni, ma negli ultimi 10.000 anni. Viviamo su un Pianeta che è sostanzialmente diverso da quello in cui siamo riusciti a sviluppare le società umane e al quale si sono adattate le specie viventi da cui dipendiamo.

I record di riscaldamento globale del 2023 ci segnalano che siamo in un clima diverso perché tanto la temperatura dell’atmosfera quanto quella degli oceani sono rimaste per gran parte dell’anno – e lo sono tutt’ora – costantemente sopra i livelli toccati negli anni precedenti, e di molto.

Come ha spiegato il fisico dell’atmosfera Andrea Corigliano, se succede per un anno posso pensare che sia un’anomalia singola, ma se si continua a ripetere anche nel 2024 – come sta succedendo – molto probabilmente significa che il sistema climatico sta reagendo in un modo che non ci aspettavamo e che non stiamo vedendo qualche elemento chiave. Ci possono essere dei meccanismi di feedback che si sono innescati e che non riusciamo ancora a cogliere appieno, ad esempio. Meccanismi che sono il segnale di un clima in transizione verso un equilibrio diverso.

Parliamo quindi di record, sì, ma dovremmo parlare in modo più appropriato di cambiamenti irreversibili.


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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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.