Rinnovabili • Stato dell’ambiente in Italia 2024: luci e ombre della transizione

Stato dell’ambiente in Italia 2024: promossi solo 6 indicatori su 17

Agricoltura biologica, differenziata e rinnovabili gli ambiti dove l’Italia sta facendo meglio. Male su emissioni e consumo di suolo. Molti indicatori sono stabili, ma su livelli insoddisfacenti. La fotografia scattata dal Sistema nazionale di protezione ambientale sui trend degli ultimi 20 anni del Belpaese

Stato dell’ambiente in Italia 2024: luci e ombre della transizione
Foto di Jack Seeds su Unsplash

Sulle polveri sottili, bene il trend per PM2.5, male invece il PM10

(Rinnovabili.it) – Italia promossa in 6 indicatori ambientali su 17, tra cui energie rinnovabili, agricoltura biologica e raccolta differenziata. Tendenza stabile su 4 indicatori come adattamento ai cambiamenti climatici, aree protette marine e terrestri e rumore. Mentre il trend è negativo in 5 ambiti, dalle emissioni di gas serra al consumo di suolo, dalle polveri sottili all’incidenza del turismo sui rifiuti urbani. Altri 2 indicatori, lo stato delle acque di fiumi, laghi e falde, sono positivi ma non è possibile valutare quale sia la tendenza. È la fotografia scattata dal rapporto sullo stato dell’ambiente in Italia 2024 dal SNPA.

Stato dell’ambiente in Italia 2024, gli aspetti positivi

Sulle rinnovabili, la corsa dell’energia pulita tra 2004 e 2020 disegna una curva crescente che ha permesso di superare il target al 2020 di percentuale di rinnovabili sul consumo finale lordo (20% contro l’obiettivo del 17%). Grazie alle politiche di incentivazione, si è passati dai 14 Mtep del 2005 ai 29 Mtep del 2021. Mentre la domanda di energia da fonti fossili ha registrato una contrazione complessiva di circa 60 Mtep e un decremento medio annuo del 3%. Ma il trend è ancora lontano da quello che servirebbe per raggiungere in sicurezza i nuovi target al 2030.

Nota di merito va all’agricoltura biologica. Gli obiettivi italiani sono più ambiziosi di quelli della Farm to Fork europea. Nel 2022, dettaglia il rapporto sullo stato dell’ambiente in Italia 2024, l’agricoltura biologica interessa il 18,7% della superficie agricola utilizzata (SAU) e il 7,3% del numero di aziende agricole. Negli ultimi 32 anni l’andamento è stato crescente sia in termini di operatori sia di superficie coltivata, in controtendenza rispetto allo storico declino della superficie agricola.

Sul versante rifiuti, l’Italia è promossa per la differenziata (al 65% nel 2022) e sulla diminuzione di quelli conferiti in discarica: in 20 anni è crollata dal 63,1% al 17,8%. C’è però la necessità di “imprimere una accelerazione nel miglioramento del sistema di gestione per consentire il raggiungimento di obiettivi previsti dalla normativa europea”, cioè scendere ancora al 10% entro il 2035.

Buono anche il trend delle polveri sottili PM2.5, sceso costantemente nell’ultimo decennio, anche se quasi tutte le stazioni di monitoraggio segnano ancora valori al di sopra delle soglie di sicurezza indicate dall’OMS (un problema che riguarda la maggior parte dell’Europa).

Dove si può migliorare?

Molti sono i fronti su cui l’Italia potrebbe fare meglio. A partire dall’adattamento alla crisi climatica, dove il rapporto registra “stabilità ma a livelli insoddisfacenti”. La riduzione di rifiuti resta sostanzialmente al palo, mentre la percentuale di sorgenti di rumore per le quali si rilevano superamenti dei limiti normativi è “significativa” (42,7%), e non in miglioramento.

C’è un gap importante sul fronte della tutela di territorio e mare. La copertura nazionale arriva al 21,7% del territorio italiano e all’11,2% delle acque territoriali e ZPE (Zone di Protezione Ecologica). Ma i target al 2030 impongono di salire al 30% per entrambi gli ambiti.

Le bocciature

L’Italia fa invece molto male sulle emissioni di gas serra, con una riduzione di appena il 20% rispetto ai livelli del 1990. E sul consumo di suolo, che è cresciuto di 120mila ettari tra 2006 e 2022. “Nell’ultimo anno, il consumo di suolo netto registrato in Italia è stato in media, oltre 21 ettari al giorno pari a 2,4 m2 al secondo. Un incremento che allontana ancora di più dall’obiettivo di azzeramento del consumo netto di suolo, previsto dall’Ottavo Programma di Azione Ambientale, mostrando una preoccupante inversione di tendenza dopo i segnali di rallentamento registrati nel 2020”, spiega il rapporto.

Va male anche un altro indicatore, quello dei PM10. Sul valore limite giornaliero, “oltre al lontanissimo obiettivo di raggiungere i livelli raccomandati dall’OMS anche rispettare l’obiettivo previsto dalla normativa su tutto il territorio nazionale sembra piuttosto difficile: nel 2022 non è stato rispettato nel 20% dei casi”, avverte il SNPA.

Il turismo continua a incidere in modo significativo sul totale dei rifiuti urbani, e lo fa con un andamento altalenante: segno che le politiche in merito non sono abbastanza incisive. L’Italia va poi in direzione completamente sbagliata sui rifiuti speciali: invece di ridurli, li sta aumentando. Sono 165 milioni di tonnellate nel 2021, pari a 98 tonnellate per 1 milione di euro di PIL (erano 80 t per 1 mln di euro nel 2010).


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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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.