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Perché l’ecodesign dei prodotti è la priorità per chi produce

Uscito “Rethink: Why sustainable product design is the need of the hour”, l’ultimo studio di Capgemini sull’ecodesign dei prodotti, una disamina sul mondo della progettazione sostenibile nel mondo del business con più di 900 interviste su impatti ambientali, costi e benefici dell’attenzione all’ambiente nel disegnare i prodotti

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(Rinnovabili.it) – L’ecodesign dei prodotti deve essere la priorità del momento, sia per chi produce sia per chi acquista. Queste le conclusioni di Rethink: Why sustainable product design is the need of the hour, il nuovo report Capgemini che ha esplorato il mondo della progettazione e produzione eco-compatibile alla luce delle nuove evidenze scientifiche. 

“La progettazione di prodotti sostenibili – spiegano – sta diventando sempre più importante” anche perché le stime dicono che l’80% degli impatti ambientali di un prodotto deriva da quanto deciso in fase di progettazione. Per questo è fondamentale concentrare le attenzioni sull’ecodesign dei prodotti, un modo per “massimizzare i benefici ambientali, sociali ed economici sul ciclo di vita di un sistema, riducendo al minimo i costi sociali e ambientali associati”. 

Il nuovo studio del Capgemini Research Institute ha esplorato questi aspetti analizzando i benefici, gli impatti e i costi della progettazione ambientalmente sostenibile: “Attraverso questa ricerca – dice la presentazione del report – abbiamo voluto esplorare l’impatto del design di prodotto sostenibile e capire quanto le organizzazioni hanno progredito incorporando la sostenibilità nelle loro decisioni di progettazione”. 

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Perché l’ecodesign dei prodotti è la priorità del momento

L’analisi condotta dai laboratori Capgemini è partita da un nucleo molto corposo di interviste: 900 i dirigenti senior di progettazione e ingegneria dei prodotti sentiti, tutti provenienti da grandi organizzazioni di diversi settori. In particolare gli ambiti approfonditi sono stati i prodotti di consumo, l’automotive, la produzione industriale e aerospaziale, quella di difesa, l’high-tech e i dispositivi medici, per i quali sono stati sentiti anche una serie di accademici e dirigenti senior. 

Attraverso il confronto con chi ogni giorno pensa a come progettare prodotti con impatti ambientali sempre più prossimi allo zero, i ricercatori hanno scoperto che le organizzazioni più attente all’ecodesign possono trarne un vantaggio non solo ambientale ma anche economico, di fiducia del cliente e di migliore clima in azienda. Se il 67% delle imprese ha misurato i propri impatti ambientali in una effettiva riduzione delle emissioni, il 71% afferma che la progettazione consapevole ha portato a rapidi progressi verso gli obiettivi interni di sostenibilità. Oltre ai benefici ambientali, in tanto hanno sottolineato quelli economici: per il 73% degli intervistati c’è stata una crescita nelle entrate, per il 70% nei livelli di soddisfazione del cliente. 

Nonostante siano molte le organizzazioni che stanno guardando alla realizzazione di prodotti ecocompatibili, difficilmente tuttavia l’ecodesign è una priorità per chi fa impresa: a frenare ci sono una serie di ostacoli economici ma anche culturali. 

Solo il 22% pensa che la sostenibilità debba essere al centro delle attività di progettazione, appena il 26% valuta regolarmente l’impatto ambientale dei propri design e un risicato 12% ha affermato di aver incorporato un approccio orientato all’ecodesign nel quotidiano.

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Perché è così difficile progettare prodotti sostenibili e cosa si può fare?

Alcuni degli intervistati hanno individuato negli elevati costi dell’ecodesign dei prodotti il primo ostacolo alla sua diffusione, ma non sempre è così: per il 37% non c’è alcuna variazione di costi tra l’ecodesign dei prodotti e l’assenza di progettazione sostenibile, per il 26% c’è un aumento, mentre per il 23% i costi si riducono. 

Il grande limite alla diffusione di prodotti ecocompatibili non è però meramente economico: per il 55% degli intervistati il problema è la scarsità di materie prime, per il 54% non ci sono abbastanza dati per valutare gli impatti della pratica, per il 48% invece c’è un problema nel reperire risorse umane in grado di gestire la progettazione dei prodotti con un occhio ai loro impatti ambientali. 

Il 42% delle imprese, infine, ha lamentato la mancanza di innovazione tecnologica. 

Alla luce dei dati raccolti Capgemini ha concluso il proprio studio con una serie suggerimenti utili all’affermazione di una cultura dell’ecodesign dei prodotti all’interno delle aziende. 

La priorità, per il gruppo, è “Fare della progettazione sostenibile il centro e sottolineare il bisogno di un cambiamento di sistema”, elaborando obiettivi chiari e misurabili per i team che si occupano dell’ecodesign dei prodotti, fornendo loro linee guida e strumenti e misurando gli impatti; “stabilire i processi e i partenariati lungo le catene di valore”, per istituire collaborazioni virtuose; “gestire i costi attraverso la ri-valutazione dei concetti e con una visione a lungo termine” che adotti una contabilità reale dei costi, anche ambientali e sociali, della progettazione di ogni merce.

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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.


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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. 

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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.