Siamo i campioni dell’economia circolare, l’Italia è prima in Europa

L'analisi del ‘Rapporto nazionale sull'economia circolare in Italia 2021’ messo a punto dal Circular Economy Network (CEN). Secondo il documento raddoppiando l'attuale tasso di ‘circolarità’ dell'economia mondiale e passando dall'8,6% al 17% si possono riuscire a tagliare le emissioni di gas serra del 39% all'anno a livello globale. Per il ministro Cingolani “siamo una nazione guida in Europa nell'economia circolare. Il settore occupa in Italia 112mila persone e fattura 70 miliardi all'anno. Ma dobbiamo potenziare ancora la nostra capacità. Il Recovery plan può diventare lo strumento per farlo”

Ogni chilogrammo di risorse consumate genera in Italia 3,3 euro di Pil, contro una media europea di 1,98 euro

di Tommaso Tetro

(Rinnovabili.it) – Siamo i campioni dell’economia circolare. L’Italia è ancora una volta prima in Europa, per il terzo anno di fila. Questo il risultato dell’analisi contenuta nel terzo ‘Rapporto nazionale sull’economia circolare in Italia 2021’, messo a punto dal Circular Economy Network (CEN), la rete promossa dalla Fondazione per lo sviluppo sostenibile insieme con un gruppo di aziende e associazioni di impresa, e dall’Enea. Dal documento emerge anche che raddoppiando l’attuale tasso di ‘circolarità’ dell’economia mondiale passando dall’8,6% al 17% si possono ridurre i consumi di materia di 21 gigatonnellate (cioè portando le 100 di adesso a 79), riuscendo così a tagliare le emissioni di gas serra del 39% all’anno a livello globale.  Prendendo i punti in ogni ambito dell’economia circolare – viene spiegato – l’Italia arriva al primo posto con 79 punti; seguono la Francia con 68 punti, la Germania e la Spagna con 65, e la Polonia con 54. Il tasso di circolarità è la quota di risorse materiali provenienti dal riciclo sul totale delle risorse utilizzate.

La pagella dell’Italia sull’economia circolare

“Nella corsa verso un nuovo modello circolare, il nostro Paese è tra i paesi leader in Europa, ma stiamo perdendo posizioni – dice  Edo Ronchi, presidente del CEN – è un’occasione che non possiamo mancare, non solo per l’ambiente, ma anche per la competitività delle aziende italiane. Il Piano nazionale di ripresa e resilienza può dare una spinta importante per superare gli ostacoli che frenano l’innovazione e valorizzare al meglio le potenzialità italiane”.

Il nostro Paese nella produzione circolare ottiene 26 punti, con un distacco di 5 punti dalla Francia. Per la produttività delle risorse siamo in testa alla classifica. Ogni chilogrammo di risorse consumate genera in Italia 3,3 euro di Pil, contro una media europea di 1,98 euro. Quanto all’energia rinnovabile utilizzata rispetto al consumo totale di energia, l’Italia perde il suo primato: con il 18,2% scende al secondo posto, dietro alla Spagna (18,4%), ma davanti a Germania (17,4%), Francia (17,2%) e Polonia (12,2%).

Sul fronte dei rifiuti urbani, il riciclo è stato del 46,9%, in linea con la media europea, posizionando l’Italia al secondo posto dopo la Germania. Il riciclo di tutti i rifiuti arriva invece al 68%; sopra la media europea del 57%), e al primo posto tra le principali economie Ue.

Il tasso di utilizzo circolare di materia in Italia nel 2019 è stato del 19,3%: superiore alla media dell’Ue a 27 che si ferma all’11,9%, ma inferiore a quello francese al 20,1%), e superiore a quello tedesco al 12,2%.

Il capitolo occupazione nei settori della riparazione, del riutilizzo e del riciclo: l’Italia è al secondo posto dietro alla Polonia, davanti alla Francia, alla Germania e alla Spagna. Nel 2018 nell’Ue a 27 le persone occupate nei settori dell’economia circolare sono state oltre 3,5 milioni. Con 519mila occupati l’Italia arriva al secondo posto dopo la Germania (680mila occupati). Per investimenti e occupazione l’Italia è al quarto posto, dopo la Spagna, la Polonia e la Germania, ma è ultima tra le grandi economie europee per numero di brevetti. Nel 2016 risultano depositati 14 brevetti italiani su un totale di 269 in Ue (67 soltanto in Germania).

“Uno dei settori dell’economia circolare dove potremo fare di più è la plastica. Il suo riciclo potrebbe diventare uno dei settori più attrattivi dell’economia globale. C’è da fare molta ricerca e innovazione, ma l’Italia ha tante competenze in materia – rileva  il ministro della Transizione ecologica Roberto Cingolani nel corso del suo intervento – abbiamo molto da fare, senza mettere in ginocchio un settore che dà da lavorare a tante persone. Un altro settore dove abbiamo margini di miglioramento è quello della carta. Siamo una nazione guida in Europa nell’economia circolare. Ricicliamo quasi il doppio della media europea, il nostro tasso di circolarità è un terzo superiore a quello della Ue. Il settore occupa in Italia 112mila persone e fattura 70 miliardi all’anno. Ma dobbiamo potenziare ancora la nostra capacità. Il Recovery plan può diventare lo strumento per farlo. L’Italia deve diventare un riferimento per la circolarità non solo per l’Europa, ma per tutto il mondo”.

“Un nuovo modello di sviluppo e un nuovo modello culturale, che porta a stili di vita diversi, sono processi che non possono essere lasciati al mercato, perché il mercato da solo abbiamo visto che non è in grado di misurarsi con i processi di riprogettazione dei prodotti e degli stili di vita – mette in evidenza il segretario generale della Cgil Maurizio Landini – c’è un problema di come coinvolgere le persone e di come fare gli investimenti pubblici. Se c’è un limite in Italia, è quello di essere capaci di fare sistema. C’è problema di interconnessione e progettazione. Quando diciamo che c’è bisogno di un nuovo intervento pubblico, non lo pensiamo sostitutivo del sistema delle imprese private, ma pensiamo che mai come adesso c’è bisogno di una signora politica industriale, in cui il ruolo del pubblico sia quello di indirizzare e di finanziare processi di questa natura – continua Landini – raggiungere gli obiettivi del 55% di emissioni di gas serra in meno al 2030 e della neutralità climatica al 2050 significa rivedere il piano energetico nazionale, perché non aveva quegli obiettivi. Questo significa fare investimenti spinti sulle rinnovabili, sull’efficienza energetica e sui sistemi industriali. Occorre costruire filiere produtive in grado di misurarsi con questi processi”.

“Presi dalle emergenze, in Italia stiamo sottovalutando la portata del cambiamento europeo in atto verso l’economia circolare – conclude Ronchi – la sfida più importante che abbiamo ora di fronte è la definizione del Piano nazionale di ripresa e resilienza. Il nuovo governo e in particolare il nuovo ministero della Transizione ecologica hanno il compito di migliorare e completare l’attuale bozza: bisogna rafforzare le misure per l’economia circolare”.

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 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 Na₂S_x 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 .

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

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“.