CIC: da 65 tonn di rifiuti organici oltre 23 tonn di compost

La filiera dell’organico si conferma al primo posto in Italia con il 43% dei rifiuti urbani raccolti. Ma servono nuovi impianti di trattamento al Centro e al Sud

(Rinnovabili.it) – È da quando è nato che il Consorzio Italiano Compostatori (CIC) veglia sulla filiera del rifiuto organico. In 25 anni si è fatto spazio nell’economia circolare nostrana fino a divenire il rappresentante del primo settore di recupero in Italia. Per celebrare questo primo quarto di secolo d’attività il consorzio ha presentato oggi a Roma il bilancio degli anni 1992-2017. Un bilancio fatto di grandi numeri: nel periodo in questione sono stati raccolti oltre 65 milioni di tonnellate di rifiuti organici, che sono stati trasformati in 23,5 milioni di tonnellate di compost.

La raccolta della frazione organica (frazione umida + frazione verde) dimostra di essere un comparto forte, in crescita costante (più 10 per cento l’anno in media dal 2007 a oggi) e soprattutto totalmente autosufficiente grazie alla progressiva evoluzione industriale, tecnologica e ambientale. Molte delle 127 aziende associate al CIC – con 308 impianti attivi che trattano 8,1 milioni di tonnellate di rifiuto organico ogni anno – si stanno trasformando in bioraffinerie, veri e propri poli tecnologici che, oltre al compost, producono anche biogas e biometano.

CIC: i vantaggi agronomici ed economici dell’impiego del compost

I 23,5 milioni di tonnellate di ammendanti compostati prodotti negli ultimi 25 anni, hanno reso disponibili sul mercato dei fertilizzanti ben 300.000 tonnellate di azoto, 190.000 di potassio e 170.000 di fosforo. L’utilizzo del compost (un terzo di quello italiano è a marchio CIC) in sostituzione di altri prodotti per la fertilizzazione, come i concimi minerali e di sintesi, ha portato ad una riduzione dei costi di circa 650 milioni di euro nel settore agricolo. Secondo il consorzio basterebbe aumentare dello 0,1% la sostanza organica nei suoli, tramite l’utilizzo di compost, per azzerare la CO₂ del sistema dei trasporti nazionale.

“La filiera di valorizzazione del biorifiuto – spiega il presidente del CIC, Alessandro Canovai – è strategica, oltre che per le grandi potenzialità industriali derivanti dallo sfruttamento del biometano, soprattutto per l’importanza vitale della restituzione ai suoli della sostanza organica attraverso l’utilizzo del compost. Il nostro auspicio, quindi, è che si intervenga per sostenere questa filiera favorendo l’utilizzo del compost in agricoltura, o prevedendo l’inserimento del compost negli acquisti verdi della Pubblica Amministrazione (GPP) in tutti quegli interventi dove si prevede l’uso di composti organici come parchi pubblici e aziende agricole pubbliche. È ormai improcrastinabile un serio piano di infrastrutturazione impiantistica che preveda la realizzazione di almeno 20 nuovi impianti nei prossimi 5 anni per le aree cronicamente carenti (parte del Centro e Sud del paese) e in alcune grandi città, a partire da Roma, pensando ai nuovi poli tecnologici, come le bioraffinerie, in grado di trasformare rifiuti in nuove risorse con grandi vantaggi anche per l’occupazione”.

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Oggi la filiera conta 9.000 addetti e 1,7 miliardi di euro di fatturato. Ma il Consorzio stima che nel 2025, con un servizio di raccolta esteso a tutti i comuni italiani, ben 9 milioni di tonnellate di rifiuto organico entreranno nel circuito della raccolta differenziata: ciò comporterà un netto aumento sia del fatturato che del numero di occupati nel settore, che potrebbero raggiungere rispettivamente 2,4 miliardi di euro e 13.000 addetti.

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. 

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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“.