Rinnovabili • emissioni di CO2 mondiali

L’impatto del Covid-19 sulle emissioni di CO2: un calo record di 8,8%

Un nuovo studio mostra quali parti dell'economia globale sono state maggiormente colpite dagli effetti della pandemia. E suggerisce i passi per stabilizzare il clima globale nel post-crisi

emissioni di CO2 mondiali
Foto di Jeyaratnam Caniceus da Pixabay

Nei primi 6 mesi all’anno le emissioni di CO2 mondiali sono calate di 1.5 miliardi di tonnellate

(Rinnovabili.it) – Mentre la pandemia di SARS-CoV-2 continua a stringere il pianeta in una morsa minacciando milioni di vite, c’è chi cerca di trarre un insegnamento dalla crisi. È il caso di un gruppo internazionale di scienziati che voluto valutare in maniera più precisa l’impatto del COVID-19 sulle emissioni di CO2 mondiali.

I ricercatori hanno basato le loro stime su una vasta gamma di dati. Dalla produzione oraria di energia elettrica in 31 paesi, al traffico giornaliero in più di 400 città, dai voli passeggeri quotidiani ai dati di produzione mensile dell’industria in 62 nazioni. Per finire con il consumo energetico degli edifici in 200 Paesi. Il risultato di questa complessa analisi potrebbe essere tradotto con un semplice numero: 8,8. È questa, infatti, la percentuale di riduzione delle emissioni di CO2 ottenuta dagli studiosi per i primi sei mesi del 2020 (rispetto al 2019). Un valore che porta l’effetto “di contrazione” della pandemia sopra a quello della crisi finanziaria del 2008, della crisi petrolifera del 1979 o persino della seconda guerra mondiale.

Leggi anche Mercato energetico europeo, il blocco spinge le rinnovabili al 43% del mix

Ciò che rende unico il nostro studio è l’analisi dei dati meticolosamente raccolti quasi in tempo reale”, spiega l’autore principale, Zhu Liu, dell’Università Tsinghua di Pechino. “Osservando i dati giornalieri compilati dall’iniziativa di ricerca Carbon Monitor siamo stati in grado di ottenere una panoramica molto più rapida e accurata […] le tempistiche mostrano come le diminuzioni delle emissioni siano corrisposte alle misure di blocco in ogni paese. Ad aprile, al culmine della prima ondata di infezioni da coronavirus […] le emissioni sono addirittura diminuite del 16,9%. Nel complesso, i vari focolai hanno provocato cali emissivi che normalmente vediamo solo a breve termine in festività come il Natale”.

emissioni di CO2
Credits: Carbonmonitor

Il calo di 8,8% delle emissioni di CO2 mondiali corrisponde a circa 1.5 miliardi di tonnellate di anidride carbonica in meno rilasciate nell’atmosfera. La riduzione maggiore? Quella registrata nel settore dei trasporti terrestri con un deciso -40%. Seguono i contributi del comparto energetico e industriale, rispettivamente con un calo del 22% e del 17%. I ricercatori hanno anche scoperto forti effetti di rimbalzo. Con l’eccezione della continua diminuzione nel settore trasporti, da luglio 2020, una volta revocate le misure di blocco, la maggior parte delle economie è tornata agli abituali livelli abituali di emissione di CO2. 

Il dato più preoccupante? Questi cali hanno avuto un effetto quasi impercettibile sulla concentrazione atmosferica di CO2 a lungo termine. Pertanto, gli autori sottolineano che l’unica strategia valida per stabilizzare il clima è una revisione completa del settore industriale e commerciale“Anche se il calo dell’anidride carbonica ha raggiunto valori senza precedenti, la diminuzione delle attività umane non può essere la risposta”, afferma il coautore Hans Joachim Schellnhuber, direttore dell’Istituto di Potsdam per la ricerca sull’impatto climatico. “Abbiamo invece bisogno di cambiamenti strutturali e trasformazionali nei nostri sistemi di produzione e consumo di energia. Il comportamento individuale è certamente importante, ma ciò su cui dobbiamo veramente concentrarci è ridurre l’intensità di carbonio della nostra economia globale”. La ricerca è stata pubblicata su Nature (testo in inglese).

Rinnovabili •
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 • 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 .

Rinnovabili •
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“.

Rinnovabili •
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.