Inverno 2021-22, il terzo più secco in 65 anni

Le precipitazioni nel mese di gennaio 2022 ammontano a 4,8 mm medi su tutto il bacino piemontese con un deficit tra il 90% e il 95%, mentre sono sessantotto i giorni trascorsi dall’ultima volta che la nostra regione ha visto cadere qualche millimetro in più di pioggia, ovvero l’ 8 dicembre 2021.

L’anomalia termica è stata di 1-3°C

Il mese di gennaio appena trascorso è stato il quarto gennaio più secco degli ultimi sessantacinque anni e il secondo più caldo, con un’anomalia di temperatura compresa fra +1 e +3 C° rispetto al clima del periodo 1991-2020. Allo stato attuale non si registrano precipitazioni all’orizzonte nei prossimi giorni e il Piemonte deve fare i conti con una siccità diffusa su tutto il territorio regionale.

Questi alcuni dei dati salienti illustrati dal direttore dell’Arpa Angelo Robotto, audito in Commissione Ambiente, presieduta da Angelo Dago.

Significativi i numeri emersi: le precipitazioni nel mese di gennaio 2022 ammontano a 4,8 mm medi su tutto il bacino piemontese con un deficit tra il 90% e il 95%, mentre sono sessantotto i giorni trascorsi dall’ultima volta che la nostra regione ha visto cadere qualche millimetro in più di pioggia, ovvero l’ 8 dicembre 2021.

La situazione del periodo è complessa ma non la peggiore in termini di anomalia di precipitazione: si colloca infatti al dodicesimo posto come periodo secco (pioggia sul Piemonte < 5 mm) più lungo negli ultimi sessantacinque anni, mentre l’inverno 2021-2022 al momento è al terzo posto nello stesso periodo considerato.

Un altro dato importante riguarda le riserve di neve, ovvero la stima del quantitativo di acqua immagazzinato nel manto nevoso. A fronte di un quantitativo medio del periodo di circa 1700 milioni di metri/cubi oggi si stimano, sul bacino del Po chiuso alla confluenza col Ticino, poco più di 614 milioni di metri/cubi di acqua, con un deficit quindi di circa il 64%.

Anche la portata media mensile d’acqua di alcuni bacini registra alcuni scarti significativi rispetto al valore medio mensile storico: ad esempio la portata media mensile di gennaio 2022 alla sezione di chiusura del Po piemontese (stazione di Isola S. Antonio), pari a circa 169 mc/s risulta al terzo posto tra le più basse dopo il gennaio 2002 e 2016 dove era stata di circa 130 mc/s.

Quanto al volume invasato nel Lago Maggiore, è inferiore ai 100 milioni di metri/cubi, circa un terzo del valore medio per il periodo, mentre quello relativo agli invasi regionali nel mese di gennaio è stimabile in circa 133 milioni di metri/cubi, pari al 34% circa della capacità massima teorica complessiva e rappresenta uno scarto negativo di – 35% rispetto alla media.

Al termine della presentazione sono intervenuti con alcune domande i consiglieri Marco Grimaldi (Luv), che fra i vari temi ha sottolineato la necessità di un confronto fra Regione, Arpa, sindaci e prefetti per garantire la tempestività nella gestione della situazione, Sean Sacco (M5s) sulla situazione delle falde idriche e la previsione di interventi sugli scarichi industriali, Alberto Avetta (Pd) sulle conseguenze della siccità su agricoltura e qualità dell’aria.

I consiglieri Valter Marin e Paolo Demarchi (Lega) hanno richiamato l’attenzione sulle problematiche che si verificheranno a breve per l’irrigazione in agricoltura e sulla necessità di valutare un piano di invasi per affrontare queste esigenze, mentre Sarah Disabato (M5s) ha chiesto se esistano dati in merito al danno prodotto dalla siccità sulla biodiversità dei sistemi fluviali e lacustri.

Robotto ha ribadito che per quanto i dati evidenzino anomalie significative da monitorare “non siamo ancora in stato di emergenza”. Il direttore Arpa ha precisato infatti che l’Osservatorio permanente sugli utilizzi idrici nel distretto idrografico del Po ha delineato per il distretto del Po uno scenario di severità idrica bassa (gialla) e di severità media (arancione) per l’intero territorio piemontese. “Sull’approvvigionamento idropotabile siamo ancora lontani da particolari criticità, anche se è bene prepararsi ad affrontare un quadro complesso. A questo scopo a breve l’Osservatorio sarà riconvocato”. Dallo scorso lunedì Arpa ha intensificato l’emissione dei suoi bollettini con un aggiornamento settimanale del monitoraggio degli afflussi e dei deflussi e delle previsioni di precipitazione.

In chiusura di seduta il presidente Dago ha riconosciuto come le ripercussioni della siccità perdurante su agricoltura e ambiente dovranno essere affrontate a breve con gli assessori competenti per materia in una commissione congiunta.

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“.