Chiunque abbia avuto per le mani una banconota da Diecimila Lire conoscerà il volto stampato sul recto della stessa: è quello di Alessandro Volta, l’inventore della pila elettrica. Correva l’anno 1800.
Da allora sono stati fatti passi da gigante e le strumentazioni elettriche sono oggigiorno presenti ovunque. Talmente diffuse che oramai è necessario avere a disposizione un punto per ricaricarle ed allorquando non ci sia la possibilità di collegarsi direttamente alla rete elettrica si richiede un dispositivo portatile in grado di alimentarle: una batteria.
Nel corso dei decenni numerose tipologie di pile e batterie sono state immesse sul mercato: dalla fine del XX Secolo a fare la parte del leone in questo campo sono state le batterie a ioni di Litio, in grado di alimentare con ottimi risultati tutti i dispositivi, soprattutto informatici, presenti sul mercato.
Con lo sviluppo nel 1997 di auto elettriche e/o ibride di nuova concezione (le prime, seppur diverse, risalgono addirittura alla fine dell’Ottocento) tali batterie sono state utilizzate anche nel campo dell’ingegneria automobilistica, modificando la concezione stessa di veicolo a motore, tanto che alcune previsioni stimano che entro il 2025 almeno il 15% delle immatricolazioni di auto nuove in tutto il mondo riguarderà auto elettriche. Tutte queste vetture, però, necessiteranno di batterie al Litio per poter funzionare, le quali contengono mediamente tra i 20 e i 30 kg di carbonato di Litio: parliamo quindi di una quantità inaudita di materiale.
Dove trovarlo? In uno dei posti più aridi e inospitali della Terra: il deserto di Atacama, in Sudamerica. Questo vasto territorio diviso tra Cile, Bolivia e Argentina possiede il più vasto giacimento di Litio del mondo, nel lago salato Salar de Atacama. Le principali aziende multinazionali del Litio hanno già puntato sul suo sfruttamento intensivo, dato che risulterebbe contenere quasi 1/3 delle riserve mondiali di questo materiale.
Tuttavia le conseguenze ambientali e sociali potrebbero essere disastrose: per ottenere il Litio è necessario pompare l’acqua del lago e farla evaporare in enormi bacini artificiali per almeno 5 mesi per poter ottenere un liquido viscoso al 6% di Litio. Il concentrato così ottenuto andrebbe poi trasportato con enormi autobotti in complessi industriali per ottenere il carbonato di Litio.
Un processo siffatto è già di per sé estremamente impattante e triplicarlo come da progetti significherebbe la distruzione del delicato ecosistema del Salar, in quanto la produzione di carbonato di Litio richiede quantità immense d’acqua: qualcosa come l’equivalente di 7 piscine olimpiche al giorno.
Le popolazioni autoctone si sono rapidamente mosse per cercare di impedire uno sfruttamento così sconsiderato e il tribunale dell’ambiente cileno ha stabilito che i piani di conformità presentate dalla SQM, società seconda produttrice mondiale di Litio, erano del tutto insufficienti. In altre parole, la SQM non poteva dimostrare con i suoi studi di essere in grado di contenere o ridurre gli effetti negativi della propria attività estrattiva nei confronti dell’ambiente e delle popolazioni ivi residenti. Un prima vittoria che non mette al sicuro da sicuri ritorni di fiamma da parte delle multinazionali.
Come poter ovviare, allora, alle necessità energetiche delle popolazioni umane con gli equilibri ambientali del pianeta Terra? Utilizzando un materiale noto all’umanità da più di 10000 anni: la canapa.
Sembra un’assurdità ma studi svolti nel 2014 dal professor David Mitlin dell’Università dell’Alberta, in Canada, hanno evidenziato che i supercondensatori con elettrodi realizzati con nanofogli di carbonio a base di canapa superino di quasi il 200% i supercondensatori standard.
Il grafene, un nanomateriale di carbonio, è considerato uno dei migliori materiali per gli elettrodi dei supercondensatori. Questo grafene, tuttavia, è estremamente costoso da produrre, ben 2.000 dollari al grammo. Alla ricerca di una soluzione più economica, i ricercatori canadesi hanno sviluppato un processo per la conversione dei rifiuti di canapa fibrosa in un nanomateriale unico simile al grafene ma che supera le prestazioni di quest’ultimo, con costi di produzione che si attesterebbero a meno di 500 dollari per tonnellata.
La biomassa, che contiene principalmente sottoprodotti della cellulosa e della lignina, è ampiamente utilizzata come materia prima per la produzione di carboni attivi. Mitlin e la sua squadra hanno deciso di testare la struttura cellulare unica della fibra di canapa bastone per vedere se è in grado di produrre nanofogli di carbonio simili al grafene.
I rifiuti di fibra di canapa sono stati cotti a pressione a 180° C per 24 ore. Il materiale carbonizzato risultante è stato trattato con idrossido di potassio e poi riscaldato a temperature fino a 800° C, con conseguente formazione di nanofogli dalla struttura unica. La prova cui è stato sottoposto questo materiale ha rivelato che esso è in grado di erogare 49 kW di potenza per ogni kg di materiale, quasi il triplo di quello che gli elettrodi commerciali standard forniscono, ovvero 17 kW/kg.
I risultati di questa ricerca presentano la canapa come la base per una facile produzione su larga scala di carboni ad alte prestazioni per una notevole varietà di applicazioni diverse, tra cui l’immagazzinamento di energia, l’elettronica portatile, le fonti di alimentazione ininterrotta, eccetera. Certo, saranno necessari ulteriori accorgimenti per riuscire ad ottenere un accumulo dell’energia almeno equivalente alle batterie già presenti sul mercato, in quanto questi supercondensatori sono sì in grado di accumulare e rilasciare rapidamente energia (utilissimo nelle moderne auto elettriche) ma peccano in capacità.
Si tratterebbe comunque di un piccolo neo in confronto alla prospettiva di produzione con un costo ma soprattutto un impatto ambientale molto più basso rispetto a quelli odierni, approfittando anche del fatto che si utilizzerebbe lo scarto di un vegetale, aggiungendo a questi risvolti positivi anche un problema di smaltimento in meno.
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