Energia

L’energia è sovente il primo fattore che viene in mente quando si pensa alla sostenibilità. L’aumento su scala mondiale della domanda di energia rappresenta un problema notevole, non solo in termini di produzione dell’energia necessaria, ma anche di risparmio, distribuzione e stoccaggio della stessa.

Spaziando dalla produzione di energia alle auto elettriche e ai dispositivi mobili, la transizione del settore energetico europeo dall’utilizzo di combustibili fossili alla produzione di energia sostenibile richiede numerose innovazioni tecnologiche.

Tra queste vi sono la produzione di batterie in grado di immagazzinare quantità sempre maggiori di elettricità riducendone nel contempo il peso e i costi, e la produzione, nonché la trasmissione, di ingenti quantità di energia elettrica “verde”, che a sua volta richiede pannelli solari e generatori eolici più efficienti. In questa sede analizziamo l’importante ruolo dei nanomateriali nel tentativo di affrontare tali sfide.

 

In che modo vengono impiegati i nanomateriali e la nanotecnologia?

I nanomateriali vengono impiegati per sviluppare i tipi esistenti di energia da fonti rinnovabili e per trovare nuove fonti di energia. Sono in corso ricerche sulle prestazioni delle batterie, di cui i nanomateriali potrebbero prolungare la durata anche se stoccate per tempi più lunghi.

La nanotecnologia è anche in grado di ridurre il consumo energetico di prodotti come le lampadine, i cui polimeri nanoingegnerizzati possono aumentarne l’efficienza.

I principali materiali attualmente oggetto di ricerca nel settore energetico includono materiali a base di grafene, più resistenti dell’acciaio e del diamante, pur essendo estremamente leggeri e flessibili; nanoparticelle di silicio non tossiche che possono emettere luce e trasmettere energia; e nanocellulosa, un composto organico elettroconduttore, leggero e rigido.

 

Una nuova fonte di energia dai nanomateriali: le termocelle

Le termocelle rappresentano nuove fonti di energia, costituite da elettrodi di nanotubi di carbonio che raccolgono energia termica a bassa temperatura. Grazie alle proprietà dei nanotubi di carbonio, le termocelle sono in grado di generare elettricità in modo continuo.

In futuro, potrebbero essere impiegate per generare energia elettrica dal calore smaltito da impianti chimici, automobili e aziende agricole a celle solari in modo da risparmiare energia e utilizzarla in modo più sostenibile.

 

Sviluppo dell’energia eolica e solare

La rapida adozione dell’energia eolica e solare fa sperare che l’UE e il mondo intero siano in grado di accelerare un progressivo affrancamento dalla dipendenza dai combustibili fossili. I costi di entrambe le tecnologie sono diminuiti negli ultimi decenni, mentre la loro efficienza è aumentata. I nanomateriali hanno svolto un ruolo importante a tale riguardo e si prevede che nei prossimi anni ridurranno ulteriormente i costi e accresceranno l’efficienza.

 

Energia solare

Attualmente, le celle solari, note anche come celle fotovoltaiche, a base di silicio cristallino dominano il mercato. Sebbene possano essere altamente efficienti, presentano anche alcuni limiti. La nanotecnologia apre le porte ad altre tecnologie come le celle a film sottile che utilizzano silicio nanocristallino, le celle di Grätzel che utilizzano nanoparticelle di biossido di titanio o le celle solari basate su punti quantici.

Le nanoparticelle sono in grado di ridurre i costi di fabbricazione e installazione dei pannelli solari, rendendo più economico il relativo utilizzo da parte delle industrie e del pubblico.

Per lo stoccaggio dell’energia, una delle principali sfide dell’energia solare, sono in fase di sperimentazione i nanofili semiconduttori per il loro esclusivo assorbimento fisico della luce che consente loro di immagazzinare quantitativi di energia superiori rispetto ad altri materiali.

 

Energia eolica

I nanomateriali possono essere utilizzati anche per migliorare l’efficienza dell’energia eolica. Ad esempio, i nanotubi di carbonio impiegati nelle pale delle turbine eoliche le rendono più leggere e resistenti. Di conseguenza, il peso ridotto delle pale consente di realizzarne di più grandi e di produrre più energia.