I ricercatori dell'Università di Limerick trasformano un sottoprodotto dell'industria del legno in un materiale per batterie ad alte prestazioni
Una nuova ricerca potrebbe contribuire allo sviluppo della prossima generazione di batterie più ecologiche
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Un nuovo studio condotto da ricercatori dell’Università di Limerick (UL) ha individuato un nuovo materiale per batterie ricavato da un sottoprodotto rinnovabile dell’industria del legno, che potrebbe contribuire a ridurre la dipendenza da materiali scarsi e costosi.
Il professor Maurice Collins, responsabile della ricerca e dell’innovazione presso la Facoltà di Ingegneria dell’UL, Judith Miralda-Jalle, dottoranda in scienze dei materiali e ingegneria presso l’UL, e Tadhg Kennedy, professore associato presso il Dipartimento di Scienze Chimiche dell’UL
Alan Place
Pubblicato sulla prestigiosa rivista "Advanced Materials" , lo studio dimostra come il lignosolfonato, un materiale di scarto derivato dalle industrie della cellulosa e della carta, possa essere trasformato in nanofibre di carbonio ad alte prestazioni per le batterie agli ioni di sodio.
Poiché la domanda di batterie continua a crescere a causa dell’espansione dei veicoli elettrici e delle tecnologie basate sulle energie rinnovabili, gli scienziati sono sempre più alla ricerca di alternative sostenibili alle batterie agli ioni di litio. Il sodio è uno degli elementi più abbondanti sulla Terra, il che rende le batterie agli ioni di sodio un’opzione promettente per lo stoccaggio energetico del futuro.
I ricercatori dell’UL, in collaborazione con i colleghi dell’Università di Valencia, hanno sviluppato un processo di chimica verde che utilizza l’acqua al posto dei solventi tossici per creare i materiali delle batterie. Il processo elimina inoltre la necessità di leganti sintetici e additivi comunemente utilizzati nella produzione delle batterie.
Il professor Maurice N. Collins, docente di Scienza dei Materiali presso la Facoltà di Ingegneria dell’UL e responsabile del settore dei materiali sostenibili e resilienti presso il Bernal Institute, che ha guidato lo studio, ha dichiarato: «Questa ricerca dimostra come un sottoprodotto sottoutilizzato delle industrie forestali e cartarie possa essere convertito in un prezioso materiale per batterie utilizzando un semplice processo a base acquosa.
«Una svolta fondamentale della ricerca è stata la scoperta che le prestazioni del materiale possono essere personalizzate controllandone la struttura su scala nanometrica. Progettando con cura la nanostruttura del materiale di carbonio, siamo riusciti a migliorare l’efficienza con cui gli ioni di sodio vengono immagazzinati e rilasciati durante la carica e la scarica».
La prima autrice dell’articolo, Judith Miralda-Jalle, dottoranda presso l’UL, ha dichiarato: “Questo studio non mirava solo a creare un nuovo materiale per batterie, ma anche a comprenderne i fondamenti scientifici. Analizzando come la chimica e la struttura del carbonio cambiassero durante la lavorazione, abbiamo acquisito conoscenze che possono aiutare a orientare la progettazione di materiali più efficienti e sostenibili per le batterie del futuro.”
Il team ha prodotto il materiale combinando il lignosolfonato con altri ingredienti di origine naturale per creare fibre ultrafini. Queste sono state poi trasformate in strutture di carbonio avanzate progettate specificamente per applicazioni di accumulo di energia.
Al di là del suo potenziale utilizzo nelle batterie, la ricerca potrebbe creare una nuova e preziosa applicazione per il lignosolfonato, che attualmente è un sottoprodotto industriale sottoutilizzato.
Il professore associato Tadhg Kennedy, condirettore dell’AMPEiRE Battery Research Centre presso l’Università di Limerick e coautore del lavoro, ha aggiunto: «Ciò che è particolarmente entusiasmante di questa ricerca è che la sostenibilità è integrata in ogni fase dello sviluppo del materiale. Partiamo da un sottoprodotto industriale abbondante, lo trattiamo utilizzando acqua anziché solventi organici e ne modifichiamo la struttura interna per migliorare l’accumulo di sodio. Ciò dimostra che è possibile progettare materiali per batterie ad alte prestazioni tenendo conto sia delle prestazioni elettrochimiche che della responsabilità ambientale».
Il professor Collins ha sottolineato il potenziale ambientale di questa ricerca.
«Il lavoro dimostra come le risorse rinnovabili possano essere trasformate in materiali di alto valore, sostenendo al contempo lo sviluppo di un’economia più circolare e sostenibile, nonché l’enorme potenziale dei materiali sostenibili a sostegno della prossima generazione di tecnologie di accumulo energetico», ha spiegato il professor Collins.
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Inglese può essere trovato qui.
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