Batterie riciclabili per ridurre le emissioni di CO₂
I vincitori del premio di ricerca dell'Università di Paderborn presentano i risultati delle loro ricerche
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La tutela del clima e un approvvigionamento energetico affidabile sono tra le principali sfide del nostro tempo. Mentre la domanda di energia è in aumento, le emissioni di anidride carbonica (CO₂) devono diminuire e le risorse preziose devono essere utilizzate in modo più efficiente. Ecco perché sono necessarie tecnologie in grado di affrontare contemporaneamente molte di queste sfide. E se la CO₂ potesse essere utilizzata per promuovere la tutela del clima? La dott.ssa María Nieves López Salas, assistente universitaria, e la dott.ssa Teresa de los Arcos de Pedro, ricercatrice post-dottorato, entrambe del Dipartimento di Chimica dell’Università di Paderborn, stanno approfondendo proprio questa questione nel loro progetto di ricerca. Stanno studiando se la CO₂ possa essere utilizzata per immagazzinare energia nelle batterie. Per il loro progetto hanno ricevuto nel 2024 il Premio per la Ricerca dell’Università di Paderborn e hanno ora presentato i primi risultati al pubblico presso il Municipio di Paderborn.
Applicazioni industriali
«Le fonti di energia rinnovabile, come l’energia eolica o solare, non sono sempre disponibili. Ecco perché abbiamo bisogno di batterie di grandi dimensioni in grado di immagazzinare in modo affidabile questa elettricità senza essere a loro volta dannose per l’ambiente», spiega la dott.ssa de los Arcos de Pedro. Le batterie a CO₂ di Paderborn sono quindi destinate a grandi impianti industriali ad alto consumo energetico, come le acciaierie. In tali contesti, potrebbero essere utilizzate in futuro per garantire un’alimentazione elettrica ininterrotta, la compensazione della rete o sistemi di emergenza autosufficienti. Ciò sarebbe possibile, tra l’altro, se le batterie fossero collegate direttamente alle fonti industriali di CO₂. «La CO₂ verrebbe catturata e convertita all’interno della batteria, ad esempio in monossido di carbonio, che potrebbe poi essere utilizzato come materia prima per ulteriori processi chimici», afferma il Prof. López Salas. Il fatto che questa conversione avvenga a livello di elettrodo è una delle scoperte chiave dei chimici. Sebbene il monossido di carbonio possa essere nocivo nella vita quotidiana, può essere riutilizzato nell’industria, ad esempio come materia prima fondamentale per la produzione di sostanze chimiche.
Catalizzatori innovativi per batterie sostenibili
Dai telefoni cellulari agli impianti industriali su larga scala: le batterie agli ioni di litio sono attualmente utilizzate praticamente ovunque. «Tuttavia, nonostante le loro buone prestazioni, queste batterie presentano alcuni problemi: materie prime come il litio e il cobalto provengono da pochi paesi e talvolta vengono estratte in condizioni di lavoro precarie. Sono inoltre associate a impatti ambientali e a un elevato consumo idrico. Inoltre, il riciclaggio è tecnicamente complesso e costoso», afferma il dott. de los Arcos de Pedro. Ecco perché i due scienziati hanno avviato il progetto di ricerca «CO2BATT», con l’obiettivo di sviluppare batterie che utilizzino materiali sostenibili e, al contempo, impieghino e riducano la CO₂.
Le cosiddette «batterie a CO₂ con metalli di transizione (TMBC)» sono costituite da due elettrodi. Da un lato c’è un metallo, l’anodo, e dall’altro il carbonio, il catodo. Tra di essi si trova un elettrolita liquido che conduce gli ioni attraverso una membrana dall’anodo al catodo. «Ciò che rende speciale questa soluzione è che la batteria utilizza la CO₂ presente nell’aria per generare elettricità. Un problema, tuttavia, è che la CO₂ è una molecola molto stabile e non reagisce facilmente con altre sostanze. È proprio qui che entra in gioco la nostra ricerca: stiamo testando quali materiali siano più adatti e sviluppando catalizzatori che aiutino la CO₂ a reagire più facilmente e rapidamente», spiega il professore assistente López Salas, la cui ricerca si concentra sulla chimica dei materiali sostenibili. Ad esempio, il gruppo di ricerca ha sviluppato un catalizzatore a base di chitina, una sostanza naturale presente, ad esempio, nei gusci dei granchi. Con successo: la batteria a CO₂ è stata in grado di essere caricata e scaricata ripetutamente per oltre 50 ore.
Una ricerca dal grande potenziale
Il professore assistente López Salas è fiducioso riguardo ai prossimi passi: «Ora disponiamo di materiali che funzionano e stanno dando buoni risultati. Allo stesso tempo, stiamo lavorando per effettuare analisi in tempo reale della superficie del catalizzatore in condizioni di reazione reali. Questo ci consentirà, tra le altre cose, di comprendere meglio lo stato chimico degli atomi. Questo metodo è particolarmente entusiasmante, poiché ci renderebbe uno dei pochi gruppi di ricerca al mondo in grado di condurre tali indagini».
«Questo progetto incarna esattamente ciò che intendiamo sostenere con il Premio per la Ricerca dell’Università: idee audaci con un grande potenziale. Qui vediamo un principio che trasforma la CO₂ da un problema a un elemento fondamentale. Il potenziale che sta emergendo è enorme: un unico approccio affronta contemporaneamente la tutela del clima e un approvvigionamento energetico affidabile”, afferma il Prof. Dr. Thomas Tröster, Vicepresidente per la Ricerca e le Carriere Accademiche.
Questo testo è stato tradotto automaticamente.
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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