Il MIT rafforza il calcestruzzo con la plastica riciclata

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L’aggiunta alla miscela di piccoli pezzi di PET precedentemente trattati potrebbe ridurre le emissioni di carbonio dell’industria del cemento

Il contributo della plastica riciclata all’edilizia del futuro

Quanti oggetti si possono realizzare con la plastica riciclata? Dagli arredi ai vestiti, dagli occhiali agli interni auto, dalle pavimentazioni alle tubature, è lunga la lista prodotti sotto cui oggi possono rinascere i rifiuti polimerici. Al Massachusetts Institute (MIT) vogliono aggiungere, però, un’altra voce: il calcestruzzo. Secondo un nuovo studio dell’Ateneo americano, infatti, la plastica riciclata delle bottiglie usate potrebbe portare alla produzione di un cemento più resistente ed ecologico.

Gli ingegneri Carolyn Schaefer e Michael Ortega, insieme ad alcuni colleghi, hanno scoperto che l’aggiunta del PET, opportunamente trattato, alla miscela cementizia permette di ottenere un prodotto finale che è fino al 20% più forte del calcestruzzo tradizionale. “C’è un’enorme quantità di plastica che arriva in discarica ogni anno”, spiega Michael Short, professore aggiunto presso il Dipartimento di Scienze Nucleari e Ingegneria del MIT. “La nostra tecnologia tira fuori la plastica dalla discarica, la blocca nel calcestruzzo, usando in tal modo meno cemento e rilasciando quindi meno emissioni”.

Non si tratta del primo esperimento che vede plastica riciclata aggiunta alla miscela cementizia. Tuttavia gli esperimenti condotti finora aveva indebolito il prodotto, anziché rafforzarlo. Gli studenti hanno dovuto trovare un modo per risolvere il problema e la soluzione si è presentata grazie ai raggi gamma. Il team ha scoperto, infatti, che esponendo fiocchi di PET (polietilene tereftalato) a piccole dosi di radiazioni gamma è possibile cambiare la struttura cristallina del polimero rendendola più rigida, dura e resistente.

Gli studenti hanno ottenuto la plastica riciclata da un impianto locale, hanno ripulito manualmente i fiocchi per rimuovere pezzi di metallo e altri detriti, quindi hanno portato i campioni in uno dei laboratori sotterranei del MIT, dove è installato un irradiatore cobalto-60, bombardandoli con una piccola dose di raggi gamma.  I ficchi sono stati quindi ridotti in polvere e aggiunti al cemento. Il prodotto finale, come chiarisce Short, non presenta rischi dal momento che “non c’è radioattività residua”. “Sostituire anche una piccola quantità di calcestruzzo con la plastica così irradiata potrebbe contribuire a ridurre l’impronta globale di carbonio dell’industria del cemento”.

(fonte: Rinnovabili.it)

Battesimo dell’acqua per Seabin, l’aspirapolvere dei rifiuti marini

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Nasce dall’idea di due giovani surfisti l’ingegnoso cestino che mangia l’inquinamento marino. La prima installazione, nel porto britannico di Portsmouth

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Non è un segreto che gli oceani siano pieni di spazzatura galleggiante. Trovare acque incontaminate è oggi praticamente impossibile: trasportati dalle correnti anche su lunghe distanze, i rifiuti marini sono riusciti a intaccare anche le profondità dell’Oceano Artico. E se la prevenzione fa ancora cilecca, i rimedi a valle del problema, al contrario, spopolano. Uno di questi è Seabin (Seabin project), il cestino mangia rifiuti inventato da una coppia surfisti australiani, Andrew Turton e Pete Ceglinski.

Il dispositivo si comporta come una sorta di aspirapolvere galleggiante: lavora risucchiando al suo interno gli inquinanti presenti in mare (olio compreso) e restituendo all’ambiente acqua pulita. È azionato da una pompa e un al suo interno un sacchetto in fibre naturali, intrappola i detriti e i rifiuti marini trasportati dal flusso d’acqua. Ha bisogno dunque di elettricità per funzionare (i progettisti stimano una spese mensile di circa 20 dollari) e di un punto di appoggio per la pompa, che sia la banchina di un porto o il ponte di una nave.

 

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Quando hanno ideato Seabin, Turton e Ceglinski hanno lanciato una campagna di raccolta fondi su Indiegogo per finanziare le prime fasi del progetto. In pochissimo tempo sono riusciti a racimolare 250.000 dollari e a passare alla fase successiva: iniziare a diffondere i primi prototipi in piccole iniziative sperimentali. Il primo a dotarsi del cestino aspira rifiuti è stato il porto britannico di Portsmouth, dove è stato installato vicino alla base della squadra Land Rover Ben Ainslie Racing (BAR). Ma i due inventori hanno in programma anche altri due siti di test, uno a Helsinki, in Finlandia e un secondo a Calvià, comune spagnolo delle Baleari.

Il dispositivo – assicurano – è stato progettato affinché garantisca la sicurezza della fauna marina: la bocca del cestino è posiziona sul pelo dell’acqua in maniera da raccogliere solo l’inquinamento e i rifiuti che galleggiano in superficie. Un Seabin può rimuovere fino a 1,5 kg di spazzatura dall’acqua in un giorno ed è dotato di una capacità totale di 12 kg. Per comprarlo, tuttavia, bisognerà attendere novembre 2017.

(fonte: Rinnovabili.it)

In Islanda Climeworks e Carbifix2 trasformano la CO2 in roccia

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Lanciato in Islanda il primo impianto energetico carbon negative: un mix di tecnologie catturerà la CO2 direttamente dall’aria e la inietterà nel sottosuolo per trasformarla in un minerale

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La centrale geotermica di Hellisheid (immagine di Climeworks)

La società svizzera Climeworks ha inaugurato ieri a Hengill, in Islanda, l’ultima evoluzione della tecnologia di CCS (carbon capture and storage- cattura e stoccaggio del carbonio): un macchinario pilota, installato alla base della centrale geotermica Hellisheidi, che trasforma la CO2 in roccia.

Perché accanto ad un impianto  geotermico? Perché nei sistemi ad alta entalpia ci sono sempre piccole emissioni di anidride carbonica, che non provengono ovviamente dalla combustione, ma dai gas disciolti nell’acqua calda pompata dal sottosuolo alla superficie. Si tratta di appena un 3 per cento rispetto alle emissioni di una centrale a combustione ma Climeworks ha puntato  proprio a questa piccola percentuale per realizzare il primo impianto al mondo “carbon negative”.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Il termine si usa oggi per indicare modelli energetici che anziché aumentare il contributo di CO2 in atmosfera, lo diminuiscono. In realtà dall’equazione generale non scompare nulla: l’anidride carbonica viene catturata  e intrappolata sottoterra con metodi più o meno efficienti. Ma rispetto alle diverse tecnologie di CCS sperimentate sino a oggi, quella della società svizzera promette una vera svolta a livello tecnico. L’impianto pilota unisce la tecnologia creata dalla stessa Climeworks per rimuovere il biossido di carbonio dall’aria (Direct Air Capture – DAC) a quella di mineralizzazione messa a punto dal progetto europeo CarbFix2.

Cosa è CarbFix2 e come funziona?

CarbFix2 è un’iniziativa di ricerca guidata da Reykjavik Energy e finanziata, in parte dal programma Horizon 2020: rappresenta l’ampliamento del progetto decennale CarbFix a cui si deve la prima dimostrazione di trasformazione della CO2 in roccia. Nello specifico il progetto aveva iniettato 18.000 tonnellate di diossido d carbonio, disciolte in grandi quantità d’acqua, in una roccia ricca di basalto. L’anidride carbonica a contatto con il basalto reagisce per formare un minerale solido in  carbonato, in maniera relativamente rapida. “I nostri risultati mostrano che tra il 95 e il 98% della CO2 iniettata è stata mineralizzata in meno di due anni, in maniera incredibilmente veloce”, spiegava l’autore principale del progetto, il dottor Juerg Matter.

 

La roccia di basalto contenente il carbonato di calcio (parte bianca)

 

L’accoppiamento di questa tecnologia con quella di rimozione diretta del diossido di carbonio dall’aria  costituisce una prima volta a livello mondiale. Il sistema DAC può raccogliere  la CO2 grazie ad un particolare filtro brevettato e già sperimentato con successo in una centrale di combustione rifiuti a Zurigo. “Il potenziale di ridurre della CO2 con la nostra tecnologia” in combinazione con quella di CarbFix2 “è enorme”, spiega il CEO di Climeworks, Christoph Gebald. “Non solo qui in Islanda ma anche in tutte le altre regioni che possiedono simili formazioni rocciose”. Naturalmente, il costo economico della diffusione su larga scala per questo tipo di tecnologia rimane ancora oggi improponibile.

(fonte: Rinnovabili.it)

Power Road recupera il calore dalle strade per darlo agli edifici

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Due anni fa, il lancio in Francia di Wattway, la strada solare della Colas, aveva riscosso parecchio successo mediatico e interesse pubblico.  L’allora ministro all’Ecologia Segolene Royal aveva promesso di pavimentare con questa tecnologia ameno 1000 km entro 5 anni, stanziando 5 milioni di euro a sostegno dell’iniziativa. Oggi Eurovia spera che lo stesso benvenuto posso essere dato anche alla sua Power Road. Si tratta di una “strada a energia positiva”, ma Wattway e Power Road “non sono paragonabili“, chiarisce Pierre Anjolras, presidente di Eurovia. “La prima produce energia elettrica, mentre la seconda produce calore e senza modificare l’aspetto superficiale”.

 

Il principio su cui si basa Power Road, marchio registrato dalla società che fa capo al gruppo Vinci, ricorda il riscaldamento domestico a pavimento radiante. L’idea è di incorporare nell’asfalto uno scambiatore di calore, un sistema chiuso di tubature nelle quali circola un fluido termovettore. Il calore accumulato durante il giorno dal manto stradale passerebbe così al fluido che potrebbe a sua volta essere sfruttato “per il riscaldamento domestico o dell’acqua sanitaria negli edifici circostanti”, aggiunge Anjolras. Non solo. Se accoppiato a un sistema geotermico, d’inverno può anche essere utilizzato per rimuovere la neve e il ghiaccio dalla superficie delle strade o dalle piste degli aeroporti, riducendo così i costi di manutenzione. In estate, potrebbe invece dare una mano a ridurre gli effetti delle isole di calore.

 

 

La Power Road è stata testata per la prima volta nel 2013 con la semplice funzione di rimozione della neve. Un altro test è stato lanciato nel mese di luglio 2017 su 500 m² di parcheggio, in una zona di sosta lungo l’autostrada A10, collegando il sistema al vicino immobile. “Questo è il primo test sulla capacità di riscaldamento d’un edificio, la sfida è quella di misurare il contributo di Power Road in questo senso ed è ciò che farà la società di ingegneria Burgeap”.

Ma non si tratta solo di esperimenti. La società ha già firmato il primo contratto ripavimentando lo scorso agosto 3.500 m² di parcheggio di una scuola nella città di Pontarlier. Il progetto prevede di collegare il sistema alla rete di teleriscaldamento locale. La tecnologia richiede solo il 15% di tempo in più nei lavori di realizzazione o riparazione ma il costo iniziale è decisamente alto. “Power Road costa circa 250 euro al m². Un po’ più del doppio del prezzo di un rivestimento semplice”, continua Anjolras. “Tuttavia, deve essere messo in prospettiva con i costi  di un aeroporto o una strada chiusi a causa di neve o ghiaccio”.

Dal Canada il calcestruzzo ‘eco’ resistente ai terremoti

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Si spruzza su muri, usato per la prima volta in una scuola

Un calcestruzzo resistente ai terremoti ed ecosostenibile è stato messo a punto i ricercatori dell’università canadese della Columbia Britannica, che a breve lo useranno per la prima volta nell’ambito di un intervento antisismico in una scuola elementare di Vancouver. Il nuovo materiale è stato progettato su scala molecolare per essere forte, malleabile e duttile, simile all’acciaio, spiegano gli studiosi, secondo cui l’applicazione come rivestimento sulle superfici di edifici vulnerabili ne aumenta la resistenza ai terremoti.

Chiamato Edcc, sigla che sta per “composto cementizio duttile ed ecologico”, il materiale è stato testato usando intensità elevate quanto la magnitudo 9.0 del sisma che nel 2011 ha colpito la regione giapponese del Tohoku causando il disastro di Fukushima.

“Abbiamo spruzzato una serie di muri con uno strato di Edcc di 10 millimetri, sufficiente a rinforzare la maggior parte delle pareti interne contro gli urti sismici”, raccontano i ricercatori. “In seguito li abbiamo sottoposti alle scosse del livello del sisma di Tohoku e ad altri tipi e intensità di terremoti, senza riuscire a romperli”.

Il materiale combina il cemento con fibre a base di polimeri, ceneri volanti e altri additivi industriali. Sostituendo il 70% del cemento con le ceneri volanti, che sono un sottoprodotto industriale, si riescono a ridurre i gas serra. La produzione di una tonnellata di cemento genera quasi una tonnellata di CO2, evidenziano infatti gli studiosi, secondo cui il nuovo materiale “può salvare vite non solo in Canada, ma in tutto il mondo”.

(fonte: ansa.it)

Addio litio, la nuova batteria al sodio batte la concorrenza

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Stessa capacità di stoccaggio ma costi ridotti dell’80%: da Stanford arriva l’alternativa agli ioni di litio

 Le storiche batterie al litio potrebbero aver finalmente trovato un rivale in grado non solo di tenergli testa ma di renderle addirittura una tecnologia obsoleta. A ingaggiare la competizione è la nuova batteria al sodio realizzata da un gruppo di ricercatori di Stanford. L’ingegnere chimico Zhenan Bao assieme ai suoi collaboratori, gli scienziati dei materiali Yi Cui e William Chueh, hanno creato un dispositivo che può immagazzinare la stessa quantità di energia delle migliori pile al litio oggi sul mercato, ma a costi decisamente inferiori. Bao ci tiene a specificare: “Nulla potrà mai superare il litio in termini di prestazioni. Ma si tratta” di un materiale “così raro e costoso da aver bisogno di sviluppare batterie ad alte prestazioni, ma a basso costo, basate su elementi abbondanti come il sodio”.

Sono diversi anni che la ricerca nel campo dell’energy storage “fa la corte” alla batteria al sodio e parte dei motivi sono facilmente intuibili. Sali di sodio sono facili da reperire con una spesa contenuta, il che li rende un’opzione conveniente per tutte quelle applicazioni in cui il fattore peso ha poca rilevanza (ad esempio nell’accumulo stazionario). Questi dispositivi possono essere completamente scaricati senza danneggiare i materiali attivi e non richiedono quelle precauzione necessarie al litio per evitare esplosioni o corto circuiti.

Quello che hanno fatto alla Stanford è essenzialmente cambiare l’approccio di progettazione. Come spiegato nella pubblicazione su Nature Energy, il team ha per prima cosa cercato di capire perché la capacità reversibile della batteria al sodio fosse nella realtà molto più bassa di quella teorica. Trovato il problema (la trasformazione irreversibile dei materiali del catodo durante il funzionamento della pila), gli scienziati hanno potuto agire sui componenti per rimuovere tale barriera. Nella pratica, è stato migliorato il processo con cui il sodio e mio-inositolo (il composto organico presente nel sale impiegato) permettono il flusso di elettroni, aumentando notevolmente le prestazioni della batteria rispetto ai tentativi precedenti.

 

“Questo è già un buon design, ma siamo fiduciosi che possa essere migliorata ulteriormente ottimizzando l’anodo di fosforo”, spiega Cui. Il prototipo di batteria al sodio realizzato ha una capacità reversibile di 484 mAh g-1, una densità di energia di 726 Wh kg-1, un’efficienza energetica superiore all’87% e una buona conservazione del ciclo. E confrontando litio e sodio sul fronte economico, il secondo permetterebbe di risparmiare fino all’80 per cento dei costi.

(fonte: rinnovabili.it)

USA, super pioppi arricchiti con probiotici bonificano i terreni

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Condotto il primo esperimento su larga scala di bonifica dei siti contaminati da tricloroetilene grazie ad alberi di pioppo “fortificati”

Un gruppo di ricercatori dell’Università di Washington, insieme ad alcune imprese, ha condotto il primo esperimento su larga scala in un sito di bonifica usando pioppi rafforzati con un probiotico per pulire le acque sotterranee contaminate da tricloroetilene, un inquinante piuttosto comune nelle aree industriali, pericoloso per gli esseri umani se ingerito con l’acqua o inalato con l’aria. I risultati sono stati pubblicati dalla rivista Environmental Science & Technology.

Bonificare i siti contaminati da tricloroetilene e altri inquinanti può risultare estremamente costoso usando metodi come l’escavazione o il pompaggio delle tossine dal sottosuolo. Di conseguenza, molti siti non vengono trattati. Con questo nuovo metodo, è possibile procedere alla bonifica in maniera più efficace, spesso a un costo minore.

I ricercatori hanno utilizzato il legno dei pioppi di un sito del Midwest, dove gli alberi crescono già in un suolo contaminato da tricloroetilene. Hanno triturato il legno in piccoli frammenti e isolato oltre cento differenti microbi, inserendo ogni ceppo in un contenitore con alti livelli di tricloroetilene. L’obiettivo era trovare il ceppo di microbi in grado di dissolvere in maniera efficace l’inquinante e garantire la crescita dell’albero. Gli scienziati hanno dunque sfruttato un processo naturale: alla fine hanno trovato i microbi migliori che in realtà la pianta aveva già selezionato. Il probiotico vincente è stato quello in grado di eliminare praticamente tutto il tricloroetilene.

Dopo un solo anno, gli alberi ai quali era stato inoculato il microbo erano più grandi e in salute rispetto a quelli non trattati. Dopo 3 anni, i pioppi con il probiotico erano più robusti e un campione di tre tronchi ha rivelato ridotti livelli di tricloroetilene.

Quando un albero assorbe e degrada sostanze chimiche, in genere è a spese della sua salute: il tutto ha dei riflessi evidenti come riduzione della crescita, ingiallimento delle foglie e rami secchi. Ma nei casi in cui il microbo selezionato è stato introdotto, i pioppi hanno abbattuto il tricloroetilene, diventando al contempo più robusti.

Inoltre, i ricercatori hanno scoperto che i campioni di acque sotterranee mostravano livelli più bassi della tossina e la presenza maggiore di cloruri, un elemento innocuo, sottoprodotto del tricloroetilene quando questo viene degradato.

(fonti: rinnovabili.it)

Con l’asfalto le batterie al litio si caricano 20 volte più in fretta

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Nello sviluppare gli anodi delle batterie al litio, i ricercatori hanno utilizzato carbonio poroso ricavato dall’asfalto. Il risultato è davvero stupefacente

Ancora un’innovazione nel settore delle batterie al litio

 

Un pizzico di asfalto può aumentare la velocità di ricarica delle batterie al litio di 10 o anche 20 volte. Nessuno lo aveva scoperto prima degli scienziati della Rice University, che hanno pubblicato la loro trovata sulla rivista ACS Nano.

Nello sviluppare gli anodi, i ricercatori hanno utilizzato anche carbonio poroso ricavato dall’asfalto, un materiale che ha mostrato una stabilità eccezionale anche dopo oltre 500 cicli di carica-scarica. Non solo, ma con una densità elevata di corrente (20 milliampere per centimetro quadro) ha dimostrato di poter funzionare egregiamente in dispositivi di carica veloce che richiedono alta densità di potenza.

Oltre ad una capacità definita «enorme», gli scienziati si fregano le mani per essere riusciti a caricare questi accumulatori in 5 minuti contro le due ore o più necessarie con altre batterie.

Mentre in un esperimento precedente avevano utilizzato un derivato dell’asfalto, la gilsonite non trattata, hanno avuto maggior successo mescolando l’asfalto con i nanoribbons di grafene (strisce con uno spessore inferiore ai 50 nanometri) e hanno ricoperto il composto con litio metallico tramite deposizione elettrochimica. A questo punto hanno combinato l’anodo con un catodo di carbonio solforato: la batteria per il test era finalmente pronta. La prova ha dato risultati stupefacenti: un’alta densità di potenza di 1.322 watt per chilogrammo e un’alta densità di energia pari a 943 wattora per chilogrammo.

Il test ha rivelato un altro vantaggio significativo: il carbonio ha attenuato la formazione di dendriti di litio. Questi depositi di materiale simile al muschio invadono l’elettrolita delle batterie e, se riescono ad estendersi abbastanza, mandano in cortocircuito l’anodo e il catodo. Simili disavventure possono causare la rottura dell’accumulatore, o peggio incendi ed esplosioni. L’aver trovato un materiale che impedisce la formazione di questo effetto collaterale rappresenta dunque una doppia vittoria per la Rice University.

 

(fonte: Rinnovabili.it)

Con il generatore termoelettrico solare la maglietta produce energia

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Semplice e complesso nello stesso tempo: è così l’innovativo generatore termoelettrico solare creato dagli scienziati dell’Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST), in Corea del Sud. Semplice nell’utilizzo perché sfrutta il calore di scarto, da quello ambientale a quello del corpo umano, per creare elettricità. Complesso nell’elaborazione dell’idea che ha permesso al team di scienziati di raggiungere un’efficienza particolarmente elevata per questa tecnologia.

I generatori termoelettrici (TEG) sono dispositivi che funzionano sulla base del meccanismo noto come “Effetto Seeback”. In cosa consiste? Quando esiste una differenza di temperatura tra due conduttori elettrici o semiconduttori dissimili si produce una differenza di tensione tra di loro: riscaldando uno dei due elementi, gli elettroni passano dal lato caldo al più freddo e, se la coppia è collegata da un circuito elettrico, la corrente passa attraverso il circuito.

Nel tempo la ricerca ha indagato la possibilità di creare TEG indossabili che sfruttassero la differenza di temperatura esistente tra ambiente e corpo umano. Tuttavia, uno dei principali inconvenienti è che questo tipo di dispositivi può contare su una differenza di temperatura di solo di 1 – 4 gradi Celsius, troppo ristretta per renderli fruibili a livello civile.

Il gruppo di scienziati dell’UNIST, guidati dal professor Kyoung Jin Choi, ha risolto il problema introducendo nella struttura un assorbitore solare locale sopra un substrato in plastica. Come dice il nome stesso, l’assorbitore solare ha il compito di assorbire i raggi luminosi: è stato creato impiegando titanio e floruro di magnesio (Ti / MgF 2 ) in una struttura sottilissima, ingegnerizzata appositamenta per catturare la quantità maggiore di luce.

Ciò ha aumentato la differenza di temperatura di ben 20,9 ° C, il valore più elevato mai raggiunto da qualsiasi TEG indossabile realizzato finora. Quando esposto alla luce solare – gli scienziati lo hanno testato su vestiti e finestre – il generatore termoelettrico solare ha mostrato una tensione a circuito aperto di 55,15 mV e una potenza di uscita di 4,44 μW.

 

“Attraverso questo studio, abbiamo ottenuto una differenza di temperatura aumentata di dieci volte rispetto ai tradizionali generatori termoelettrici solari portatili”, spiega Yeon Soo Jung, ingegnere presso la UNIST. “Poiché l’uscita di un TEG è proporzionale alla radice quadrata della differenza di temperatura, è possibile aumentare significativamente l’output con l’aiuto di questa tecnologia”.

 

(fonte: Rinnovabili.it)