Le nuove finestre intelligenti statunitensi si colorano in risposta al sole mentre producono energia elettrica

Un nuovo capitolo per la tecnologia delle finestre solari

(Rinnovabili.it) – L’ultima novità in campo delle smart window, dispositivi intelligenti in grado di regalare qualche funzione in più ai tradizionali infissi, arriva dagli Stati Uniti. A metterla a punto sono stati gli scienziati del Laboratorio Nazionale delle Energie Rinnovabili (NREL), una delle braccia di ricerca del Dipartimento dell’Energia stelle e striscie. Il nuovo lavoro si è focalizzato sulle finestre solari termocromiche, sistemi commutabili che rispondono dinamicamente alla luce solare: quando i raggi riscaldano il vetro, questo si colora producendo elettricità ad alta efficienza. .

La vera novità della ricerca consiste soprattutto nei materiali impiegati per realizzare questo tipo di smart window. Il team, guidato dallo scienziato Lance Wheeler, ha impiegato un complesso di perovskiti- metilammina e nanotubi di carbonio a parete singola: la ricetta ha permesso di creare uno strato assorbitore capace di passare dallo stato trasparente (trasmittanza visibile del 68%) a uno colorato (meno del 3% di trasmittanza visibile).

Il gioco della trasmittanza è dovuto alle molecole di metilammina che “entrano ed escono” dallo strato assorbitore in risposta alla radiazione luminosa. Quando la finestra si colora, un processo che ha richiesto circa 3 minuti di illuminazione durante il test, produce elettricità.

Cosa cambia rispetto agli esperimenti e i prodotti passati? Che le attuali tecnologie per le finestre solari sono statiche, il che significa che sono progettate per sfruttare una frazione dei raggi solari senza sacrificare la trasmissione della luce visibile. “Esiste un compromesso fondamentale tra una buona finestra e una buona cella solare”, spiega Wheeler. “Questa tecnologia lo scavalca: abbiamo una buona cella solare quando c’è un sacco di sole e abbiamo una buona finestra quando non ce n’è”.

Il documento di proof-of-concept pubblicato su Nature Communications riporta un’efficienza di conversione dell’energia solare dell’11,3 percento. “Ci sono tecnologie termocromiche là fuori – aggiungono gli scienziati – ma nulla che converta effettivamente quell’energia in energia elettrica”. Gli scienziati stanno sviluppando una strategia di mercato per portare il loro SwitchGlaze, questo il nome con cui sono state battezzate le finestre solari, in commercio.

(fone: Rinnovabili.it)

I ricercatori della divisione “Bioenergie” e del laboratorio “Biosicurezza” dell’ENEA hanno brevettato un nuovo bio-cemento con elevate proprietà di isolamento termico e acustico e di resistenza al fuoco

Nasce in Italia, e più precisamente nei laboratori Enea, il nuovo bio-cemento superisolanteche mette assieme attenzione ambientale e risparmio energetico. I “genitori” dell’innovativo brevetto sono i ricercatori della Divisione “Bioenergie, Bioraffinerie e Chimica Verde” (Centro Ricerche Trisaia) e del laboratorio “Biosicurezza e Stima del rischio” (Centro Ricerche Casaccia) dell’ente nazionale.

Unendo le rispettive competenze gli scienziati hanno creato una versione sostenibile del cosiddettocalcestruzzo aerato autoclavato (in inglese Autoclaved Aerated Concrete – AAC), materiale per molti versi superiore al tradizionale laterizio. L’ACC, infatti, è dotato di elevato potere coibentante e di isolamento acustico. Inoltre, grazie al particolare struttura porosa, è molto più leggero della concorrenza, senza perdere di resistenza alla compressione. Caratteristiche che ne fanno un ottimo prodotto edilizio.

Ottimo, ma non troppo sostenibile. Per creare i pori interni, è normalmente impiegata la polvere di alluminio, un agente aerante molto infiammabile che richiede stringenti misure di sicurezza degli impianti;  il suo compito è quello di attivare il processo di “lievitazione” dell’impasto cementizio, reagendo con gli altri materiali e liberando bolle di idrogeno.

È esattamente a questo punto che sono intervenuti i ricercatori Enea per creare un’alternativa più sicura e verde. Il processo realizzativo del nuovo bio-cemento (BAAC -Bio Aerated Autoclavated Concrete) sostituisce la polvere di alluminio con lievito di birra miscelato ad acqua ossigenata. Il risultato centra in pieno l’obiettivo: il prodotto finale è tecnicamente molto leggero, per la grande quantità di bolle d’aria al suo interno, pur mantenendo le caratteristiche meccaniche e fisiche del materiale cementizio: il bio-cemento è dotato di elevate proprietà di isolamento termico e acustico e di resistenza al fuoco.

“Questa innovazione di processo è ancora di nicchia, ma presenta grandi potenzialità; infatti, le nostre attività di sperimentazione hanno suscitato l’interesse dei soggetti coinvolti nella filiera produttiva del cemento cellulare che hanno voluto contribuire fornendoci gratuitamente le materie prime”, spiega Piero De Faziodella Divisione “Bioenergie, Bioraffinerie e Chimica Verde” presso il Centro Ricerche ENEA della Trisaia. “La formulazione di questa innovativa versione del cemento aerato autoclavato è stata possibile anche grazie alla collaborazione tra le competenze di chimica verde dei ricercatori di Trisaia e quelle dei sistemi in vitro ed in vivo dei ricercatori di Casaccia”, aggiunge Giorgio Leter del Laboratorio “Biosicurezza e Stima del rischio” presso il Centro Ricerche ENEA della Casaccia.

I vantaggi economici e di sostenibilità ambientale derivano dall’abbattimento delle spese energetiche e dei costi indiretti connessi alla gestione dell’impianto ai fini della sicurezza e dalla riduzione del numero dei componenti “addizionali” come la calce e il gesso.

(fonte: Rinnovabili.it)

Uno studio inglese svela le insospettabili potenzialità dei mozziconi: perfetti per produrre materiali con cui immagazzinare idrogeno. Un importante passo in avanti per un futuro senza combustibili fossili

OGNI anno nel mondo vengono fumate più di un bilione di sigarette. E quello che si lasciano alle spalle, una volta spente, sono circa 800 mila tonnellate di mozziconi, rifiuti non degradabili che inquinano il suolo e le acque rilasciando nicotina e molte altre sostanze tossiche. Ma quella che oggi è un’autentica emergenza ambientale, in futuro potrebbe trasformarsi in una preziosa risorsa: materia prima per produrre sistemi di stoccaggio dell’idrogeno, da sfruttare per costruire auto e altre tecnologie a impatto zero. A suggerirlo è una ricerca dell’Università di Nottingham, pubblicata sulle pagine della rivista Energy and Environmental Science.

Per capire l’importanza della ricerca bisogna ricordare che l’idrogeno è una delle grandi promesse nel campo dell’energia sostenibile. Può infatti essere bruciato per produrre calore esattamente come un combustibile fossile, o essere immagazzinato in celle di carburante per ottenere elettricità green, producendo semplice acqua come prodotto di scarto. In uno scenario ideale alimenterebbe mezzi di trasporto e impianti di riscaldamento, e verrebbe sfruttato anche l’immagazzinamento dell’energia in eccesso da fonti rinnovabili, come il solare o l’eolico. Garantendo una resa energetica maggiore, e un impatto ambientale molto limitato rispetto a quello dell’economia attuale basata sui combustibili fossili.

Prima di arrivare a una vera economia dell’idrogeno però ci sono diversi problemi ancora da superare, non ultimo quello dello stoccaggio: a parità di volume la benzina ha infatti un rendimento mille volte maggiore. Questo significa che servirebbe un serbatoio mille volte più ampio per garantire ad un’automobile l’autonomia attuale. Sempre – ovviamente – se si utilizzassero serbatoi tradizionali. “Attualmente esistono due modi principali per immagazzinare l’idrogeno – spiega Stephen McPhail, esperto di energie rinnovabili dell’Enea. “Può essere mantenuto allo stato gassoso, ma a pressioni molto alte che oggi raggiungono anche le 700 atmosfere; oppure stoccato all’interno di materiali solidi, come gli idruri di metalli, in cui le molecole di idrogeno si collocano all’interno degli interstizi della struttura cristallina del materiale”.

La prima opzione è quella utilizzata attualmente nelle macchine ad idrogeno, e con le tecnologie più recenti permette ad alcuni modelli di ottenere un’autonomia di viaggio di circa 500 chilometri – simile cioè a quella delle auto a benzina – utilizzando bombole delle dimensioni di un normale serbatoio. Per utilizzi su scala più piccola, come l’alimentazione di biciclette o altri piccoli apparecchi elettrici, o su scala molto maggiore, come il recupero dell’energia in eccesso prodotta da impianti eolici, è più utile invece lo stoccaggio in forma solida. “Quelli esistenti sono sistemi molto sicuri, ma attualmente sono limitati dalla possibilità di immagazzinare una quantità di idrogeno pari al 5% del peso totale del materiale – sottolinea McPhail – è per questo che si continuano a studiare nuovi materiali e tecniche per ottimizzare questi processi”.

Ed è proprio qui che si inserisce il nuovo studio. I ricercatori dell’Università di Nottingham hanno infatti sperimentato una tecnica definita carbonizzazione idrotermale, un processo di smaltimento dei rifiuti organici che sfrutta solo acqua e calore per trasformarli in carbonio. Tra i materiali di scarto utilizzati nei loro esperimenti gli scienziati hanno deciso di utilizzare anche i mozziconi di sigarette, ottenendo un carbone attivo estremamente poroso, che si è rivelato perfetto per l’immagazzinamento dell’idrogeno: il più efficiente materiale a base di carbonio ottenuto fino ad oggi, almeno in termini di capacità di stoccaggio.

Ovviamente, la strada è ancora lunga prima di pensare di utilizzare realmente il nuovo materiale. Non di meno, i suoi autori scopritori assicurano che si tratta già di un traguardo estremamente importante. “Il nostro lavoro ha dato due risultati molto interessanti”, rivendica Robert Mokaya, professore di chimica dei materiali dell’Università di Nottingham e coordinatore della ricerca. “Da un lato,

indica che il riciclo potrebbe risolvere il problema dei mozziconi di sigaretta, attualmente impossibili da smaltire. E dall’altro ci ha permesso di ottenere un tipo di carbone attivo che ha settato un nuovo record nel campo dello stoccaggio di idrogeno, almeno tra i materiali porosi”.

(fonte: repubblica.it)

Dalla Svezia arriva una nuova membrana fotocatalitica da aggiungere ai sistemi filtranti delle acque reflue, per eliminare i frammenti di plastica

Sfruttare le radiazioni del sole per aiutare a liberare gli oceani dalla presenza delle microplastiche: questa una delle innovazioni tecnologiche create dal progetto europeo CLAIM. A realizzare il sistema è stato un gruppo di scienziati del KTH Royal Institute of Technology, in Svezia, che a partire da questo mese testerà la sua invenzione negli impianti locali di trattamento delle acque reflue.

L’inquinamento da microplastiche conosce pochi confini. Queste minuscole particelle polimeriche sono presenti in quasi tutti i corpi idrici del pianeta, al punto da essere state individuate persino in sperduti laghi della Mongolia o in sedimentati sottomarini. L’ONU stima che ogni chilometro quadrato di oceano contenga circa 63 mila frammenti plastici che, non solo contaminano l’ambiente, ma entrano anche a far parte della dieta quotidiana degli animali. “Queste materie plastiche iniziano così ad accumularsi nella catena alimentare, passando da specie a specie, con conseguenze negative dirette anche per la popolazione umana”, spiega Joydeep Dutta, ricercatore del KTH Royal Institute of Technology.

L’esposizione alla luce solare può degradare la plastica in elementi innocui ma questo processo, chiamato ossidazione fotocatalitica, estremamente lento, e anche in caso di particelle piccolissime può richiedere anni. Gli scienziati dell’ateneo svedese hanno cercato un modo per accelerare il tutto. Come? Creando una nuova membrana fotocatalitica da aggiungere ai sistemi filtranti delle acque reflue. Il sistema è costituito da nanofili rivestiti in un materiale semiconduttore che può assorbire la luce visibile e utilizzarla per “abbattere” le particelle di plastica.

L’ossidazione fotocatalitica attraverso semiconduttori come ossido di zinco o l’ossido di titanio è già da tempo impiegata per convertire inquinanti volatili o oli in elementi innocui come l’acqua e anidride carbonica. Il passaggio alle microplastiche sembra essere, dunque, il logico step successivo.

Le membrane trattengono questi minuscoli inquinanti mentre la luce del sole attiva il focatalizzatore. “Il semiconduttore è in grado di eccitare le molecole del materiale e avviare questo processo di degradazione utilizzando il 40% della radiazione solare”, spiega Dutta. E come risultato, anche in questo caso si ottiene solo acqua e anidride carbonica. L’idea è di istallare questi speciali filtri solari – i test reali inizieranno a breve – sia a livello domestico che negli impianti di trattamento industriale dei reflui. In aggiunta il progetto CLAIM  (Cleaning Litter by Developing and Applying Innovative Methods in European Sea) sta sviluppando anche barriere flottanti da collocare alle bocche dei fiumi per catturare i rifiuti di plastica più grandi e un sistema di controllo navale per misurare gli inquinanti polimerici presenti nell’Oceano.

(rinnovabili.it)

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)