Una ripidità pari al 7-8% rilevata lungo la curva di crescita del consumo di litio l’urgenza pressante di accumulare energia avvertita in ogni mercato e area geografica confluiscono in una richiesta corale di nuove soluzioni per le batterie del futuro. Un appello che fra qualche anno sarà disperato e che si rivolge al mondo della ricerca, impegnato già da tempo nell’esplorazione di alternative valide.
Oggi i nodi stanno venendo al pettine in modo evidente anche al largo pubblico nei settori dei dispositivi elettronici portatili e dell’autotrasporto elettrico/ibrido-elettrico, ma presto anche in altri ambiti scatteranno esplicitamente gli allarmi che già gli insider si trovano dover affrontare.
Per sperare in un orizzonte più sereno nei prossimi anni servirebbe, già da oggi, poter intravedere soluzioni chimiche alternative per nuovi sistemi di stoccaggio dell’energia basati su materie prime abbondanti ed economiche. Opzioni innovative su cui investire anche per motivi di sicurezza derivanti dall’attuale instabilità geopolitica come dall’uso di elettroliti liquidi a base di solventi infiammabili, volatili e tossici.
Progetto ORANGEES: una sfida italiana da 4 milioni di euro
La risposta italiana a questo appello di portata mondiale vale 4 milioni di euro. Arriva da una partnership guidata dal Consiglio nazionale delle ricerche e che vede coinvolti attivamente ENEA, Consorzio interuniversitario nazionale per la scienza e tecnologia dei materiali, Istituto Italiano di Tecnologia (IIT), Ricerca sul Sistema Energetico (RSE) e Standex International Corp.
Il progetto condiviso si chiama ORANGEES e mira a sviluppare una nuova generazione di batterie green. Un obiettivo che suona come uno slogan vuoto, se non si spiega come i ricercatori si siano messi già da mesi al lavoro per trovare materiali avanzati sempre più sostenibili, performanti, sicuri e a basso costo
La loro è un’attività perfettamente in linea e infatti recepita dal PNIEC, il Piano Nazionale Integrato per l’Energia e il Clima, e alle nuove strategie nazionali legate all’innovazione, alle sostenibilità e ai futuri nuovi business in settori emergenti, lungo tutta la value chain che supporta la realizzazione di dispositivi di accumulo elettrochimico.
La ricerca di alternative spazia tra opzioni ibride – con materiali organici/inorganici – e opzioni organiche, quelle su cui si spera maggiormente perché ottenute da scarti dell’industria agroalimentare come caseina, siero del latte, cheratina, fico d’India e cellulosa. Nessuna discriminazione a priori, però: l’importante è riuscire a validare nuovi materiali che migliorino le prestazioni elettrochimiche e la sostenibilità ambientale e, allo stesso tempo, minimizzino la componente inorganica. In questo caso si intende in particolare la presenza di elementi come litio e cobalto, metalli ormai noti a tutti perché considerati materie prime critiche, dall’Unione Europea anche ufficialmente.
Cercasi soluzioni di economia circolare
Un’attenzione particolare, durante le attività promosse con ORANGEES, sarà dedicata alla selezione di scarti e sottoprodotti naturali per verificare se è possibile usarli come materie prime per produrre membrane ed elettrodi green. Sarebbe una strada preziosa per riuscire a ridurre le criticità legate allo smaltimento delle batterie, con benefici anche a livello di ecosistema imprenditoriale. Questa opzione, infatti, favorirebbe la creazione di nuove sinergie industriali virtuose, in linea con i principi dell’economia circolare.
Una prospettiva “win-win” che coinvolge in particolare una delle tre linee di ricerca di ORANGEES seguite da ENEA, da tempo impegnata in attività sperimentali sui materiali utilizzati per i componenti di batterie e super condensatori.
La prima mira alla realizzazione di componenti ibridi low cost che non abbassino però le performance, anzi, che le migliorino, superando il litio per capacità di accumulo e sicurezza. Una sfida chimico-fisica complessa, ma non più di quella al centro della seconda linea di ricerca ENEA, orientata a trovare composti organici da inserire nei sistemi di accumulo del futuro, perché impattino meno sull’ambiente, dalla produzione allo smaltimento. Ancora più green è l’obiettivo della terza già citata attività ENEA, completamente dedicata a materiali organici derivanti dal riutilizzo di scarti industriali. In questo caso emerge in modo più che mai esplicito il legame con i principi di economia circolare, paradigma che sarà necessario promuovere e diffondere in diversi settori perché lo adottino, trovando il coraggio e la voglia di collaborare.
“Sguinzagliati” gli esperti alla ricerca dei materiali alla base delle batterie del futuro prossimo, si attendono ora i primi candidati. I più promettenti saranno sottoposti a simulazioni al computer, analisi del ciclo di vita e test vari. Al di là dei buoni intenti, infatti, è necessario avere prove scientifiche e dati reali che ne certifichino la reale capacità di recare beneficio in termini di prestazioni elettrochimiche finali.
