Ott 122018
 

Le celle a combustibile sono dispositivi elettrochimici capaci di convertire l’energia chimica direttamente in energia elettrica. La loro scoperta è del 1839 anche se gli sviluppi maggiori si sono avuti in epoca recente grazie alle missioni spaziali, dove sono state ritenute il miglior sistema per l’alimentazione elettrica a bordo delle navicelle.

Purtroppo la loro affermazione è stata ostacolata da un costo altissimo dovuto all’uso del platino, uno dei metalli preziosi presenti sulla Terra utilizzato in grande quantità in queste batterie come catalizzatore.

Oggi, però, grazie ad uno studio congiunto dell’Università di Stanford e della casa automobilistica tedesca Volkswagen, forse questo ostacolo è stato definitivamente superato.

Le particelle di platino, sono distribuite su una polvere di carbone ma il processo catalitico avviene solo sulla loro superficie rendendo inutile gran parte del materiale utilizzato.

Il processo innovativo sviluppato in questa ricerca, consente di collocare atomi di platino sulla superficie di carbone in particelle molto piccole. In questo modo la quantità di platino utilizzata è molto meno di quella adoperata fino ad oggi abbassando notevolmente i costi migliorando sensibilmente l’efficienza del catalizzatore e la sua resistenza.

La ricerca coinvolge anche la Volkswagen perché impegnata grandemente nello sviluppo di nuove soluzioni per batterie per le auto elettriche.

Da questa ricerca, trarranno vantaggio, secondo i ricercatori, non solo le celle a combustibile, ma anche le batterie convenzionali come quelle a ioni di litio.

Thomas Schladt del Dipartimento di Ricerca del Gruppo Volkswagen, ha evidenziato come questa nuova tecnologia ALD a deposito di strato atomico (atomic layer deposition), porterà i sistemi di produzione di energia ad un altro livello. Infatti, le celle a combustibile, sono ad emissioni zero ed inoltre presentano grandi vantaggi sia rispetto ai motori con batterie elettriche che a quelli a combustione interna classici. I vantaggi derivano dall’efficienza, dall’autonomia e dal tempo di ricarica. Le auto a celle di combustibile sono in tutto e per tutto paragonabili alle auto attuali a combustione interna con il vantaggio, però, di emettere solo acqua e calore. L’abbassamento dei costi e l’aver reso il processo più efficiente dovrebbe portare a una maggiore diffusione e un’affermazione sul mercato di questo sistema di propulsione. I ricercatori, adesso saranno impegnati nel trasferire questi risultati dalla fase sperimentale a quella applicativa.

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Ott 032018
 

Smart, smart, smart. Tutto diventa più intelligente, le nostre case, le nostre città, i nostri elettrodomestici. L’Internet of Things, ossia l’Internet delle Cose, l’Intelligenza Artificiale, i sistemi di comunicazione evoluti stanno cambiando radicalmente il nostro approccio con le cose, con gli oggetti della nostra quotidianità.

Ormai cercare una strada è un’operazione che svolgiamo automaticamente, senza rifletterci, con il nostro smartphone attraverso una richiesta all’assistente vocale, ordinare al televisore di cambiare canale semplicemente parlando è quasi scontato, parcheggiare l’auto mentre sensori e telecamere ci guidano in questa operazione è quotidianità. E nel prossimo futuro sarà ancora meglio perché lo sviluppo della rete di quinta generazione consentirà un salto in avanti difficilmente immaginabile.

Grazie al lavoro di una startup americana chiamata Totem Power, è nato un evolutissimo concept di illuminazione urbana. Totem, non può essere definito un semplice palo della luce, ma è uno strumento multifunzione capace di andare ben oltre il suo compito principale.

Totem è un hub digitale, dotato di molta tecnologia. E’ una “smart utility” nel senso che consentirà di connettere le nostre città in maniera molto più efficiente. L’idea è semplice. Dover interconnettere tutta la città è un’operazione piuttosto lunga e complessa. I lampioni della luce sono già ovunque, quindi prevedere una loro sostituzione o predisposizione in caso di nuova installazione potrebbe far risparmiare molto denaro all’amministrazione pubblica.

In pratica, Totem, è un oggetto di design molto ben pensato. Oltre alla classica funzione di illuminazione, è dotato di sensori che lo rendono intelligente, ossia rileva il flusso di traffico riducendo la propria potenza fino al 50% in caso di traffico scarso o nullo in modo da ottimizzare i consumi elettrici.

La parte superiore è invece ricoperta di celle fotovoltaiche in grado di raccogliere i raggi solari e all’interno della sua struttura sono dislocate una serie di accumulatori di elettricità, che garantiscono il suo funzionamento anche in assenza della rete elettrica per interruzione o guasto. Inoltre, l’energia accumulata farà da colonnina di ricarica per le auto elettriche.

Il sistema wi-fi e 4G di comunicazione interno, consentirà a Totem di svolgere la funzione di sensore per la raccolta dei big data che l’amministrazione potrà utilizzare per evidenziare problemi o criticità e predisporre piani di intervento nel più breve tempo possibile. Totem, creerà una vera e propria rete di comunicazione che, ad esempio, registrerà il livello di traffico intervenendo sulla rete stradale e deviandolo quando necessario su percorsi alternativi.

Il primo modello sarà commercializzato la prossima estate e sarà dotato di un panello fotovoltaico da 5 kw, un sistema di batteria da accumulo da 44 chilowattora e un caricabatterie per veicoli elettrici.

Totem integrerà anche il sistema di comunicazione wi-fi e 4G in un design moderno e innovativo, capace anche di valorizzare esteticamente le aree in cui verrà installato.

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Lug 152018
 

Che l’idrogeno consenta concentrazioni di energia maggiori della benzina o del gasolio, è noto, ma il problema è che la sua estrazione comporta ancora costi elevati e grossi problemi per la sicurezza. Infatti, l’idrogeno per poter essere utilizzato, deve essere compresso allo stato liquido con enormi rischi di esplosione e processi molto costosi, fattori che hanno rallentato se non fermato del tutto lo sviluppo delle auto dotate di questo tipo di alimentazione.

Arriva adesso dalla Svizzera, dalla società GRT group e dal Politecnico di Losanna, una soluzione denominata HyForm-PemFc, che sfrutta l’acido formico per l’estrazione dell’idrogeno. L’acido formico è una concentrazione di idrogeno e anidride carbonica e rispetto a tanti altri componenti presenta una maggiore facilità nell’estrazione e nello stoccaggio dell’idrogeno.

Molti hanno tentato questa strada, ma per la prima volta, l’HyForm-PemFc, ha consentito di raggiungere elevati livelli di efficienza. La macchina creata in Svizzera consente già adesso di produrre circa 7 mila kilowatt all’ora di energia con un’efficienza del 45%, valore che fa ben sperare nelle auto alimentate all’idrogeno, perché questo sistema consente di produrne di nuovo durante il suo uso permettendo la realizzazione di auto totalmente green e autosufficienti all’infinito.

Il sistema del GRT Group, consente di trasformare l’acido formico in idrogeno utilizzando basse temperature e con dispendio di energia minimo.

La batteria così realizzata permette la fornitura di energia, sia per uso industriale che domestico, per lunghi periodi anche in zone isolate e desertiche, senza dover predisporre centrali o altri sistemi di alimentazione. Il sistema consente, inoltre, l’accumulo di energia per usi in altri momenti.

HyForm-PemFc è costituita da due parti principali: un reformer di idrogeno HyForm e una pila a combustibile chiamata PemFc. Il catalizzatore per estrarre l’idrogeno è a base di rutenio, un materiale molto costoso, per cui gli scienziati stanno cercando un sostituto meno caro a questo componente.

Grazie a questo sistema, l’estrazione dell’idrogeno avviene in maniera sostenibile, la pila è al 100% ecologica, silenziosa, emette gas puliti, non emette anidride carbonica, ne particolato e neppure ossidi di azoto. Inoltre, ha ridotte necessità di manutenzione, ha una tecnologia scalabile per cui può essere utilizzata dalla semplice utenza domestica a più complessi e onerosi, in termini di energia, impianti industriali. Non necessita di connessioni a reti elettriche per cui può essere utilizzata anche in luoghi remoti e utilizza appunto l’acido formico che è facile da stoccare, trasportare e maneggiare e si può produrre da fonti sostenibili presenti in enorme quantità nel mondo.

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Giu 222018
 

Che la geotermia fosse una delle fonte rinnovabili più importanti e sfruttate negli ultimi anni già lo si sapeva, soprattutto in riferimento alla produzione di energia elettrica attraverso le centrali che necessitano di temperature molto elevate (alta entalpia).

Ma quello che in questi giorni si sta considerando, è lo sfruttamento del calore interno della Terra, però a basse temperature (bassa entalpia). In questo caso non si tratta di produzione di energia elettrica, bensì di sfruttare la possibilità di riscaldare e raffreddare delle abitazioni con l’altissima efficienza delle pompe di calore geotermiche.

Perché geotermia a bassa entalpia? Perché i vantaggi connessi al suo sfruttamento sono molteplici. Innanzitutto è una fonte non inquinante, inesauribile e soprattutto costante non soggetta a variazioni climatiche o ad altri fattori naturali che condizionano invece il vento, il sole o l’acqua. Non è soggetta alla variazione dei prezzi che coinvolge i combustibili fossili, è sempre estraibile, consente un risparmio di esercizio pari all’80% rispetto ad una fonte tradizionale.

Partendo da questi numerosi punti di forza, la geotermia si appresta a ridefinire i criteri energetici di molte nazioni, in primis l’Italia che sorgendo su faglie sismiche ed essendo terra di vulcani, è il luogo ideale dove poter progettare impianti di questo genere. Alcuni studiosi, hanno stimato nel 50% la capacità del geotermico a bassa entalpia di soddisfare i bisogni energetici della nostra nazione. Se a questo aggiungiamo che nell’Agenda 2030 dell’ONU, all’Obiettivo 7 si fissa come criterio fondamentale una aumento considerevole delle quote di energia prodotte con fonti alternative entro quell’anno e che con l’Accordo di Parigi del 2015 sulla riduzione dei gas serra e dell’anidride carbonica sottoscritto da ben 195 Paesi, la geotermia diventa una importantissima fonte di energia.

Lo stesso accordo raggiunto con Agenda 2030 tra i Paesi dell’Unione, stabilisce che entro quell’anno il 32% dell’energia totale prodotta nel territorio dell’Unione Europea dovrà provenire da fonti di energia rinnovabile.

A giugno 2018, giorno 28 si terrà a Roma il convegno nazionale sulla Geotermia a Bassa Entalpia organizzato dal Consiglio Nazionale dei Geologi con lo scopo di fare il punto sulle energie alternative e in particolare quella derivante dal calore della Terra in Italia.

Ma come funziona questa tecnologia? In realtà si tratta di uno scambio di calore, che si traduce in un prelievo di questo durante il periodo invernale e una sua cessione durante il periodo estivo.

Negli impianti geotermici avviene un prelievo di calore dal terreno per conduzione tramite un fluido vettore che circola in un sistema ad una temperatura inferiore a quella del terreno.

Approfondisco: per conduzione si intende il passaggio di energia termica tra sistemi solidi o al loro interno dal corpo a temperatura maggiore a quello a temperatura minore.

E’ possibile sfruttare questo sistema energetico ovunque, tranne in quelle zone dove il calore della Terra è troppo elevato per poter essere gestito in un impianto termico domestico.

Quindi, un impianto di questo tipo è costituito da un sistema di captazione del calore con una sonda geotermica inserita nel sottosuolo ad una profondità variabile dai 70 ai 100 metri, una pompa di calore, un sistema di accumulo del calore e dei sistemi di distribuzione di questo  (riscaldamento e acqua sanitaria) all’interno dell’abitazione.

La sonda di captazione ha la funzione di concentrare il calore disperso per consentirne lo spostamento dal sottosuolo all’impianto durante il periodo invernale e l’opposto durante i mesi estivi. In pratica, il liquido che scorre nella sonda accumula il calore scendendo nel sottosuolo e lo porta in superficie dove la pompa di calore, per evaporazione, sottrae il calore ai tubi e lo trasferisce agli impianti domestici. Nel periodo estivo accade il contrario. Nella sonda scende un fluido caldo che perde calore nel terreno raffreddandosi. Tutto questo può accadere perché nel sottosuolo la temperatura del terreno a quelle profondità è mediamente costante a circa 15°C.

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Mag 052018
 

Quante volte ci ritroviamo in casa con multi-rese, fili sparsi ovunque per portare l’elettricità in quel punto nel quale non avevamo previsto la necessità di collegare un qualunque elettrodomestico? Le alternative possibili sono solo due: o chiamare gli operai, far fare gli scassi necessari e passare i fili elettrici o rassegnarci ad avere antiestetici fili che portano l’elettricità dove necessario dalla presa più vicina. Questo fino ad oggi. Grazie ad un sistema brevettato, chiamato Next Tape, dell’omonima società, è possibile intervenire e portare la corrente ovunque senza necessità di fare scassi sulle pareti e senza gli antiestetici fili che corrono lungo le stanze.

Si tratta di un sottilissimo nastro (tape) che si incolla sulla pareti e poi semplicemente con una pitturazione o rasatura del muro scompare alla vista di chiunque. Il sistema, assolutamente sicuro e certificato, è in grado di trasportare fino a 5Kw di potenza e connettere apparecchiature fino a 230 volt, quindi adatto a ogni tipo di elettrodomestico compresi quelli ad alto assorbimento come frigoriferi, condizionatori, forni elettrici.

Ristrutturare i propri ambienti, cambiare la disposizione dei mobili o la funzione di uno spazio, diventerà semplicissimo, senza più costi di muratura, danneggiamenti di parti dell’immobile, rumori di lavori che possono disturbare i vicini e noi stessi. Portare la corrente in ogni punto della casa sarà quindi un gioco da ragazzi e bisognerà solo prevedere la ri-pitturazione dello spazio in cui si è fatto l’intervento.

Il sistema, oltre che essere brevettato, ha superato tutti i test e le certificazioni di sicurezza richieste a livello europeo, come test di isolamento, test di resistenza al fuoco e prova di non propagazione della fiamma, test sulla tensione di esercizio e non da ultima la certificazione TÜV che dichiara la conformità alle più rigide norme di sicurezza.

Grazie a questa ingegnosa innovazione, sarà più semplice e sicuro, modificare, implementare, completare il nostro impianto casalingo intervenendo in modo del tutto indolore, senza sporcare e potendo anche risparmiare sui conseguenti costi di realizzazione. Il prodotto è già in vendita in tutti i paesi europei Italia inclusa.

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Set 172017
 

Abbiamo spesso affrontato come argomento su queste pagine quello delle batterie, della loro durata, della possibilità di essere bio-compatibili e non tossiche per l’ambiente e le persone.

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L’uso di determinate sostanze, tipo gli ioni di litio, oltre ad essere altamente inquinanti e pericolose, hanno anche, fino ad ora, limitato fisicamente lo sviluppo delle batterie. Infatti questi materiali, a causa della loro pericolosità, hanno richiesto ai costruttori l’utilizzo di materiali aggiuntivi, resistenti e rigidi che hanno impedito di fatto la creazione di batterie con forme curve o adattabili alle superfici.

Da un team di ricercatori cinesi, è stato pubblicato un nuovo studio che dimostra come sia possibile utilizzare al posto dei materiali tossici e corrosivi attualmente in uso altri prodotti assolutamente compatibili e non dannosi.

Questa nuova soluzione consentirà di creare batterie dalle forme insolite e soprattutto indossabili, ossia inseribili in apparecchi che stanno all’interno del corpo umano. Il team cinese, ha sostituito i nocivi e tossici elettroliti chimici, con sostanze tipo il solfato di sodio cristallino, sostanza che normalmente viene utilizzata nelle soluzioni saline per la coltura delle cellule.

L’essersi liberati dei materiali aggiuntivi di irrigidimento e protezione, ha consentito agli scienziati di realizzare nuove batterie, una con le sembianze di cintura e una con struttura a nanotubi.

Approfondisco: I nanotubi sono strutture tubolari aventi un diametro del tubo che va da qualche nanometro a qualche decina di nanometri. Il prefisso “nano”; nella parola “nanotubo”; indica proprio la dimensione caratteristica del diametro dei tubi.

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Il limite di queste nuove batterie, è la resistenza alla piegatura e alle angolazioni. L’uso del solfato di sodio, si è rivelato migliore delle altre soluzioni e alla fine, la batteria-cintura, non è stata influenzata minimamente nelle sue prestazione da centinaia di torsioni e piegature.

Le batterie a nanotubi, invece, si sono rivelate ancora più efficaci, perché gli scienziati hanno scoperto che in queste è possibile accelerare la conversione dell’ossigeno disciolto negli ioni-idrossidi, così da rendere possibile l’assorbimento dei farmaci con maggiore celerità e in punti del corpo non raggiungibili con le procedure conosciute.

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Ago 302017
 

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E’ un progetto avveniristico, fantastico e visionario, ma il suo creatore Marco Attisani, un italiano alla guida di un team di 35 ingegneri ci crede profondamente al punto di essere sicuro di passare alla storia. Ma cos’è Walty? E cosa c’entrano acqua, elettricità e internet?

Tutto nasce dalle considerazioni fatte dalla World Health Organization che afferma come nel prossimo futuro circa un miliardo di persone nel mondo non avranno accesso a fonti di acqua potabile e 33 nazioni dovranno fare i conti con stress idrico definito di livello estremamente alto.

Inoltre, due miliardi di persone non avranno accesso all’elettricità e peggio ancora 5 miliardi saranno tagliati completamente fuori dalla connessione alla rete internet.

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La World Health Organization ha inoltre emesso altri comunicati in merito alle necessità mondiali nel prossimo futuro con particolare riferimento ai beni primari. Il 70% della superficie terrestre è vero, è ricoperto di acqua, ma di questa ben il 97% è salata, quindi non potabile. Del restante 3%, il 2% è congelata nei ghiacciai ai poli e solo il restante 1% è dolce, quindi, potabile. Ma la cosa drammatica è che di questa residuale percentuale, necessaria a sfamare il mondo, circa il 70% subisce delle contaminazioni varie che la rendono pericolosa per la salute umana provocando nel mondo ogni anno la morte di migliaia di persone.

Gran parte della popolazione non ha accesso all’elettricità attraverso fonti pulite finendo per utilizzare legna, carbone e residui da colture che emettono sostanze nocive nell’atmosfera provocando altro inquinamento.

Infine, ci informa che la mancanza di connessione alla rete internet, significa per chi ne è sprovvisto, la mancanza di accesso al futuro.

Walty nasce da tutto questo. E’ un sistema in grado di purificare l’acqua da qualunque inquinante e nel far ciò, questo sistema, riesce a produrre elettricità e fornire connessione internet in quei luoghi ove questi beni non sono disponibili come nei paesi del terzo mondo.

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Watly, è una lunga macchina, circa 35 metri che pesa qualcosa come 10 tonnellate. E’ modulare, nel senso che differenti elementi possono essere collegati tra di loro formando una rete. Il costo è elevato, ma i risultati prodigiosi; si parla di 2 o 3 milioni di euro a seconda la configurazione scelta. Per produrla sono necessari circa nove mesi ma solo 5 giorni per installarla.

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Watly sfrutta un principio fisico chiamato distillazione a compressione di vapore, considerata attualmente come una delle più efficaci tecniche per la purificazione e desalinizzazione delle acque. Questo modulo, si alimenta ad energia solare tramite pannelli fotovoltaici, non richiede carburanti di alcun genere e riesce efficacemente a purificare l’acqua da qualunque tipo di contaminazione sia fisica, che chimica che batteriologica. Desalinizza l’acqua oceanica, elimina tutti i batteri patogeni e i microorganismi in essa presenti, parassiti, funghi, rimuove sostanze inorganiche e veleni come l’arsenico, piombo, mercurio, benzene, cloro ed altre sostanze ritenute le principali responsabili del suo inquinamento. Riesce anche purificare l’acqua con presenza di radioattività. L’acqua prodotta è acqua distillata debolmente mineralizzata, le cui proprietà possono essere modificate in base alle esigenze del paese di installazione.

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Watly riesce a purificare circa 10.000 litri di acqua al giorno generando come effetto di questo processo, circa 100 chilowatt di elettricità nello stesso tempo. Realizza in questo modo una sorta di batteria off-grid che può immettere sulla rete tutta l’energia prodotta; un insieme di questi moduli può consentire la realizzazione di una vera e propria centrale elettrica (un network) da utilizzare in quei luoghi dove non è possibile far giungere la normale rete di distribuzione.

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L’idea di Watly è venuta a Marco Attisani sulla spinta dei precedenti fallimenti. Aveva creato diverse start-up con l’idea di realizzare qualcosa di rivoluzionario, ma i progetti si erano arenati senza portare a grandi risultati. Allora, egli, ha rivolto le sue attenzioni ai sistemi per la depurazione delle acque marine senza l’uso di combustibili fossili e nel 2013 è nata la prima versione di Watly.

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Prima versione di Watly

Resosi conto che non esisteva un sistema simile al mondo ha contattato un ingegnere termodinamico su amico, Stefano Buiani, è hanno dato un’accelerazione a questo innovativo progetto.

La bontà del progetto, è stata subito comprovata dai  riconoscimenti raccolti, come il Premio Marzotto e il Search On Media Group al Web Marketing Festival di Rimini. Inoltre, sono stati stanziati fondi per 2 milioni di euro da Horizon 2020 e il progetto Watly è stato inserito nel programma dell’European Space Agency.

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Ago 222017
 

In un’epoca in cui si parla sempre più spesso di energie alternative ai combustibili fossili, sia in termini di costo, che ambientali, che di durata, l’anchorman Jamie Hyneman, autore e conduttore della nota serie televisiva MythBusters miti da sfatare, ha realizzato un impianto pilota  di quello che è noto come progetto SOLETAIR.

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Di cosa si tratta? Del primo sistema in grado di produrre combustibili fossili liquidi a partire da energie pulite. Il progetto SOLETAIR, ideato dalla INERATEC è stato in grado di produrre circa 200 litri di carburante sintetico utilizzando solo energia solare, anidride carbonica estratta dall’aria e idrogeno ottenuto dalla dissociazione dell’acqua ottenuta, anche questa, con l’energia solare.

SOLETAIR03La maggior parte di noi sanno che, i combustibili fossili sono composti da idro-carburi, ossia molecole formate da idrogeno e carbonio. Ad esempio il metano che si presenta in natura allo stato gassoso è composto da una molecola molto semplice che ha formula CH4. Il carbonio è presente nell’anidride carbonica e l’idrogeno nell’acqua.

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Il sistema SOLETAIR, è costituito da un semplice container facilmente trasportabile e installabile ovunque, in grado di produrre i più comuni idrocarburi come benzina, gasolio o metano, ma anche molecole diverse come quelle necessarie per la produzione di materie plastiche.

L’impianto è in grado di produrre, da queste semplici materie prime, circa 80 litri di benzina al giorno. Inoltre, è modulare, ossia consente il collegamento di più container per ottenere un impianto la cui produzione soddisfi le esigenze del contesto e il processo di sintesi è ottimizzato per sviluppare il minor calore possibile e per realizzare i carburanti con le migliori proprietà.

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Dal sito: //www.neocarbonenergy.fi/soletair/

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Giu 222017
 

Il cuore, come altri organi importanti del nostro corpo, quando per una molteplicità di cause, smettono di funzionare correttamente, è possibile mantenerli in attività attraverso specifici dispositivi medici. Il limite di questi, sta nel fatto che utilizzano sistemi di alimentazione basati su sostanze non sempre bio-compatibili e che devono sostituire gli accumulatori quando scarichi.

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I ricercatori dell’Università della California, Los Angeles (UCLA) e dell’Università del Connecticut hanno realizzato un nuovo dispositivo che è totalmente bio-compatibile, sfrutta l’estrema sottigliezza del grafene ed ha carica praticamente inesauribile. Si tratta di una specie di batteria in grado di estrarre energia dal corpo umano e inviarla ad un circuito elettrico utilizzabile da dispositivi medici.

Si tratta di un super-condensatore composto da un elemento chiamato raccoglitore, formato con strati di grafene e proteine umane modificate. Questi si comportano come se fossero gli elettrodi di una pila, capaci di accumulare l’energia dal corpo umano a partire dal movimento e dal calore. In questo modo estraggono cariche elettriche dagli ioni che si trovano nei liquidi che lo compongono, come sangue e urine.

La scelta del grafene è dovuta alla sua estrema sottigliezza. Avendo infatti lo spessore di un solo atomo, è possibile creare dei dispositivi da impiantare sul corpo del paziente, estremamente sottili, anche meno di un capello e conseguentemente estremamente flessibili e adattabili.

Superconduttore03Il super-condensatori, inoltre, possono essere caricati e scaricati molto velocemente, offrendo una maggiore densità e quindi potenza, stabilità nei cicli di ricarica e la possibilità di utilizzare anche fluidi esterni al corpo umano come elettroliti.

I vantaggi di questa soluzione sono molteplici; questo sistema di accumulo, come detto è bio-compatibile, quindi dovrebbe eliminare i problemi di rigetto nei pazienti. Utilizza materiali non tossici, anzi altamente tollerabili dal corpo umano; i cicli di ricarica possono essere infiniti eliminando in questo modo la necessità di ricorrere a interventi per la sostituzione delle batterie.

Vedremo quali saranno le future applicazione di questa scoperta, intanto i ricercatori affermano che la soluzione è già pronta per le realizzazione di alcuni dispositivi bio-medicali, come pacemaker cardiaci.

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Nov 272016
 

Abbiamo parlato molte volte di nuove tecnologie per la realizzazione di batterie per prodotti indossabili e per gli smartphone. Le batterie rappresentano oggi proprio per questi ultimi il vero tallone di Achille. I moderni cellulari, infatti svolgono una quantità enorme di funzioni e vengono usati in modo continuativo dai loro proprietari. Questo purtroppo si traduce in un consumo della batteria molto rapido che richiede continue ricariche anche giornaliere.

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Le nueve batterie cercano di far fronte a questi limiti e anche i produttori ottimizzando i software e l’hardware cercano di limitare i danni, ma la realtà è che bisogna ricaricare il proprio cellulare almeno una volta al giorno e serve del tempo affinché questa non raggiunga un livello accettabile. Inoltre, le batterie sono soggette a un lento ma progressivo decadimento dovuto all’uso; cioè man mano che le si utilizza, la durata diminuisce e i tempi di ricarica crescono.

Dagli studi condotti sulle nanotecnologie all’Università della Florida Centrale dal ricercatore Yeonwoong ‘Eric’ Jung forse si apre uno spiraglio per una soluzione definitiva.

Si tratta di un sistema che utilizza super condensatori flessibili che rispetto alle normali batterie utilizzate oggi, riescono a mantenere la propria stabilità per almeno 30.000 cicli di ricarica, ossia molto di più delle attuali. La loro struttura, inoltre, consente di immagazzinare l’energia molto più rapidamente di quelle al litio potendo così ridurre drasticamente i tempi di ricarica da qualche ora a pochi secondi.

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In pratica, questi condensatori sono composti da milioni di microscopici filamenti rivestiti da materiali bidimensionali capaci di far fluire gli elettroni molto più velocemente così da avere tempi di ricarica inferiori e sono rivestiti da nanomateriali capaci di fornire una superiore densità che consente un maggior accumulo di energia e potenza.

Si tratta è vero di un progetto ancora in fase sperimentale, ma i risultati fin qui ottenuti fanno ben sperare che si sia imboccata finalmente la giusta strada per realizzare la batteria definitiva, sia per gli indossabili che per le auto elettriche. Staremo a vedere.

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Ott 142016
 

L’ottimizzazione delle tecnologie energetiche già in uso procedono di pari passo con la ricerca di nuove e efficaci soluzioni con lo scopo di massimizzare la “trasformazione” di forme di energia in elettricità (vedi Le Fonti e le Forme di Energia).

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Le soluzioni provengono da ricerche condotte da molti laboratori internazionali nelle direzioni più disparate. L’ultima arriva dalla Cina, dall’Università di Shanghai Jiao Tong dove un gruppo di ricercatori ha studiato la particolare composizione delle ali delle cicale. Queste sono composte da una serie infinita di microscopici coni con punta verso l’esterno.

I ricercatori hanno visto nell’inconsueta composizione di queste ali, la soluzione in grado di migliorare sensibilmente l’efficienza dell’energia solare riducendo sprechi e massimizzando l’efficienza.

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Riproducendo la struttura di queste ali attraverso l’uso di altri materiali semiconduttori, tipo il biossido di titanio, i ricercatori sono riusciti a creare una superficie in grado di abbattere quasi totalmente il riflesso della luce. Pensate al vantaggio che è possibile ottenere con una superficie del genere se applicata alle celle fotovoltaiche; questi pannelli, che trasformano la luce solare direttamente in elettricità continua quando colpiti dai fotoni provenienti dal Sole, possono incrementare la loro efficienza in maniera esponenziale perché la luce rimane intrappolata interamente sulla sua superficie senza dispersione e senza ritorno nell’atmosfera.

Cicala03In pratica i microscopici coni realizzati sul semi-conduttore, creano dei percorsi obbligati che la luce è costretta a percorrere in infinite riflessioni penetrando sempre più in profondità e non riuscendo più a riemergere a causa di queste e della dispersione. Le frequenze comprese tra i 450 e i 750 nanometri restano così intrappolate permettendo al pannello di assorbire la massima quantità di energia.

I pannelli possono, inoltre, essere esposti a temperature fino a 500 °C e restare efficientissimi anche in condizioni climatiche estreme conservando la loro incredibile qualità.

Lo studio, pubblicato sulla rivista internazionale “Applied Physics Letters”, descrive dettagliatamente il progetto e ne fa comprendere la portata.

Da un impercettibile battito d’ali una grande fonte di energia.

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Ott 082016
 
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MolecolaIl METANO è un combustibile fossile e può essere considerato una fonte di energia primaria. E’ un idrocarburo risultato della lenta decomposizione di sostanze organiche in assenza di ossigeno nel sottosuolo. Si presenta sotto forma di gas ed ha una molecola molto semplice formata da 1 atomo di carbonio e 4 atomi di idrogeno; formula chimica CH4. E’ più leggero dell’aria e risulta essere inodore, incolore e insapore. Proprio grazie a questa semplicità molecolare, il metano brucia completamente senza rilasciare sostanze nell’atmosfera e quindi tra gli idrocarburi è quello meno inquinante. E’ considerata una fonte esauribile perché il suo processo di formazione in natura richiede milioni di anni.

Approfondisco: gli idro-carburi  sono composti organici formati esclusivamente da molecole di idrogeno (idro) e carbonio (carburi).

PASSAGGI DI STATO DELL’ENERGIA
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CHIMICA TERMICA MECCANICA ELETTRICA
FORMAZIONE

Il metano, si trova nel sottosuolo quasi sempre in giacimenti petroliferi, in quantità pari al petrolio o può trovarsi in giacimenti di solo metano intrappolato sotto le rocce magazzino impermeabili.

Schema giacimento gas

La sua localizzazione nelle profondità marine o nel sottosuolo è dovuta allo sprofondamento in ere geologiche molto lontane di sedimento organico (normalmente plancton marino) lentamente ricoperto da detriti, sabbia e strati di terreno. L’azione combinata della pressione e del calore della Terra, in assenza di ossigeno ha fatto si che questi resti organici abbiano pian piano perso ossigeno trasformandosi, nelle porosità delle rocce sedimentarie, in idro-carburi.

RICERCA E TRASPORTO

Anche la ricerca dei pozzi di metano avviene con le stesse tecniche utilizzate per la ricerca del petrolio, ossia studi geologici del suolo, trivellazioni ispettive e carotaggi, sistemi sismografici.

Quando si trova in enormi giacimenti insieme al petrolio, sotto fortissima pressione, nel momento in cui la trivella lo raggiunge, questo fuoriesce con grande violenza. In alcuni casi, il metano non viene utilizzato nelle centrali per la produzione di elettricità, ma viene ripompato nel pozzo di estrazione per favorire, grazie alla pressione che genera, la fuoriuscita di ulteriore petrolio.

Il trasporto del gas alle raffinerie o alle centrali elettriche avviene attraverso speciali condutture chiamate metanodotti o gasdotti, che attraversano infiniti territori dal pozzo fino alla raffineria, o attraverso speciali navi metaniere dotate di doppio scafo e comparti separati per lo stoccaggio del gas.

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Gasdotto in superficie

Gasdotti2

Gasdotto subacqueo

I metanodotti, possono essere in trincea, ossia invisibili perché nascosti sottoterra oppure in superficie, sospesi a circa un metro di altezza sul terreno e sono costituiti da grandi tubature metalliche. Per consentire al gas di raggiungere la destinazione, il metanodotto necessita di centrali di pompaggio ogni 200 chilometri circa per comprimerlo e spingerlo a percorrere altri chilometri all’interno di queste tubature.

Metaniera

Nave metaniera

IL METANO E L’ITALIA

In Italia la prima trivellazione ad opera dell’Ente Nazionale Idrocarburi (ENI) è datata 1959 nei pressi di Lodi. Successivamente altre perforazioni sono state realizzate a Crotone e nell’Adriatico a largo di Ravenna. Attualmente il metano estratto in Italia rappresenta circa il 15% del consumo di questo combustibile.

La restante parte, viene importata dall’estero tra cui una fetta consistente ci arriva tramite il Trans Mediterranean Pipeline o Transmed, gigantesco gasdotto che partendo da Hassi R’Mel, nel deserto algerino, attraversa la Tunisia per poi inabissarsi nel Mar Mediterraneo e riemergere in Sicilia nei pressi di Mazara del Vallo. Da qui risale lungo tutto lo stivale fino a Minerbio dove viene stoccato in una delle più grandi centrali europee. In tutto un percorso di circa 2.200 chilometri di cui 380 sommersi sotto il Canale di Sicilia. La parte italiana è di proprietà di SNAM Rete Gas.

Transmed

In viola il tracciato del TransMed italiano

CENTRALE A TURBO-GAS

Una centrale elettrica a turbogas serve a generare energia elettrica bruciando metano all’interno di un motore a combustione interna turbo-espansore. Un compressore inietta nella camera di combustione ossigeno preso dall’esterno in modo che al suo interno avvenga la combustione del gas generando energia termica ad alta temperatura. Il calore spinge le pale della turbina a vapore in modo che l’energia termica venga trasformata in energia meccanica. L’asse della turbina è collegato ad un generatore elettrico, l’alternatore.

CENTRALE TURBOGAS

METANO PRO E CONTRO

Il metano come detto è tra i combustibili fossili il più green perché non rilascia sostanze inquinanti nell’atmosfera per cui il suo uso si è pian piano sempre più diffuso.

Il processo di estrazione, come quello del petrolio, è ugualmente inquinante e soprattutto il metano è responsabile per il 18% dell’effetto serra mondiale perché da quando si è iniziato a farne largo uso la sua concentrazione è aumentata del 150% nell’atmosfera contribuendo all’aumento delle temperature.

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Set 202016
 

L’uso di terminali mobili, quali smartphone e tablet ha richiesto e sempre più richiederà l’uso di batterie di lunga durata e soprattutto ricaricabili. Molti sono gli studi in tal senso per riuscire a trovare la batteria perfetta per questi terminali e di molti ho scritto anche su queste pagine.

Funghi03

In questo caso, l’idea è nata da uno studente della University of South Florida il quale è riuscito per la prima volta a estrarre alcuni tipi di metalli dai residui di batterie esauste.

Sulla base di questo esperimento, un team di ricercatori guidato da Jeffrey A. Cunningham, ha combinato insieme tre diversi funghi, il Penicillium simplicissimum, l’Aspergillus niger e il Penicillium chrysogenum, che hanno permesso loro di estrarre i metalli sopra citati.

Funghi01

Questo processo consentirebbe alle case produttrici enormi risparmi, dato che è già possibile estrarre questi metalli dalle batterie esaurite ma a costo di impiegare sostanze acide e corrosive e costosi processi termici ad alte temperature.

In pratica la procedura è semplice; le batterie esauste vengono raccolte e i catodi (poli positivi) vengono polverizzati. Queste polveri vengono sottoposte all’azione combinata dei tre funghi che consentono, sviluppando acidi organici di estrarre i metalli.

Funghi02

Il vantaggio è quello di essere totalmente “green”, consentendo un recupero importante dei metalli senza processi inquinanti.

I risultati sono molto incoraggianti, infatti con i funghi si estraggono il 48% del cobalto e l’85% del litio, ma il team mira ad ottenere la migliore combinazione possibile sia per quanto riguarda la percentuale di recupero dei metalli che per quanto riguarda l’aspetto ecologico.

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Giu 142016
 

Cobalto01Respirare per ore sott’acqua? Forse sarà presto possibile. Infatti, i ricercatori della University of South Denmark hanno realizzato uno speciale cristallo ottenuto con sali di cobalto capace di assorbire ossigeno dall’aria e dall’acqua. Ma la caratteristica straordinaria di questo cristallo è la sua capacità di assorbirne una quantità molto elevata, fino a 160 volte quella che respiriamo. E le sorprese non sono finite qui: infatti, questo cristallo in particolari condizioni, ossia in presenza di calore, o in luoghi in cui la concentrazione di tale gas è particolarmente bassa, è in grado di rilasciare l’ossigeno assorbito. A seconda dei parametri in cui si trova il cristallo, ossia temperatura, pressione e contenuto, l’assorbimento dell’ossigeno può avvenire o istantaneamente o in un paio di giorni.

Cobalto04

Cristallo di cobalto: a sinistra rosso con bassa concentrazione di ossigeno, a destra nero con alta concentrazione

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Struttura cristallina: palle blu = cobalto, azzurre piccole = azoto, rosse = ossigeno

Gli scenari che questo nuovo materiale apre sono incredibili.

La stessa ricercatrice Christine McKenzie, ne suggerisce alcuni che potrebbero rappresentare una soluzione in alcune circostanze. Ad esempio questo materiale potrebbe consentire di realizzare nuovi dispositivi per la respirazione subacquea di dimensioni ridottissime e quasi senza peso. Pochissimi granelli, infatti, potrebbero contenere tutto l’ossigeno necessario alla respirazione anche per lunghi periodi e ricaricarsi autonomamente traendo l’ossigeno direttamente dall’acqua o dall’aria circostante.

Cobalto02

In campo energetico, questi sali potrebbero rifornire di ossigeno le celle combustibili delle batterie consentendone di ridurne il volume e il peso.

Oppure potrebbero aumentare l’autonomia dei respiratori utilizzati dai pazienti con problemi di ventilazione.

Siamo ancora alla fase di sperimentazione e lontani dai risultati auspicati dal team di ricercatori, ma questo cristallo apre nuove frontiere e fa ben sperare per il prossimo futuro.

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Mag 042016
 

Motori che non consumano nulla? Motori che funzionano in eterno? Ancora non ci siamo, anche se la tecnologia sta compiendo enormi passi avanti in questa direzione.

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Johannes Roßnagel

Un team di ricercatori tedeschi guidato da Johannes Roßnagel, ha messo a punto un motore termico in grado di funzionare alimentato da un solo atomo. Risultato? Dal punto di vista dell’efficienza energetica, nullo, ma dal punto di vista delle prospettive per il futuro, apre la strada a incredibili scenari.

Immaginate di quanto si potrebbe ridurre le dimensioni di un motore riuscendo a produrre energia in un campo così miniaturizzato. Si potrebbe realizzare quanto già accaduto nel campo dell’elettronica con la miniaturizzazione dei micro processori dei computer.

Il team ha isolato un atomo di calcio e lo ha costretto a muoversi lungo una sola direzione. Ha poi applicato due differenti tecnologie per cambiare il suo stato termico. Un laser per raffreddarlo e un campo elettrico oscillante per riscaldarlo. Il risultato è stato quello di produrre un movimento avanti e indietro come quello di un pistone all’interno di un cilindro nel motore a scoppio di un’auto.

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E’ stato in questo modo prodotto il primo motore termico della storia alimentato con un solo atomo. E’ un passo enorme nello studio delle nanotecnologie applicate al controllo e modificazione della materia a livello atomico.

L’efficienza energetica raggiunta è infinitesimale, pari allo 0,28% se confrontata a quella di un normale motore a scoppio, pari al 25-30%, in cui quindi un terzo dell’energia sviluppata dalla combustione del carburante diventa energia utile. Ma il vero successo, non è nella quantità di energia trasformata, ma nella capacità di ridurre a livelli atomici la costruzione di macchine e motori.

E’ evidente che non vedremo nel breve periodo macchine alimentate da questo tipo di motore perché le condizioni per farlo funzionare, ossia laser, aree a vuoto, specifici componenti elettronici, sono appannaggio per ora solo di grossi centri di ricerca e sviluppo e evidentemente molto costosi. Ma come dicevo, gli scenari aperti sono a dir poco fantascientifici. Si parla infatti di macchine nanoassemblatrici, ossia capaci di costruire qualsiasi cosa a partire dagli atomi circostanti.

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Apr 142016
 
ANCHE NOI SCRITTORI
Autore/i:
M. GUELI – G. FONTI – E. VITALIANO – T. GIUFFRIDA
CLASSE e ANNO: Argomento:
TERZA H – 2015-16 RIFIUTI

Prefazione a cura del prof. Betto

Dopo diverso tempo riprendo a pubblicare lavori e approfondimenti realizzati dai miei alunni. Sono lavori interessanti, curati graficamente e comunque espressione delle loro capacità e della loro passione. Supervisionati dal sottoscritto durante le fasi di lavorazione, evidenziano doti narrative e capacità interpretative non indifferenti, raggiungendo traguardi a volte sorprendenti. Vi presento oggi un lavoro sintetico ma accurato, espressione di un grande lavoro di equipe. Buona lettura.

BIOMASSE

Per biomassa si intende ogni sostanza organica che deriva direttamente o indirettamente dalla fotosintesi clorofilliana. La maggior parte delle biomasse è di origine vegetale; solo circa il 10% è di origine animale. La biomassa vegetale viene prodotta utilizzando l’energia solare per mezzo, come detto, della fotosintesi clorofilliana e si presenta in più forme: in foreste, boschi, colture o dalla componente organica che proviene dalla raccolta differenziata urbana.

Biomassa01

STORIA

Il fuoco, è stata indiscutibilmente la più importante invenzione nella storia dell’uomo ed è stato scoperto grazie alla combustione accidentale del legno. L’invenzione della macchina a vapore, ci ha consentito, poi, di ottenere energia meccanica dalla sua combustione. Solo di recente le prospettive d’esaurimento dei carburanti fossili e l’inquinamento prodotto dalla loro combustione, hanno spinto l’uomo a “riscoprire” l’utilità del legno e dei rifiuti organici (biomassa) come fonti energetiche.

Biomassa05

CLASSIFICAZIONE

Le biomasse possono essere classificate in base a 3 diversi criteri:

  • il contenuto di acqua (biomassa fresca o secca);
  • l’origine (vegetale o animale);
  • la vitalità (presenza di organismi morti o vivi al suo interno).

Oppure a seconda della loro origine si possono distinguere in:

  • Fitomassa: la biomassa proviene da piante;
  • Zoomassa: la biomassa proviene da animali;
  • Biomassa microbica: la biomassa proveniente da microrganismi.

Si possono distinguere anche in:

  • Materiale vegetale da coltivazioni dedicate, biomassa da miscanto, biomassa da sorgo;
  • Materiale vegetale da coltivazioni non dedicate e da prodotti agricoli: vinacce (residuo dalla lavorazione dell’uva), lolla di riso (sottoprodotto derivante dalla lavorazione dei cereali), nocciolino (prodotto ottenuto dalla lavorazione meccanica delle olive );
  • Produzione direttamente da bosco: Interventi selvicolturali, manutenzione forestale, potatura;
  • Sansa di oliva dislocata o biomassa liquida: olio di palma, olio di colza.
COMPOSIZIONE

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La biomassa è formata principalmente da organismi vivi o morti, che a loro volta sono costituiti da una varietà di composti diversi. I composti quantitativamente più importanti dal punto di vista energetico possono essere raggruppati in tre classi:

  • Carboidrati: rappresentano la maggior parte della biomassa e sono costituiti da carbonio, ossigeno e idrogeno. Essi possono essere monosaccaridi come il glucosio e il fruttosio, disaccaridi come il saccarosio, o polisaccaridi quali l’amido e la cellulosa;
  • Grassi;
  • Proteine.
UTILIZZO

Gli impieghi finali delle biomasse sono orientati verso la produzione di energia termica, (acqua calda, riscaldamento, utenze industriali), energia elettrica e biocarburanti.
Alcuni di questi impieghi utilizzano direttamente la biomassa allo stato naturale, senza modifiche alla sua struttura originaria, altri invece, richiedono dei “processi di trasformazione complessi” della biomassa per consentire una maggiore versatilità del suo utilizzo energetico rivolto in particolare (ma non solo) ad alcune applicazioni tecnologiche di tipo “convenzionale” (stufe, caldaie ecc).

CENTRALI DI CONVERSIONE

biomassa02

Le taglie delle centrali possono variare dalle medie centrali termoelettriche alimentate da biomasse solide, solitamente da cippato di legno, sino ai piccoli gruppi elettrogeni alimentati da biocombustibili liquidi. Le tipologie impiantistiche più diffuse sono le seguenti: impianti tradizionali con forno di combustione della biomassa solida, caldaia che alimenta una turbina a vapore accoppiata ad un generatore;  impianti con turbina a gas alimentata dal syngas ottenuto dalla gassificazione di biomasse;  impianti a ciclo combinato con turbina a vapore e turbina a gas; impianti termoelettrici ibridi, che utilizzano biomasse e fonti convenzionali;  impianti, alimentati da biomasse liquide, costituiti da motori accoppiati a generatori.

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Apr 122016
 

Ancora lui, il grafene, il materiale dei miracoli ricavato dalla grafite capace con la sua incredibile struttura di realizzare cambiamenti epocali in ogni campo. Lo studio e la sua applicazione questa volta arrivano dalla Cina ed esattamente dalla Ocean University of China.

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In pratica, gli scienziati hanno applicato uno strato pari allo spessore di un atomo sulla superficie di pannelli fotovoltaici riuscendo in questo modo a produrre energia anche quando la superficie è ricoperta da gocce di pioggia.

FOTOGRAFENE02

Il grafene posto sulla superficie del vetro del pannello, riesce a scindere i vari sali contenuti nelle gocce d’acqua, sodio, calcio, ammonio, carichi positivamente riuscendo così a creare una differenza di potenziale sulla sua superficie che genera elettricità anche quando il pannello è ricoperto dalla pioggia.

Lo strato di grafene fa da filtro consentendo la scissione dei sali e il pannello, almeno in fase di prototipo è riuscito a produrre elettricità. Ancora si tratta di poca cosa, ma gli studi fanno sperare bene e l’obiettivo è quello di produrre energia elettrica direttamente dalla luce del sole  e in alternativa dalle gocce d’acqua che nelle giornate piovose ricoprono la sua superficie.

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Mar 312016
 

Aree_tematiche baseIl lavoro di aggiornamento e semplificazione del nostro sito è quasi completato. Parte oggi sito anche la nuova sezione AREE TEMATICHE.

Si tratta di una grande sezione che raccoglie al suo interno tutti gli articoli, le news e le informazioni relative a diverse aree di interesse di cui ci siamo sempre occupati e delle quali esistono anche delle omologhe pubblicazioni sulla rivista FlipBoard. Sto parlando di Costruzioni, Materiali, Energia, Trasporti.

Nuove icone sia sul widget che nelle pagine, rimandano a specifiche raccolte di articoli di approfondimento o ambiti di studio su quel settore di interesse. Curiosità, rumors dalla rete, progetti, manifestazioni, eventi e quant’altro legato agli argomenti di maggior interesse nella Tecnologia. Ma diamo insieme uno sguardo a questi settori di interesse:

Edifici3 COSTRUZIONI
Il mondo dell’edilizia, dell’ingegneria e delle grandi opere, ma con un occhio anche al design e alla sostenibilità delle opere realizzate o da realizzare. Uno spaccato sul mondo dell’ingegneria estrema e delle mega costruzioni attraverso una ricerca e una selezione a cura del sottoscritto.
MATERIALI Materiali
Materiali antichi e moderni, soluzioni consuete e innovative tecniche di lavorazione. Analizziamo i nuovi traguardi delle scienze e della ricerca, per scoprire come si creano nuovi materiali o come si possono trasformare, migliorandoli, i prodotti utilizzati di consuetudine nell’industria.
Airbus A380 TRASPORTI
Aerei, treni super-veloci, auto che si guidano da sole, droni e avveniristici mezzi che sfidano le leggi della fisica. Un occhio attento ai saloni e alle manifestazioni internazionali dove prototipi e mezzi innovativi vengono presentati al grande pubblico. Un occhio attento e curioso alle piccole e grandi scoperte che modificheranno profondamente i trasporti come oggi li conosciamo.
ENERGIA electricity
Fonti e forme di energia. Soluzioni tradizionali e innovazioni fantascientifiche. Progetti e speranze alla ricerca della soluzione definitiva ai problemi energetici del mondo moderno con uno sguardo attento ai problemi ambientali e alla eco-compatibilità delle nuove fonti di energia.

Tutto questo lo potrete leggere su queste pagine o sulle nostre riviste FLIPBOARD e da oggi anche sul nuovo sito ilTECHNOlogico.it a cura del sottoscritto e dalla casa Editrice Lattes Editori di Torino.

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