Batterie a basso costo, più efficienti e compatibili con l’ambiente
Batterie più efficienti e compatibili con l’ambiente e, in prospettiva, ricaricabili, per contribuire alla transizione energetica europea e alla crescente necessità di soluzioni di accumulo dell’energia sostenibili e sicure. Sono questi gli obiettivi di HIPERZAB, progetto europeo al quale partecipa anche un gruppo di ricerca del Dipartimento Scienza Applicata e Tecnologia-DISAT, che ha raggiunto risultati fruibili dalle aziende. Già oggi, infatti, le imprese possono impiegare batterie che costano meno di quelle tradizionali e che si basano su una tecnologia più innovativa e sostenibile.
Le batterie più comunemente utilizzate sono quelle a ioni di litio. In ambito di ricerca accademica si sta però lavorando allo sviluppo materiali di nuova generazione che siano capaci di accumulare più energia (come il sodio e il litio metallico), e sistemi a stato solido, più sicuri ed affidabili. In particolare, nel settore dell’accumulo su larga scala, è estremamente promettente l’uso dello zinco che è al centro di HIPERZAB che, oltre al Politecnico di Torino, coinvolge altri sei partner. Un sistema a base zinco, infatti, ha alcuni grandi vantaggi: è meno costoso del litio, è più sostenibile ed è più facilmente riciclabile. L’alto potenziale di impatto dell’iniziativa è stato riconosciuto dall’Unione europea che lo ha inserito nell’Innovation Radar.
A spiegare il cuore del progetto è Claudio Gerbaldi, docente di chimica e responsabile del gruppo di ricerca di materiali applicati ed elettrochimica (GAME Lab) presso il DISAT: “Abbiamo messo a frutto la nostra esperienza di oltre 20 anni di ricerca sui materiali per dispositivi di accumulo elettrochimico sviluppando un elettrolita innovativo per batterie zinco-aria che si stanno dimostrando un’alternativa molto interessante per lo stoccaggio di massa, “seasonal storage”, cioè per applicazioni che necessitano di alte densità di energia a costo basso e per lungo tempo”. Con la collaborazione in particolare dei colleghi del CICenergiGUNE (coordinatori del progetto), e di CEGASA (leader mondiale nelle batterie industriali zinco-aria e partner del progetto europeo), il DISAT ha quindi sviluppato un elettrolita a base acquosa con materiali bio-derivati che permettono di ottenere un gel con prestazioni ottimali, basso costo e basso impatto sull’ambiente.
Questo primo risultato è già potenzialmente utilizzabile dalle imprese produttrici di batterie, che possono così produrre apparati di accumulo di energia da fonti rinnovabili e con una maggiore possibilità di riciclo a fine vita. Infatti, rispetto alle batterie litio-ione, per le quali ad oggi non si hanno ancora processi di riciclo efficaci e standardizzati, le batterie zinco-aria sono facili da disassemblare per recupero e riutilizzo dei materiali praticamente a ciclo continuo.
Il passo successivo al quale si sta lavorando è poi la ricaricabilità di queste batterie. “Si tratta di un traguardo importante che prevediamo di raggiungere tra circa cinque anni e che comporta la risoluzione di una serie di problemi – spiega Giuseppe Antonio Elia, anch’egli docente di chimica e responsabile del team di ricerca presso il DISAT di cui fa parte anche Matteo Milanesi, dottorando al secondo anno – La limitazione più grande oggi è legata alla stabilità a lungo termine del sistema nel suo complesso, fortemente influenzato dalla tendenza alla corrosione dello zinco in ambiente fortemente alcalino”.
La possibilità per le aziende di collaborare al progetto non è limitata però solo all’uso del componente già messo a punto dal DISAT. È necessario, infatti, avviare l’ingegnerizzazione dei materiali per la loro produzione su larga scala. “Cerchiamo aziende che sviluppino catalizzatori bifunzionali che operino in celle metallo-aria e/o a combustibile oppure che producano elettrodi metallici” sottolineano Gerbaldi ed Elia, che aggiungono: “Cerchiamo anche aziende disposte a investire per aumentare il TRL (Technology Readiness Leve, in italiano Livello di Maturità Tecnologica) e accelerare il percorso verso un mercato che ha forti potenzialità di sviluppo commerciale”.