Per approfondire le novità nello scenario delle rinnovabili abbiamo intervistato Piercarlo Mustarelli, Professore Ordinario presso il Dipartimento di Scienze dei Materiali dell'Università Bicocca. In questa lunga intervista il docente ha esplorato con Nonsoloambiente quali sono i principali orizzonti del sistema rinnovabili e quali dovrebbero essere i campi su cui dovrebbe puntare il sistema Italia. E come si sta muovendo la Cina. 

Professore che novità ci sono nel settore delle rinnovabili?

Intanto credo che vada limitato il campo perché parlare in generale di energia rinnovabile è complesso nel senso che abbiamo fotovoltaico, l'eolico, le batterie per lo storage, abbiamo l'idrogeno insomma il campo è veramente vasto. Quindi mi limiterei per il momento a segnalare la futura sostituzione del litio con il sodio perché il sodio rispetto al litio è più comune meno costoso, è disponibile praticamente dappertutto o quasi. Sicuramente ha lo svantaggio rispetto al litio di essere meno performante, nel senso che l'atomo del sodio e quindi anche lo ione sono più grossi rispetto a quello del litio e quindi alla fine le capacità di trasportare energia per dirla in modo comprensibile sono minori grossomodo del 30%.

Un'altra innovazione è l’introduzione delle batterie a stato solido. Questo cambiamento potrebbe consentire di aumentare in modo decisivo l'autonomia dell'auto elettrica: per capirci, le batterie che noi abbiamo nel telefonino e anche quelle che sono montate dalla Tesla dalle altre auto elettriche sono batterie che hanno un elettrolita liquido, questo elettrolita liquido intanto è pericoloso perché i liquidi sono fortemente infiammabili ed è abbastanza noto che ogni tanto queste batterie esplodono, inoltre l'elettrolita liquido crea problemi a livello di contenimento del liquido stesso nella batteria che richiede l'uso di sistemi di sigillatura complessi e pesanti che diminuiscono l'efficienza complessiva del sistema. Passando alle batterie a stato solido si eliminerebbe completamente il liquido e questo aumenterebbe sia la sicurezza sia la densità di energia, cioè, sia la capacità specifica della batteria in quanto consentirebbe di sostituire l'anodo di grafite con il litio metallico. 

Quanto siamo lontani da questa sostituzione? 

Della batteria al sodio la Toyota parlava già nel 2011, adesso siamo a livello di prototipi avanzati per cui è atteso che in massimo tre anni queste batterie saranno disponibili soprattutto sul mercato cinese. Tenga presente che sono passaggi lunghi: la messa a punto delle batterie al litio ha richiesto circa vent'anni nel senso che le scoperte che hanno condotto poi al Nobel 2019 sono dei primi anni ‘70 e la prima batteria commerciale è stata quella della Sony nel 1991 

Il mercato del fotovoltaico invece? 

Oggi come oggi il mercato è ancora è ancora dominato dal silicio e sarà così ancora a lungo: le soluzioni come materiali come le perovskiti hanno due grossi problemi: intanto hanno dentro il piombo e se lei toglie il piombo le prestazioni peggiorano in modo drammatico, secondo problema è che sono materiali instabili dal punto dal punto di vista chimico per cui la vita dei sistemi a base perovskiti è abbastanza breve.  Diciamo che in prospettiva sembrano interessanti del dei sistemi chiamati celle tandem che sono costituiti da uno strato di silicio e da uno strato di questi materiali e questa cella tandem consente di aumentare l'efficienza teorica un pannello che oggi diciamo non supera assolutamente il 30% 

Per quanto riguarda l’eolico?

 Lì l'obiettivo è quello è quello di alleggerire i sistemi con delle leghe particolari o materiali compositi

E in Bicocca su cosa lavorate?

Lavoriamo moltissimo sulle batterie e lavoriamo moltissimo sull'idrogeno.  Sull’idrogeno in particolare devo specificare che viene chiamato vettore energetico perché deve essere prodotto quindi richiede in pratica una trasformazione energetica: devo prendere l'energia da un'altra parte e utilizzarla per produrre idrogeno.  Oggi come oggi nel mondo si produce una enorme quantità di idrogeno, ma utilizzando combustibili fossili, questa produzione chiaramente non è una produzione verde ma è una produzione che viene chiamata grigia; l’ideale sarebbe produrlo utilizzando energia da fonte rinnovabili.

Ci sono aziende che stanno lavorando in questo senso?

De Nora adesso sta costruendo con soldi PNRR e con altri fondi una giga factory per la produzione di elettrolizzatori alcalini che sono uno dei tre tipi di attrezzature che servono per utilizzare l'energia per la produzione di idrogeno. 

Che obiettivo state perseguendo in questo campo?

L'oggetto su cui soffermarsi quando si parla di idrogeno è l’elettrolizzatore che è una macchina che prende energia di qualche tipo elettrica e la converte in energia chimica scindendo la molecola dell'acqua.  L'obiettivo è quello di realizzare i cosiddetti elettrolizzatori a membrana anionica, dove la membrana anionica consente il passaggio degli ioni negativi OH- senza richiedere l’uso di metalli nobili come platino e iridio tipicamente usati in elettrolizzatori già sul mercato, ma senza lo svantaggio in termini di efficienza degli elettrolizzatori alcalini. 

Su cosa dovrebbe puntare il sistema Italia?

Sicuramente sulla tecnologia dell'idrogeno una tecnologia dove la Cina non ha ancora vinto la battaglia. La stanno iniziando. Noi lo vediamo a livello di pubblicazioni scientifiche. Le faccio le faccio un esempio: i nostri lavori sulle batterie vengono citati da centinaia e spesso anche di più studi cinesi. Fino a qualche anno fa i lavori sull’idrogeno non venivano citati, adesso cominciano a esserlo. Ciò vuol dire che stanno mettendo in campo la stessa massa messa in campo sulle batterie: non tanti sanno che la Cina 25 anni fa ha investito una cifra nell’ordine dei 250 miliardi di dollari mandando studenti e giovani ricercatori a formarsi all’estero per poi richiamarli con dei programmi di rientro dei cervelli mettendo in piedi fabbriche e tutto il sistema produttivo. Ora si stanno muovendo nello stesso modo sull’idrogeno, ma il mondo occidentale ora resiste un po’ di più: ad esempio non li fanno più entrare facilmente nelle università americane.

Crediti foto: Foto di Gerd Altmann da Pixabay