Tendenze tecnologiche: Li

Le batterie litio-zolfo con prestazioni migliorate, il ferro come combustibile da utilizzare sulla Terra e sulla Luna e la farina di roccia della Groenlandia come potenziale mezzo di cattura del carbonio sono sul radar tecnologico di questa settimana.

La società australiana di tecnologia delle batterie Li-S Energy ha annunciato lo sviluppo delle sue prime celle a 20 strati che utilizzano la tecnologia delle batterie allo zolfo e litio allo stato semisolido di terza generazione.

I principali vantaggi della tecnologia evidenziati dall’azienda includono un miglioramento del 45% della densità di energia volumetrica che raggiunge 540 Wh/l, una densità di energia gravimetrica più elevata di oltre 400 Wh/kg e una maggiore sicurezza con l’uso di un elettrolita a bassa infiammabilità.

Questa prestazione è quasi il doppio della densità di energia gravimetrica e una densità di energia volumetrica comparabile rispetto alle attuali celle agli ioni di litio, afferma l’azienda. Pertanto, in termini pratici, ciò significa che le celle della batteria Li-S hanno ora le stesse dimensioni delle batterie agli ioni di litio esistenti, ma pesano la metà.

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Li-S prevede che le sue nuove celle Gen3, che sfruttano i nanotubi di nitruro di boro brevettati dall'azienda e Li-nanomesh all'interno della costruzione delle celle, saranno di particolare interesse per l'uso nei droni e in altre applicazioni di aviazione elettronica, un mercato in cui La società è già costituita e si stima che supererà i 32 miliardi di dollari all’anno entro il 2035.

Negli incendi boschivi, è ben noto che il fuoco può saltare da un albero all’altro quando la temperatura è sufficientemente calda per la combustione – un fenomeno noto come combustione discreta che altrimenti si verifica raramente in natura sulla Terra.

Per comprendere il processo in modo più dettagliato, gli scienziati hanno studiato la combustione della polvere di ferro nell'ambiente a gravità zero dello spazio, dove le particelle di ferro sono in grado di galleggiare e accendersi discretamente.

Dall’uso di immagini ad alta velocità che catturano il fenomeno, hanno prodotto modelli che mostrano le condizioni ideali per bruciare il combustibile sulla Terra – e da questo è stato possibile costruire pratici forni per la combustione del ferro.

Il vantaggio di bruciare il ferro è dovuto alla chimica. Essenzialmente, la combustione del combustibile è il processo di trasformazione di un materiale aggiungendo atomi di ossigeno e con il ferro, il prodotto rimasto dopo la combustione è l'ossido di ferro o ruggine. Questo può essere facilmente raccolto e lavorato per rimuovere l'ossigeno e restituirlo sotto forma di ferro. Pertanto, utilizzando l’elettricità proveniente da fonti sostenibili, il ferro potrebbe diventare un combustibile circolare e riciclabile all’infinito.

Un impianto dimostrativo che utilizza il ferro come fonte di combustibile è in funzione a Budel, vicino a Eindhoven, nei Paesi Bassi, dalla startup olandese Metalot, che può produrre 1 MW di vapore in un'unità che si trova in un magazzino.

Una centrale elettrica di questo tipo, potenziata, potrebbe produrre molta più energia, ma la tecnologia potrebbe anche avere un potenziale per l’uso sulla Luna, ha suggerito l’Agenzia spaziale europea. Usando l’energia solare, è possibile produrre polveri di alluminio e silicio dai minerali lunari, e idrogeno e ossigeno possono essere sfruttati dal ghiaccio lunare.

L’idrogeno può quindi essere utilizzato per convertire la polvere lunare ad alto contenuto di ferro e titanio per produrre acqua e polvere di ferro. Le polveri metalliche e l'ossigeno dell'acqua ghiacciata possono essere utilizzati come propellenti per razzi o trasporti terrestri e il sottoprodotto dell'acqua potrebbe persino essere utilizzato come acqua potabile.

L’applicazione di minerali di silicato macinati ai terreni agricoli è stata proposta come metodo per assorbire CO2 aumentando il tasso di alterazione di questi minerali attraverso la loro esposizione agli acidi del suolo.

Ma un nuovo studio condotto da ricercatori danesi suggerisce che la farina di roccia glaciale, un materiale a grana fine formato dalla roccia macinata nel processo di erosione glaciale, potrebbe essere un’alternativa più economica e più pratica poiché è abbondantemente disponibile ed evita la necessità di una macinazione ad alta intensità energetica.

Come i minerali silicati macinati, è stato precedentemente dimostrato che la farina di roccia glaciale migliora i rendimenti agricoli in terreni esposti alle intemperie e carenti di nutrienti. Tuttavia, i ricercatori danesi hanno scoperto che è efficace anche per sequestrare la CO2.