Un team di scienziati dell'australiana University of New South Wales con sede a Sydney, guidati dal professor Neeraj Sharma, hanno sviluppato un prototipo di batteria agli ioni di litio che sostituisce i tradizionali elettrodi di grafite con composti derivati da acidi alimentari come l'acido tartarico e l'acido malico, comunemente presenti nella frutta e nei processi di vinificazione. Questo processo non solo migliora l'accumulo di energia, ma presenta anche un approccio più ecologico in quanto questi acidi possono essere ricavati dai rifiuti alimentari. Invece di affidarsi a sostanze chimiche aggressive, questo metodo utilizza l'acqua, contribuendo a un processo di produzione delle batterie più pulito e sostenibile.
La nuova vita delle batterie
Il prototipo, sviluppato e brevettato dai chimici dell'Unsw, riduce l'impatto ambientale dei materiali e dei processi di lavorazione, aumentando al contempo la capacità di immagazzinare energia. «Abbiamo sviluppato un elettrodo che può aumentare significativamente la capacità di accumulo di energia delle batterie agli ioni di litio sostituendo la grafite con composti derivati dagli acidi alimentari, come l'acido tartarico, presente naturalmente in molti frutti, e l'acido malico, presente in alcuni frutti e nel vino» ha dichiarato Neeraj Sharma, ricercatore e responsabile del progetto. «Questo tipo di lavorazione utilizza acqua anziché solventi tossici, quindi stiamo migliorando lo status quo in diversi settori», ha aggiunto Sharma.
La scoperta grazie a una semplice intuizione
Nel report pubblicato dall'Unsw il professor Sharma spiega come il team abbia capito che l'acido reagisce con la superficie metallica del componente della batteria, spiegando che in effetti si tratta di una delle prime cose che vengono insegnate al primo anno di chimica: un metallo più un acido produce un sale e idrogeno. Ed è quel sale (che ora è stato stabilizzato) a fornire prestazioni migliori. In sostanza il team di ricerca ha lavorato con una serie di acidi e metalli alimentari per identificare la combinazione più conveniente e materialmente accessibile. «Abbiamo fatto esperimenti per capire cosa stava succedendo, progettando reazioni per massimizzare le prestazioni e caratterizzando i composti risultanti e le loro prestazioni», ha spiegato il responsabile.
L'insostenibilità delle attuali batterie
Le batterie agli ioni di litio sono state a lungo la pietra miliare dell'accumulo di energia, ma i loro metodi di produzione, come per esempio l'uso di grafite estratta, sono sempre più costosi e dannosi per l'ambiente. Passando ai materiali presenti nei rifiuti alimentari in futuro le batterie potrebbero essere molto più accessibili e sostenibili, facilitando così la transizione globale verso le energie rinnovabili. A tal proposito il professor Sharma ha evidenziato le criticità della grafite: «Circa il 60% della grafite si perde nelle fasi di lavorazione, che in genere richiedono temperature elevate e acidi molto forti necessari per raggiungere la purezza richiesta, quindi l'impatto ambientale è enorme». Questo potrebbe di conseguenza avere un impatto sui settori che stanno diventando sempre più dipendenti dall'accumulo di energia, come i veicoli elettrici e i progetti di energia rinnovabile su larga scala.
La prossima sfida viene dal caffè
Il gruppo di ricercatori australiani è in contatto anche con la professoressa Veena Sahajwalla che si sta occupando di studiare i fondi del caffè per usarli come fonte di carbonio per la produzione di anodi nelle batterie al litio e zolfo. Una soluzione ingegnosa dato che ogni anno, a livello globale, più di 8 milioni di tonnellate di fondi di caffè finiscono in discarica. Uno studio che cerca di superare soprattutto le variazioni di qualità causate dalla catena di approvvigionamento che potrebbero influire sulla consistenza della capacità di accumulo di energia e sugli aspetti di sicurezza attraverso reazioni collaterali indesiderate.
