Il raggiungimento della transizione ecologica è uno degli obiettivi che l’Unione Europea si è prefissata di conseguire nei prossimi decenni nel programma del Green Deal. Per centrare tale traguardo, uno dei settori cruciali sul quale intervenire è quello della mobilità sostenibile e, in particolare, sulla riduzione delle emissioni causate da questo settore.
Diventa quindi fondamentale lo sviluppo e l’adozione di nuove tecnologie, in particolare per i mezzi elettrici. Questi, nonostante siano di gran lunga meno inquinanti dei mezzi con motore a combustione interna, presentano ancora delle criticità da risolvere per la salvaguardia dell’ambiente.
In questa intervista raccontiamo il contributo dell’Università di Pisa nell’ambito dello sviluppo di una soluzione in questo senso rappresentata dalla soluzione “Batteria Litio-Aria”. Nonostante si tratti di una ricerca dall’alto valore tecnico e scientifico, pubblicata sulla prestigiosa rivista Nature Chemistry, approfondendo la questione con il dottor Marco Lagnoni e il professor Antonio Bertei, è possibile comprendere le possibili implicazioni future per la filiera della mobilità elettrica.
Potreste spiegare brevemente qual è il contenuto della vostra ricerca e quali sono le sue implicazioni?
La nostra ricerca si concentra sullo studio dei mediatori chimici utilizzati nella ricarica nelle batterie ricaricabili Litio-Aria. Queste batterie rappresentano un’alternativa promettente, ma finora la loro ricarica è stata lenta ed energeticamente dispendiosa. Quindi, il nostro obiettivo è stato identificare i mediatori che potrebbero consentire una ricarica più rapida ed efficiente dal punto di vista energetico.
Quindi, state cercando di migliorare le prestazioni di ricarica di queste batterie?
Esatto. I mediatori che consentirebbero una ricarica rapida e poco dispendiosa dal punto di vista energetico sono quelli che attualmente hanno una velocità di trasferimento degli elettroni più lenta. Quindi, ci troviamo di fronte a una situazione in cui ottenere una ricarica veloce e poco costosa è attualmente impossibile. Pertanto, la nostra ricerca suggerisce che siano necessari nuovi meccanismi cinetici e mediatori per ricaricare queste batterie in modo rapido ed efficiente.
Quali sono le implicazioni di questo lavoro per il futuro?
Le implicazioni per il futuro sono significative. Se riuscissimo a ottenere prestazioni simili a quelle attuali, ma con un minor impatto ambientale, sarebbe un grande progresso. Questa tecnologia potrebbe fornire un’alternativa più sostenibile alle batterie attualmente disponibili, utilizzando materiali meno critici e facilitando il riciclo. Tuttavia, va sottolineato che la nostra ricerca rappresenta solo un primo passo in questa direzione e ci sono ancora molti punti critici da affrontare e ottimizzare.
Quindi, la vostra ricerca non solo mira a migliorare la fase di ricarica, ma potrebbe anche avere implicazioni nella fase di smaltimento delle batterie?
Nel lungo termine, questa tecnologia potrebbe influenzare anche la fase di smaltimento delle batterie. Sviluppando una tecnologia più sostenibile, si potrebbero ridurre gli impatti ambientali associati allo smaltimento delle batterie esaurite. Quindi, oltre a migliorare la ricarica, stiamo anche aprendo prospettive per un processo di smaltimento più efficiente e meno dannoso per l’ambiente.
Quali sono i prossimi step della ricerca?
La nostra ricerca ha identificato uno dei punti critici e suggerisce possibili soluzioni per migliorare la ricarica delle batterie mediante l’ottimizzazione dei mediatori chimici. Tuttavia, ci sono ancora molte sfide da affrontare. Dovremo continuare a esplorare nuove soluzioni e sviluppare approcci innovativi per rendere questa tecnologia una realtà pratica. Ci aspettano ancora molte ricerche e sviluppi per raggiungere pienamente il potenziale di questa nuova generazione di batterie. Ad esempio, stiamo lavorando sulla risoluzione di sfide legate alla conduzione elettrica e alla solubilità dell’ossigeno all’interno delle batterie. Attualmente, queste batterie richiedono un contatto adeguato tra l’ossigeno presente nell’aria e gli elementi della batteria, il che implica che l’aria debba passare dalla fase gassosa a quella liquida. Inoltre, la purezza dell’aria è cruciale per il corretto funzionamento delle batterie. Qualsiasi contaminazione, come la CO2, potrebbe compromettere le prestazioni complessive. Questi sono aspetti critici che devono essere affrontati per ottimizzare le prestazioni delle batterie.
Ci sono stati investimenti significativi in Italia?
Al momento, la ricerca è stata principalmente supportata dall’Università di Oxford e dall’Università di Nottingham. L’investimento da parte di enti esterni e il sostegno pubblico, come fondi universitari o europei, non sono stati ancora significativi. È importante sottolineare che il progresso di una tecnologia non dipende solo dalla ricerca, ma anche da una serie di contesti esterni. Ad esempio, se ci fosse un notevole interesse da parte di figure come Elon Musk, si potrebbe accelerare ulteriormente il processo. Al momento, non ci sono finanziamenti aziendali significativi dedicati a questa tecnologia in Italia. Le aziende tendono ad essere più caute e vedono ancora la tecnologia delle batterie Litio-Aria come un settore in fase di sviluppo. È comprensibile che le aziende richiedano maggiori evidenze sperimentali e una maggiore maturità tecnologica prima di investire ingenti risorse finanziarie in questo campo. Dobbiamo quindi puntare a fare in modo che questa diventi una tecnologia trendy, cercando di portarla al centro dell’attenzione mediatica e aumentando così l’interesse.
Non siete stati sostenuti da programmi di finanziamento pubblico presenti in Italia e in Unione Europea?
In Italia e in Unione Europea esistono programmi di finanziamento che possono sostenere la ricerca sulle batterie, comprese quelle Litio-Aria. Tuttavia, i piani di finanziamento, sia a livello nazionale che europeo, tendono ad essere indirizzati verso progetti che sono più vicini all’applicazione pratica, piuttosto che quelli ancora in una fase di ricerca di base o di raccolta dati. Questo significa che i progetti che hanno raggiunto un livello di maturità tecnologica più avanzato possono beneficiare di maggiori opportunità di finanziamento.
Quale ruolo potrebbe avere la tecnologia delle batterie Litio-Aria per il raggiungimento della transizione ecologica?
La tecnologia delle batterie Litio-Aria potrebbe occupare un ruolo di primo piano nel discorso della transizione ecologica. Essa rappresenta un’alternativa più sostenibile alle batterie tradizionali, in quanto, come detto prima, utilizza materiali meno critici e offre una maggiore capacità di riciclo. Riducendo la dipendenza da materiali critici e favorendo una maggiore circolarità, questa tecnologia potrebbe contribuire alla diversificazione delle fonti di approvvigionamento e ridurre la dipendenza da paesi come la Cina.
Quindi, la tecnologia delle batterie Litio-Aria potrebbe svolgere un ruolo strategico nell’indipendenza e nella sostenibilità dell’approvvigionamento di batterie in Europa?
Esattamente. Riducendo la necessità di materiali critici e puntando su materiali più abbondanti, come il carbonio, le batterie Litio-Aria potrebbero contribuire a ridurre la dipendenza dall’esterno. Questo potrebbe essere un aspetto strategico per l’approvvigionamento di batterie in Europa e potrebbe favorire una maggiore autonomia nell’ambito della produzione di batterie, riducendo i rischi associati alla disponibilità di materiali critici.
Qual è stato il ruolo dell’Università di Pisa all’interno di questa ricerca?
L’Università di Pisa ha giocato un ruolo cruciale nella ricerca sulle batterie Litio-Aria. Abbiamo fornito un supporto teorico avanzato per interpretare i dati sperimentali e comprendere le interazioni chimiche all’interno delle batterie. Siamo stati responsabili della modellizzazione e della simulazione dei processi, utilizzando approcci teorici sofisticati per ottenere una comprensione approfondita del funzionamento delle batterie. Questo ci ha permesso di identificare e ottimizzare i fattori chiave che influenzano le prestazioni delle batterie Litio-Aria.
