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12
Dic

Ricerca del NordEst: produrre idrogeno dall’acqua grazie a un processo elettrochimico “pulito” ed efficiente

Un team italiano che ha coinvolto le università di Trieste, Bologna, Padova e CNR Parma ha dimostrato che è possibile

 

nanomateriali per produzione idrogeno da acquaÈ comunemente accettato che le emissioni antropiche di CO2 siano fra le principali cause del riscaldamento globale e all’origine di molti devastanti fenomeni atmosferici che stanno caratterizzando i nostri tempi. Tutto sembra essere legato a un uso intensivo, massiccio e ormai insostenibile di combustibili fossili. Con grande interesse e speranza si guarda alle possibili soluzioni proposte dalla comunità scientifica internazionale, e in particolare a combustibili alternativi. Tra essi l’idrogeno, un vettore energetico pulito già profeticamente descritto da Verne nel suo romanzo “L’isola misteriosa”.

In questo contesto, è di fresca pubblicazione sulla prestigiosa rivista Nature Communications un lavoro che ha visto coinvolte le Università di Trieste, Bologna, Padova, il CNR di Parma, il Consorzio INSTM, l’istituto ICCOM-CNR, il CIC Biomagune di San Sebastian e le Università della Pennsylvania e di Stanford. Maurizio Prato e Paolo Fornasiero dell’Università di Trieste, insieme ai gruppi di ricerca di Francesco Paolucci dell’Università di Bologna e di Marcella Bonchio dell’Università di Padova, hanno coordinato la fase di design e preparazione di nuovi nanomateriali, eccezionalmente efficaci per la produzione di idrogeno da elettrolisi dell’acqua.

Lo studio si inserisce in un contesto internazionale molto delicato, in cui risulta fondamentale lo sviluppo di nuove tecnologie in grado di soddisfare il fabbisogno energetico di un pianeta la cui popolazione è in costante crescita e con sempre maggiori aspettative di miglioramento della qualità di vita. In un futuro che i protagonisti del lavoro auspicano prossimo, l’uso sostenibile di energie rinnovabili aventi impatto atmosferico nullo risolverebbe in un colpo solo tante problematiche moderne, con conseguenze positive sul benessere della popolazione mondiale. L’idrogeno, la molecola più semplice conosciuta dall’uomo, abbinato a efficienti, silenziose e pulite celle a combustibile potrebbe essere la soluzione.

Come spiega il prof. Maurizio Prato, «a parità di peso, l’idrogeno contiene quasi tre volte il contenuto energetico del gas naturale, e la sua combustione porta semplicemente alla produzione di acqua. Sembra impossibile immaginare a prima vista una fonte energetica più pulita. Ma una così semplice molecola nasconde in realtà insidie che finora ne hanno rallentato l’utilizzo in campo energetico». L’idrogeno è un vettore energetico, e sulla Terra non ne esistono miniere o riserve come per carbone, petrolio o metano. Ciò significa che esso deve essere in qualche modo prodotto. Attualmente, la produzione di idrogeno è al momento un’industria multimilionaria, essendo l’H2 utilizzato in diversi settori industriali quali la sintesi dell’ammoniaca e degli importantissimi fertilizzanti che da essa si ottengono. 

Ma cosa impedisce l’entrata in gioco di un’economia energetica basata sull’idrogeno? «A parte importanti aspetti di stoccaggio, distribuzione e sicurezza dell’idrogeno - prosegue il prof. Paolo Fornasiero dell’Università di Trieste e del CNR - il maggiore ostacolo risiede proprio nella produzione sostenibile dell’idrogeno. Al momento esso viene prodotto quasi esclusivamente attraverso un processo chiamato “reazione di reforming”, il quale si basa sulla trasformazione di metano in idrogeno e monossido di carbonio, un processo di sicuro non sostenibile visto che si basa sull’utilizzo combustibili fossili».

Giovanni Valenti, ricercatore presso l’Università di Bologna, spiega invece come «è possibile ottenere una produzione sostenibile di idrogeno partendo da fonti interamente rinnovabili. L’acqua, molecola che ha permesso la vita sulla Terra, può oggi dare vita anche a una rivoluzione in campo energetico. L’idrogeno può essere prodotto dall’acqua grazie a un processo elettrochimico, pulito ed efficiente, noto come elettrolisi». 

Michele Melchionna, del Consorzio INSTM, sottolinea come «per poter essere competitivi è essenziale che i processi di produzione di H2 siano sempre più efficienti, il che richiede necessariamente l’utilizzo di catalizzatori».

Ancora una volta, la chiave per una svolta è posta nelle mani delle nanotecnologie, settore in cui l’Università di Trieste ha da molti anni dimostrato di possedere grandi competenze e di livello internazionale. I nanomateriali, grazie alle loro eccezionali proprietà, godono al momento di un’indiscussa primazia nel campo dei materiali per diverse applicazioni in campo tecnologico, e hanno le potenzialità per stimolare quel decisivo passo in avanti anche nell’ambito della produzione sostenibile di H2. Negli ultimi anni è emersa l’importanza di combinare su scala nanometrica più componenti collegati tra loro in un ordine strutturale ben definito. Tali composti sono stati battezzati come “nanomateriali gerarchici”, in cui ogni componente interagisce sinergicamente con gli altri come in un’orchestra ben affiatata. Il risultato è la comparsa di proprietà uniche, risultanti in performance significativamente più elevate per diversi processi catalitici, incluso la produzione di idrogeno.

Maurizio Prato, un’autorità mondiale nel campo dei materiali nanostrutturati a base di carbonio, sottolinea che «si è molto parlato dell’utilizzo di nanotubi di carbonio come componente in sistemi elettrocatalitici avanzati, ma da un punto di vista pratico sono ancora relativamente pochi i sistemi con nanotubi integrati che siano qualificati per una reale implementazione industriale. Il nostro studio contribuisce a colmare tale mancanza». Michele Melchionna, che ha curato la sintesi dei nuovi catalizzatori, aggiunge che «il materiale da noi ideato e sviluppato parte da nanotubi di carbonio come base dell’intelaiatura complessiva, aggiungendo componenti metalliche in modo da esaltarne le proprietà catalitiche».

«Abbiamo stabilito un nuovo stato dell’arte nella ricerca per la produzione di idrogeno attraverso processi di elettrolisi – spiega il prof. Francesco Paolucci, docente dell’Università di Bologna -. Siamo ancora distanti dalla rivoluzione promessa dall’idrogeno per un’energia pulita e a impatto ecologico zero, ma questi risultati suggeriscono che la strada intrapresa è quella giusta».

 

HI-TECH NEWS

Lo studio dei super diamanti “Clippir” frutta al padovano Fabrizio Nestola la copertina di “Science”

La presenza di acqua e carbonio nei diamanti “Clippir” validano le ipotesi di precedenti studi e aprono nuovi scenari sui processi geologici che avvengono alle grandi profondità del pianeta Terra

 

Fabrizio Nestola unipdI diamanti super profondi rappresentano una rarissima categoria di diamanti che cristallizza a profondità all’interno della Terra tra circa 300 km e oltre 1.000 km: solo il 6% dell’intera popolazione mondiale di diamanti è considerata super profonda, mentre il 94% vengono definiti diamanti litosferici e cristallizzano a profondità molto minori tra circa 120 e 250 km.

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Innovazione digitale: dall’Europa disponibili 12 milioni

L’Italia ha bruciatole tappe nell’implementazione delle risorse comunitarie. Coinvolte le università di Trento e Bologna

 

digitale mano multischermo webEntrata tra gli ultimi nella rete EIT Digital Innovation, l'Italia ha bruciato le tappe e per l'anno prossimo si presenta come la maggior beneficiaria degli 80 milioni messi a bilancio dalla Commissione Ue per questo progetto di “imprenditori digitali”. E' questo uno dei dati illustrati a Bruxelles alla conferenza “Driving Europe's Digital Transformation - Strategic Innovation Agenda 2017-19” organizzato dalla Commissione Ue e da EIT Digital.

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Novamont a Rovigo primo impianto al mondo per produrre butanolo da biomasse rinnovabili

Forte risparmio di energia e diminuzione di produzione di anidride carbonica

chimica provette vasi 3Novamont ha presentato a Padova il primo impianto al mondo su scala industriale per la produzione di butandiolo (BDO) mediante la fermentazione di materie prime rinnovabili. Novamont, società specializzata nello sviluppo e nella produzione di bioplastiche e biochemical attraverso l'integrazione di chimica e agricoltura, aprirà a Bottirghe in provincia di Rovigo lo stabilimento Mater-Biotech grazie ad un investimento di 100 milioni di euro che riconvertirà un sito industriale abbandonato. L'impianto, a regime nel 2017, sarà in grado di produrre 30.000 tonnellate anno di butandiolo direttamente da zuccheri attraverso l'utilizzo di batteri con un risparmio di oltre il 50% di emissioni di CO2.

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Un velo d’acqua migliora l’efficienza delle celle a combustibile

Ricerca Sissa-Cnr Officina dei materiali pubblicata sul Journal of the American Chemical Society

 

flipper792X175Una reazione che somiglia a un “flipper” di protoni, con la presenza di un sottile strato di umidità sulla superficie dei catalizzatori può migliorare l'efficienza delle celle a combustibile, quei dispositivi che servono a trasformare l'energia chimica in elettricità senza produrre emissioni di gas serra nell'atmosfera. Questo l'esito di una ricerca coordinata da Cnr Iom e dalla Sissa di Trieste, pubblicata sul Journal of the American Chemical Society.

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Lisa PathFinder segna la strada per rivelare le onde gravitazionali nello spazio

Successo della missione ideata dall’Agenzia Spaziale Europea e dall’Università di Trento

 

ESA LPF LisaPathFinder in spaceLa missione della sonda LISA Pathfinder, realizzata dall’ESA con il fondamentale contributo dell’Agenzia Spaziale Italiana - ASI, dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare - INFN e dell’Università di Trento, ha raggiunto pienamente il suo obiettivo, dimostrando la fattibilità tecnologica della costruzione di un osservatorio spaziale per onde gravitazionali. 

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Tecnologie digitali: concorso europeo per startup indetto da Eit Digital

50.000 euro alla prima impresa classificata per ognuna delle 5 categorie della competizione

 

eitdigitalTecnologie digitali: frontiera dell'innovazione nei servizi e nel mondo delle imprese. Per stimolare la crescita delle startup del settore, Eit Digital, acceleratore di imprese con diverse sedi in Europa, fra cui Trento ospita l’unico “nodo” per l'Italia, e una negli Usa, a San Francisco, vara la terza edizione del concorso rivolto alle nuove imprese europee del settore. 

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Premio Fraunhofer al processo di costruzione di celle solari fotovoltaiche ad altra efficienza a mezzo di laser

Il riconoscimento ai ricercatori Ralf Preu e a Jan Nekarda

 

Fraunhofer institute ricercatori Ralf Preu e a Jan NekardaFotovoltaico ed energia eolica sono i principali elementi costitutivi della rivoluzione della produzione di energia, che costituisce una delle più grandi sfide della società si trova ad affrontare nei prossimi decenni. 

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La ricerca impegnata a trovare l’erede del silicio per l’elettronica e il fotovoltaico

All’Università di Padova il premio Nobel 1990 Amano per l’applicazione del nitruro di Gallio che ha reso possibile l'invenzione del Led a luce blu

 

led luce blu nitruro gallioLa ricerca negli apparati elettronici e di produzione elettrica è impegnata nell’individuazione dei materiali che in un prossimo futuro potrebbero sostituire in tutto o in parte il silicio nelle sue varie applicazioni, dalla produzione di transistor ai moduli fotovoltaici.

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Fotovoltaico, nuovo record di efficienza dalla ricerca di Fraunhofer Ise

Nonostante le dimensioni ultra ridotte, raggiunto il 43,3% di conversione in energia da fotoni

 

fraunhofer institute mini modulo fotovoltaico a concentrazione 45 efficienzaNuove soglie di efficienza raggiunte dall’energia fotovoltaica: a conseguire e a superare il recordo già precedentemente detenuto è stato l’Ise del Fraunhofer Institute che ha raggiunto il record mondiale tramite un mini modulo a concentrazione, confermando così lo scenario che esistono ancora elevati margini di miglioramento tecnologico di questa tecnologia.

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Il rabarbaro come vettore per l’accumulo di energia in originali batterie a flusso

La nuova tipologia di accumulatori elettrici sviluppati da una collaborazione congiunta tra le università di Hrvard (Usa), Tor Vergata (Italia) e i ricercatori della Fondazione Kessler in Trentino

 

batterie a flusso Harvard tor vergata FBKBatterie al rabarbaro, a basso costo e biocompatibili, per portare l’energia rinnovabile in tutte le case e staccarle definitivamente dalla rete elettrica. Si tratta di una nuova tecnologia ideata all'Università di Harvard e sviluppata dai ricercatori dell'Università di Tor Vergata e della Fondazione Bruno Kessler di Trento per superare i limiti delle rinnovabili, ossia accumularla per poterla usare quando necessario. 

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Idrogeno per dare energia alle case e ai luoghi pubblici

Il prototipo del progetto “EDEN” supera gli attuali limiti con lo stoccaggio del gas senza ricorrere a contenitori a pressione e a temperatura criogenica

 

Fbk EDEN schema operativoL’idrogeno come fonte di energia per le case e per i luoghi pubblici. La svolta verso questo obiettivo potrebbe essere data dalle applicazioni del progetto scientifico europeo “EDEN” (High Energy Density Mg-based Metal Hydrides Storage System), relativo allo stoccaggio di idrogeno in nuovi materiali e coordinato da un centro di ricerca italiano, la Fondazione Bruno Kessler (FBK) di Trento.

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Canon ha creato un sensore immagini da 250 mpx

La sua risoluzione è 30 volte a quella dello standard 4K

 

canon sensore 250 mpxNuove frontiere della ripresa video e fotografica. Canon ha creato un sensore in grado di catturare immagini da 250 megapixel, in pratica immagini con risoluzione di ben 19.580 x 12.600 pixel. Il sensore APS-H CMOS stabilisce un record in termini di risoluzione e per le sue dimensioni (29,2 x 20,2 mm) e secondo quanto diffiuso dal produttore permette di distinguere le iscrizioni sul lato di un aereo a 18 km di distanza.

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