Lo studio promosso da ENEA, Sapienza Università di Roma e Politecnico di Torino mostra come la lolla di riso possa essere trasformata in materiali avanzati per batterie e supercondensatori, capaci di migliorare la durata dei dispositivi e di valorizzare gli scarti agricoli in chiave di economia circolare
La transizione energetica passa anche dalla capacità di ripensare ciò che oggi consideriamo uno scarto. È da questa considerazione che nasce il lavoro di ENEA, Sapienza Università di Roma e Politecnico di Torino, impegnati a collaborare nello sviluppo di materiali innovativi per l’accumulo di energia a partire dalla lolla di riso, un sottoprodotto abbondante della filiera agricola.
I risultati, pubblicati sulle riviste internazionali Molecules e Journal of Energy Storage, mostrano come ricerca scientifica e sostenibilità possano convergere nella realizzazione di batterie e supercondensatori (sistemi di accumulo che permettono di immagazzinare e rilasciare energia in tempi molto rapidi) più stabili e duraturi, aprendo nuove opportunità per l’economia circolare.
Aerogel di carbonio: leggerezza e stabilità al servizio dell’energia
Tra i materiali studiati spicca l’aerogel di carbonio, spesso definito una “spugna solida” per la sua struttura tridimensionale estremamente porosa. Pur essendo composto per oltre il 90% da aria, questo materiale combina leggerezza, resistenza ed elevata stabilità elettrochimica, caratteristiche decisive per l’impiego nei sistemi di accumulo.
Ricavato dalla cellulosa contenuta nella lolla di riso attraverso processi di gelificazione, essiccazione e carbonizzazione, l’aerogel presenta una buona conducibilità elettrica e una notevole affidabilità nel tempo.
Prestazioni che puntano sulla durata
Le prove sperimentali indicano che le migliori prestazioni si ottengono dagli aerogel derivati da gel di cellulosa con un’alta concentrazione di cellulosa pura. Come spiega Annalisa Aurora, ricercatrice Enea e coautrice dello studio: “Gli aerogel di carbonio hanno mostrato un’elevata stabilità elettrochimica consentendo la realizzazione di dispositivi efficienti e di lunga durata”.
Anche a fronte di valori di capacità di accumulo inferiori rispetto ad altri materiali, la tenuta dopo migliaia di cicli di carica e scarica rappresenta un elemento di particolare interesse per applicazioni concrete dei materiali studiati.
Quantum dots di grafene: il valore delle dimensioni minime
Dallo stesso idrogel di carbonio i ricercatori hanno ottenuto anche i quantum dots di grafene, particelle nanometriche con uno spessore prossimo al singolo atomo. A questa scala il materiale acquisisce proprietà che ne ampliano il potenziale nel campo dell’accumulo elettrochimico.
“I quantum dots di grafene, invece – prosegue la ricercatrice – si sono rivelati capaci sia di accumulare cariche superficiali sia di ospitare al loro interno gli ioni di litio”, caratteristiche che li renderebbero utilizzabili nei sistemi più avanzati come “anodi”, componenti fondamentali di una batteria che contribuiscono a immagazzinare e rilasciare energia durante i cicli di utilizzo.
Dalla filiera agricola alle tecnologie del futuro
Il valore della ricerca, oltre all’individuazione di una tecnologia innovativa, sta anche nella valorizzazione di una biomassa largamente disponibile, a basso costo e ricca di carbonio organico come la lolla di riso, che rappresenta una quota significativa della lavorazione del riso su scala globale.
Proprio queste caratteristiche suscitano oggi un crescente interesse scientifico e industriale, e possono contare sul sostegno di programmi di ricerca nazionali e su infrastrutture dedicate allo sviluppo di tecnologie per la transizione energetica.