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Traduzione a cura di Denis Gobbi

Potrebbe rivelarsi molto utile nelle coltivazioni nei paesi in via di sviluppo

Dalle piante alle persone, a ogni creatura vivente su questo pianeta serve l’acqua.  Ma ottenerne abbastanza per sopravvivere o addirittura vivere comodamente può essere alquanto difficile. Basta gettare lo sguardo alle restrizioni attuate dalla California sull’utilizzo dell’acqua. Se uno stato ricco come la California si trova nelle condizioni di dover attuare queste misure per risparmiare acqua, puoi scommetere che governi e municipalità con finanze ben più modeste dovranno diventare ben più creative per procurarsi l’acqua pulita senza andare in bancarotta.

Fortunatamente, alcune delle più brillanti menti del mondo sono al lavoro su una soluzione. USAID ha recentemente annunciato i vincitori del Premio Desal, facente parte di una competizione creata appositamente per incentivare all’inventare una soluzione di desalinizzazione economica per paesi in via di sviluppo. L’idea era quella di creare un sistema che potesse rimuovere il sale dall’acqua e soddisfare tre requisiti: la costo-efficienza, la sostenibilità ambientale e l’efficienza energetica.

I vincitori del premio da 140.000 $ è stato un gruppo del MIT e di Jain Irrigation Systems. Il gruppo ha presentato un metodo che utilizza pannelli solari per caricare una pila di batterie. Le batterie danno energia ad un sistema che rimuove il sale dall’acqua grazie all’elettrodialisi. A livello pratico, questo significa che il sale disciolto in particelle, in possesso di una leggera carica elettrica, emerge dall’acqua quando una piccola corrente elettrica viene applicata. In aggiunta all’eliminazione del sale (che rende l’acqua inutilizzabile per campi coltivati e per bere) la squadra ha inoltre applicato una luce UV per disinfettarel’acqua che passa attraverso il sistema.

Utilizzare il sole al posto di combustibili fossili per alimentare l’impianto di desalinizzazione non è un’idea totalmente nuova. Grandi impianti di desalinizzazione stanno venendo presi in considerazione in aree dove l’acqua stà diventando una risorsa sempre più scarsa come ad esempio il Chile e la California. Mentre i sostenitori sperano eventualmente di fornire l’acqua ad un gran numero di persone, la tecnologia è ancora costosa (anche se i prezzi stanno scendendo notevolmente) e richiede molta tecnologia alquanto avanzata.

In aree rurali o in paesi in via di sviluppo, la durabilità è la chiave, e tecnologie che richiedono costante manutenzione non durerebbero a lungo. Il gruppo del MIT/Jain e i loro concorrenti hanno testato i loro progetti al Brackish Groundwater National Desalination Research Facility in New Mexico, dove li hanno dovuti tenere accesi per 24 ore l’uno, rimuovendo il sale da 2.100 galloni d’acqua al giorno. Lo step successivo è il test in un ambiente più duro, esponendo gli impianti all’utilizzo di ogni giorno con contadini rurali in una zona dove l’USAID è attiva. Se tutto andrà bene, il sistema potrà provvedere abbastanza acqua per irrigare una piccola fattoria.

Fonte: popsci.com

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Traduzione a cura di Denis Gobbi

La nuova batteria agli ioni di alluminio può rimpiazzare molte batterie agli ioni di litio e alcaline ancor oggi in uso.

 

 

Gli scienziati dell’Università di Stanford hanno inventato la prima batteria di alluminio ad alte prestazioni. Ha una lunga durabilità, si ricarica velocemente ed è a basso costo. I ricercatori affermano che la nuova tecnologia offre un’alternativa sicura alle batterie commerciali attualmente diffuse.

Abbiamo sviluppato una batteria ricariabile che può rimpiazzare quelle attuali, quali le batterie alcaline ad esempio, dannose per l’ambiente e le batteria agli ioni di litio che occasionalmente possono prendere fuoco. La nostra nuova batteria non prenderà mai fuoco, nemmeno trapanandola.

Hongjie Dai, professore di chimica a Stanford

Dai e i suoi colleghi descrivono la loro nuova creazione in “Una batteria ricaricabile ultravelocemente agli ioni di alluminio” articolo pubblicato il 6 aprile sull’edizione online di Nature.

L’alluminio è stato a lungo un materiale attraente per quanto riguarda l’impiego nelle batterie, sopratutto per il suo basso costo, la bassa infiammabilità e l’alta capacità di immagazzinamento di energia. Per decenni, i ricercatori hanno tentato invano di sviluppare una batteria agli ioni di alluminio che potesse essere commercializzata. La sfida chiave da vincere consisteva nel trovare materiali capaci di produrre voltaggio sufficiente dopo ripetuti cicli di carica e scarica.

 

 

 

Catodi di Grafite

Una batteria agli ioni di alluminio consiste in due elettrodi: un anodo caricato negativamente fatto di alluminio e un catodo caricato positivamente.

Sono stati sperimentati catodi di diversi materiali. Abbiamo accidentalmente scoperto che una soluzione semplice consisteva nell’utilizzo della grafite, in pratica carbonio. Nel nostro studio, abbiamo identificato alcuni tipi di grafene che ci permettono di ottenere ottime prestazioni.

ha detto Dai.

Per il prototipo, la squadra di Stanford ha assemblato l’anodo di alluminio e il catodo di grafite assieme a un liquido ionico elettrolitico all’interno di un sacchetto ricoperto da un polimero flessibile.

L’elettrolita è in pratica un sale liquido a temperatura ambiente, quindi è molto sicuro.

– Ming Gong studente di Stanford co-autore dello studio

Le batterie di alluminio sono più sicure delle convenzionali batterie agli ioni di litio utilizzate in milioni di computer e cellulari al giorno d’oggi, ha aggiunto Dai.

Le batterie agli ioni di litio possono causare rischio d’incendio

Per fare un esempio, egli ha citato la recente decisione presa dalle compagnie aeree United e Delta di bandire i trasporti di stock di batterie agli ioni di litio sugli aerei passeggeri.

Nel nostro studio, abbiamo realizzato video dimostranti la possibilità di trapanare attraverso il rivestimento esterno della nostra batteria e continuare a farlo senza che ci sia rischio di sviluppare incendi. La batterie di litio possono comportarsi in maniera molto più imprevedibile, su un aereo, nella macchina o anche in tasca. A parte il discorso sicurezza, i nostri maggiori risultati però consistono nelle prestazioni di questa nuova batteria d’alluminio.

Per esempio la sua ricaricabilità ultra-veloce. Chi possiede uno smartphone sà che può richiedere ore caricare una batteria agli ioni di litio. Ma la squadra di Stanford ha riportato “tempi di ricarica straordinari” da meno di un minuto con il prototipo di alluminio.

La durabilità è un altro importante fattore, batterie di alluminio sviluppate in altri laboratori morivano abitualmente dopo appena un centinaio di cicli di carica/scarica. La batteria di Stanford è stata capace invece di durare più di 7.500 cicli senza sperimentare nessuna perdita di capacità.

L’autore ha scritto:

Questa è stata la prima volta dove una batteria agli ioni di litio a carica ultra-veloce è stata assemblata e testata con stabilità oltre svariate migliaia di cicli

In comparazione, una batteria agli ioni di litio abitualmente non supera i mille cicli.

Gong ha poi aggiunto:

Un’altra caratteristica della batteria d’alluminio  consiste nella sua flessibilità. Puoi fletterla e piegarla, ha quindi un’impiego potenziale nei dispositivi elettronici flessibili. L’alluminio oltretutto è molto più economico del litio.

 

 

Applicazioni

In aggiunta ai piccoli dispositivi elettronici, le batterie di alluminio potrebbero venire utilizzate per immagazzinare energia rinnovabile nella rete elettrica, ci dice Dai.

Le reti elettriche necessitano di batterie che possiedano un ciclo di vita molto lungo e che possano rapidamente immagazzinare e rilasciare energia. I nostri ultimi dati non ancora pubblicati suggeriscono che una batteria di alluminio possa venire ricaricata decine di migliaia di volte. E’ invece impensabile la costruzione di immense batterie agli ioni di litio da utilizzare allo stesso scopo.

La tecnologia agli ioni di alluminio offre oltretutto un’alternativa amichevole nei confronti dell’ambiente rispetto alle batterie alcaline usa e getta.

Milioni di consumatori utilizzano batteria AA e AAA da 1.5 volt. Le nostre batterie di alluminio generano circa 2 volt di elettricità. Nessuno ha mai raggiunto una cifra simile con l’alluminio.

Ma ulteriori miglioramenti saranno necessari per riuscira ed eguagliare il voltaggio delle batterie agli ioni di litio, aggiunge Dai.

Le nostre batterie producono la metà del voltaggio prodotto da una tipica batteria agli ioni di litio. Ma migliorando il materiale del catodo potremmo eventualmente incrementarlo assieme alla densità dell’energia immagazzinata. Per il resto la nostra batteria possiede già tutto quel che si potrebbe desiderare da essa: economicità, sicurezza, alta velocità di ricarica, flessibilità e un lungo ciclo di vita. Vedo un promettente futuro per questa nostra nuova batteria. E’ alquanto eccitante.

Altri collaboratori esterni dello studio affiliati a Stanford sono stati gli scienziati Mengchang Lin dell’Istituto Tecnologico di Ricerca Industriale di Taiwan, Bingan Lu dell’Università di Hunan e lo studioso Yingpeng Wu. Interni a Stanford citiamo invece Di-Yan Wang, Mingyun Guan, Michael Angell, Changxin Chen e Jiang Yang; nonchè Bing-Joe Hwang dell’Università Nazionale della Scienza e della Tecnologia di Taiwan.

Il principale supporto per la ricerca è stato fornito dal Dipartimento Statunitense per l’Energia, dall’Istituto Tecnologico di Ricerca Industriale di Taiwan, dal Progetto sul Clima e l’Energia Globale di Stanford, dal ” Precourt Institute for Energy” di Stanford e dal Ministero dell’Educazione di Taiwan.

 

Fonte: news.stanford.edu

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Traduzione a cura di Denis Gobbi

Questo è l’inizio della fine
di Tom Randall

La gara per l’energia rinnovabile ha raggiunto un punto di svolta. Il mondo ora stà aggiungendo più capacità da fonti rinnovabili ogni anno rispetto a carbone, gas naturale e petrolio combinati assieme. E non c’è un possibile ritorno al passato.

Il sorpasso è avvenuto nel 2013, quando il mondo ha aggiunto 143 gigawatt di energia elettrica rinnovabile rispetto ai 141 gigawatt di nuovi impianti brucianti combustibili fossili, secondo un’analisi presentata Martedì al Summit per la Nuova Finanza Energetica di Bloomberg in New York. l divario continuerà ad accentuarsi, e per il 2030 la capacità aggiunta di energia rinovabile sarà superiore di ben quattro volte a quella da fossile.

“Il sistema elettrico si stà spostando sul pulito” afferma durante il suo discorso Michael Liebreich, fondatore di BNEF.

Nonostante il cambiamento nei prezzi di petrolio e gas ci sarà una crescita dell’energia rinnovabile in un’ordine di magnitudine maggiore rispetto a quello di carbone e gas.

 

 

L’Inizio della Fine

Il prezzo dell’energia eolica e solare continua a precipitare, ed è ora in pari se non più economica dell’energia presente in rete in molte parti del mondo. Il solare, la più giovane fonte di energia oggi nell’insieme, contribuisce per meno dell’1% all’attuale mercato dell’energia  attuale ma seguendo il trend di crescita potrebbe diventare il maggiore del mondo entro il 2050, secondo l’Agenzia Internazionale dell’Energia.

La domanda quindi ora non consiste nel chiedersi SE il mondo transizionerà a fonti di energia pulita, ma quanto tempo ci metterà. Nel grafico in basso, BNEF fà previsioni sui miliardi di dollari che necessitano di essere investiti ogni anno per evitare le più dure conseguenze del cambiamento climatico in atto, aventi come riferimento principale l’aumento maggiore di 2° C per quanto riguarda la temperatura media mondiale.

Le linee blu rappresentano gli investimenti richiesti, in miliardi; le linee rosse mostrano invece quanto viene attualmente speso. Dall’inizio della crisi finanziaria, gli investimenti sono scesi ben al di sotto dell’obiettivo, secondo BNEF.
 
 

Gli Investimenti Necessari a Limitare il Cambiamento Climatico

Una versione precedente di questo articolo è stata presentata allo scenario per il solare nel 2050 di IEA come previsione quando era di fatto uno dei vari scenari possibili. L’IEA non produce nessuna previsione per aspettative specifiche oltre i 5 anni, secondo il suo rappresentante Greg Frost.

Fonte: bloomberg.com

 

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Traduzione a cura di Denis Gobbi

Ingegneri biomedici cinesi hanno impiegato del metallo liquido per trasmettere segnali elettrici attraverso alcuni divari tra nervi sciatici danneggiati. Questo fatto prospetta un nuovo trattamento per i danni al sistema nervoso.

Quando i nervi periferici sono danneggiati, la perdita di funzione porta all’atrofia dei muscoli affetti, un drammatico cambiamento nella qualità della vita e, in molti casi, ad una sua corta aspettativa.

Nonostante decenni di ricerca, nessuno è riuscito a giungere a un metodo efficace per ricongiungere i nervi danneggiati. Esistono varie tecniche per ricucire gli estremi insieme o di trapiantare dei nervi nei divari creatisi tra le parti daneggiate.

Il successo di queste tecniche dipende in definitiva dall’abilità dei nervi di ricrescere e risaldarsi insieme. Ma dato che i nervi crescono ad na velocità di un millimetro al giorno, ciò può richiedere un significativo ammontare di tempo, alcune volte anni, per ricreare i collegamenti. E durante questo periodo di tempo i muscoli possono degradarsi irreparabilmente, portando alla disabilità permanente.

Così i neurochirurghi hanno a lungo sperato in un metodo che gli permettesse di tenere i muscoli attivi fintanto che i nervi procedessero alla ricrescita. Una possibilità consiste nel collegare elettricamente gli estremi danneggiati cosicchè i segnali provenienti dal cervello possano comunque passare. Ma come farlo nella pratica?

Jing Liu alla Tsinghua University di Beijing e alcuni suoi colleghi hanno per la prima volta riconnesso dei nervi danneggiati utilizzando del metallo liquido. Non solo, essi affermano che nel condurre i segnali elettrici tra gli estremi danneggiati dei nervi, il metallo supera drasticamente in quanto ad efficienza gli elettroliti salini comunemente usati per preservare le proprietà elettriche di un tessuto vivente.

Gli ingegneri biomedici hanno a lungo tempo adocchiato la lega mettallica liquida composta da gallio-indio-selenio (67% Ga, 20.5% In e 12.5% Se per volume). Questo materiale risulta liquido a temperatura ambiente e si pensa sia totalmente benigno. Di conseguenza, si sono studiati vari metodi di implementazione all’interno del corpo, come fatto ad esempio con l’imaging.

Ora un team di ingegneri biomedici cinesi sostiene che le proprietà elettriche del metallo potrebbero aiutare nel preservare la funzione dei nervi fintanto che essi si rigenerino e hanno portato a termine i primi esperimenti necessari a dimostrare questa via come percorribile.

Jing e la sua squadra hanno utilizzato un nervo sciatico collegato ad un muscolo di un polpaccio prelevato da rane toro. Essi hanno applicato un impulso ad un’estremità del nervo e misurato il segnale una volta raggiunto il muscolo del polpaccio che si contraeva ad ogni sollecitazione.

Hanno quindi tagliato il nervo sciatico e posizionato le due estremità dello stesso in un capillare riempito in alcuni casi con il metallo liquido, in altri con soluzione di Ringer, una soluzione di diversi sali progettata per mimare le proprietà dei fluidi corporei. Hanno quindi riapplicato le pulsazioni e misurato come esse si propagavano lungo il percorso.

I risultati si sono rivelati interessanti. Jing e la sua squadra affermano che le pulsazioni passate attraverso la soluzione di Ringer tendevano a degradare intensamente. Al contrario, le pulsazioni sono passate facilmente attraverso il metallo liquido.

Il segnale misurato elettroneurograficamente del nervo sciatico dissezionato della rana toro riconnesso con metallo liquido dopo la stimolazione elettrica è stato simile a quella del nervo sciatico intatto

– Jing Liu

Per di più,  dato che il metallo liquido viene visualizzato chiaramente ai raggi-X, esso può venire facilmente rimosso dal corpo quando non è più necessario usando una microsiringa.

Ciò consente alla squadra di Jing di speculare sulla possibilità di futuri trattamenti. Il loro obiettivo consiste nel creare speciali condotti per riconnettere i nervi danneggiati che contengano metallo liquido utile a preservare la conduzione elettrica e quindi la funzione muscolare, oltre a contenere una soluzione di crescita per promuovere la rigenerazione dei nervi.

Questa è una possibilità eccitante anche se ancora lontana da qualsiasi tipo di applicazione concreta. Le questioni che  solleva sono numerose. Quanta funzione muscolare può essere preservata in questo modo? Potrebbe il liquido in qualche modo interferire o prevenire la rigenerazione dei nervi? E quanto sicuro è il metallo liquido all’interno del corpo, in particolare in caso di perdite?

Queste sono domande a cui Jing e i suoi collaboratori sperano di rispondere nel prossimo futuro, con sperimentazione animale prima e possibilmente su esseri umani poi.

Ci aspettiamo che questa nuova generazione di materiale collegante per i nervi possa essere importante per la riabilitazione funzionale durante la rigenerazione dei nervi periferici danneggiati e l’ottimizzazione della neurochirurgia nel prossimo futuro.

Quindi è possibile che il metallo liquido possa divenire prossimamente un’importante componente nel trattamento dei danni al sistema nervoso.

Fonte: technologyreview.com

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Un team internazionale di scienziati ha inventato un dispositivo economico in grado di immagazzinare energia solare a livelli di efficienza mai visti prima in questo campo

hydrogen

 

 

Uno dei più grandi problemi dell’energia solare in quanto a rimpiazzo come solida e conveniente alternativa dei combustibili fossili consiste nel cosa fare quando il sole non splende nel cielo. Un team internazionale di scienziati sembra aver trovato una promettente soluzione a questo problema.

Guidati da Michael Graetzel, direttore del Laboratorio di Fotonica e Interfacce al Politecnico Ecole in Svizzera, questa squadra ha creato un dispositivo in grado di catturare energia dal sole e convertirla in idrogeno da essere stoccato per utilizzarlo come carburante o dato in pasto ad una cella combustibile per ricavarne ellettricità immediata.

Chiamato “water-splitter” questo dispositivo viene etichettato come l’ultima grande scoperta nel campo della tecnologia fotovoltaica da Kevin Bullis del MIT’s Technology Review perchè soddisfa tre dei quattro requisiti necessari alla creazione di un congegno pratico. Prima di tutto, è altamente efficiente. E’ infatti costruito con un nuovo tipo di materiale chiamato perovskite, materiale scoperto nel 2009 e capace di assorbire la luce in maniera molto più efficace del silicio: il materiale comunemente usato oggi al suo posto all’interno delle celle fotovoltaiche. Secondo Bullis, può immagazzinare fino al 12,3% dell’energia solare in forma di idrogeno, un dato impressionante dato che i più efficienti convertitori solare-idrogeno si aggirano intorno al 10% di efficienza.

Secondariamente, è economico da produrre in quanto composto solamente da materiali economici. Terzo, questi materiali sono estraibili in quantità, perciò il dispositivo è anche facile da produrre. Sopra alla perovskite, il dispositivo utilizza l’economico nickel e ferro come catalizzatori nei suoi due elettrodi “water-splitter”, uno producente idrogeno mentre l’altro ossigeno quando a contatto con l’acqua.

“Il catalizzatore progettato in lavori precedenti dimostra come l’idrossido di nickel sia un catalizzatore promettente, e aggiungendo il ferro possiamo riuscire a migliorarlo. I ricercatori hanno aggiunto il ferro all’idrossido di nickel formando una struttura a strati, posizionando il catalizzatore sopra una schiuma “porosa”di nickel per icnrementare l’area ove avvengono le reazioni , velocizzandole” ha affermato Bullis.

Il quarto criterio necessario ad un dispositivo per risultare efficace è l’affidabilità, punto su cui sta correntemente lavorando il team. Per ora, il processo mantiene il suo alto livello d’efficienza solo per poche ore prima di cominciare a perderla gradualmente, questo perchè la perovskite si degrada molto più velocemente rispetto al silicio. Ma il team, che include ricercatori da Svizzera, Singapore e Korea, è riuscito fino ad ora ad estendere la sua durata a più di un mese aggiungendo uno strato di carbonio. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Science. Sono ora al lavoro per incrementare ulteriormente questa caratteristica.

Potete vedere il dispositivo in azione qui sotto:

Fonte: technologyreview.com

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