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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

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

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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Traduzione a cura di Denis Gobbi

Negli impianti eolici in Nord America e Europa, eleganti turbine equipaggiate con tecnologia all’avanguardia convertono l’energia del vento in elettricità. Ma, all’interno di queste pale ingegnerizzate modernamente, c’è un cuore di materiale decisamente poco raffinato tecnologicamente parlando: legno di balsa. Come altri prodotti che utilizzano sandwitch di pannelli per raggiungere una combinazione di leggerezza e forza strutturale, le pale delle turbine contengono strisce di legno di balsa dall’Ecuador (che provvede alla soddisfazione del 95% della domanda mondiale di questo materiale) sapientemente allineate. Per secoli, l’albero della Balsa è stato ritenuto pregiato per la sua velocità di crescita (in 5 anni un albero è già pronto per essere abbattuto e lavorato N.d.T.), la sua leggerezza e la sua resistenza rapportata alla densità del legno. Per contro il legno di balsa risulta costoso e le naturali variazioni nella qualità del legno possono essere d’ostacolo nel raggiungere crescenti richieste di precisione in quanto a performance richieste nel campo dell’eolico ed altre sofisticate applicazioni.

A mano a mano che i produttori di turbine aumentano le dimensioni delle pale eoliche – la più grande al mondo ora misura 75 metri, come l’apertura alare di un aereo di linea Airbus A380 – esse devono anche essere ingegnerizzate per mantenersi libere dal bisogno di manutenzione per decine di anni. Per riuscire a soddisfare queste crescenti richieste di precisione, minor peso e consistenza qualitativa, i costruttori stanno ora ricercando nuovi materiali adatti allo scopo da impiegare.

Usando un cocktail di fibre rinforzate con resine epossidiche termoindurenti, combinate con tecniche di estrusione 3d gli scienziati dell'”Harvard School of Engineering and Applied Sciences” (SEAS) e del “Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering” hanno sviluppato un materiale cellulare composito con particolarità senza precedenti riguardo a leggerezza e rigidità. A causa delle sue proprietà meccaniche e del processo di produzione, questo nuovo materiale imita e migliora la balsa e, a detta dei ricercatori, supera anche il miglior polimero e i migliori composti polimerici stampati in 3d attualmente disponibili.

polimerobalsa

Un documento illustrante i risultati del team di ricerca è stato pubblicato online su “Advanced Materials”.

Fino ad oggi, la stampa 3d era stata utilizzata nel campo della termoplastica e delle UV – resine reticolabili – materiali che non sono considerati generalmente utili ingegneristicamente parlando per applicazioni strutturali. “Addentrandoci in una classe di materiali completamente nuova quali gli epossidici, apriamo nuovi vie che porteranno la stampa 3d ad essere efficacemente impiegata nella fabbricazione di strutture ultraleggere” ha affermato Jennifer A. Lewis, professore di Ingegneria Biologicamente Ispirata ad Harvard SEAS. “Essenzialmente, stiamo ampliando i materiali e i possibili campi di applicazione della stampa 3d.”

Il legno di balsa ha una struttura cellulare che minimizza il peso perchè la maggior parte dello spazio che occupa risulta vuoto, solamente le pareti cellulari sostengono il peso strutturale. Ha quindi un alta rigidità e forza specifica.” Spiega Luis, che oltre al suo ruolo ad Harvard è anche un membro facoltoso dell’Istituto Wyss. “Abbiamo preso in prestito quel design dalla natura e ne abbiamo creato un’altro composto ingegneristicamente.”

Lewis e Brett G. Compton, hanno sviluppato inchiostri di resina epossidica contenenti aumentatori di viscosità come piastrine di nanoargilla e un composto chiamato dimetil fosfato e riempitivi quali piccoli “baffi” di carbonato di silicio e fibre di carbonio. Il risultato è un inchiostro altamente fibroso che ha nella sua caratteristica chiave il poter essere facilmente controllato nell’orientamento delle fibre durante l’estrusione.

estrusioneresina

La direzione presa nel depositare il composto ne determina la forza (pensate alla facilità con cui si spezza un pezzo di legno in parallelo lungo le fibre piuttosto che perpendicolarmente contro il grano).

Luis e Compton hanno dimostrato che grazie alla loro tecnica si può ottenere un composto rigido come il legno, dalle 10 alle 20 volte più rigido dei normali polimeri utilizzati dalle stampanti 3d commerciali, e il doppio più forti dei migliori composti attualmente esistenti in questo campo. L’abilità nel controllare l’allineamento dei riempitivi permette a chi li produce di modificarne digitalmente la composizione controllandone la rigidità e tenacità a seconda del design di riferimento.

“Questo rende possibile, per la prima volta, la stampa 3d di strutture a nido d’ape formate da celle rinforzate con fibre” afferma Lorna Gibson, professoressa di scienze dei materiali e ingegneria meccanica al Massachusetts Institute of Technology, nonchè una dei più grandi esperti in composti a celle, seppur non fosse coinvolta in questa ricerca. “Particolarmente significante è il modo in cui le fibre possono venire allineate mediante il controllo della loro proporzione – intesa come lunghezza relativa al diametro – e il diametro dell’ugello utilizzato. Questo segna un importante passo avanti nel design ingegneristico di materiali che simulano il legno, ovunque conosciuto per le sue lodabili qualità meccaniche in rapporto al suo peso.”

“Ottenendo man mano maggior controllo nell’allineamento delle fibre ed imparando ad integrare meglio il loro orientamento in design efficienti possiamo ancora ottimizzare l’efficienza di questo materiale” ha aggiunto Compton, facente parte ora dello staff di ricerca al Laboratorio Nazionale di Oak Ridge.  “Eventualmente, potremmo essere prossimamente capaci di cambiare il grado di allineamento e la composizione delle fibre riempitive in tempo reale durante la stampa.

fibre riempitive

Questo lavoro potrebbe trovare applicazione in molti campi inclusa l’industria automobilistica, dove i materiali leggeri sono una chiave nel raggiungimento di alti standard d’efficienza quanto a carburante consumato. Secondo una stima, tagliando anche solo 110 libbre di peso da ogni autoveicolo nel miliardo di autoveicoli presenti nelle strade del mondo produrrebbe un risparmio di 40 miliardi di dollari ogni anno.

La stampa 3d può trasformare radicalmente la produzione anche in altre vie. Lewis afferma che il prossimo passo consisterà nel testare resine termoindurenti per la creazione di diversi tipi di architettura includendo anche la tecnica di allineamento delle fibre precedentemente spiegata. Questo potrebbe portare in avanzamenti non solo nei materiali strutturali, ma anche nel campo dei composti conduttivi.

Fonte: Seas.harvard.edu

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Traduzione a cura di Denis Gobbi

La regione più ventosa della Germania, Schleswig-Holstein, raggiungerà probabilmente l’autosufficienza energetica da rinnovabili quest’anno. La sua produzione elettrica sarà in grado di soddisfare il 100% del suo consumo.  Schleswig-Holstein ha in progetto di raggiungere fino al 300% di energia generata con rinnovabili. Quest’area per la maggior parte rurale è connessa in una rete che gli permette di vendere gli eccessi di energia ed eventualmente acquistarne da fonti convenzionali quando il vento non è sufficiente a soddisfare il consumo in toto. La piccola regione ha circa 7’000 impiegati nel settore eolico e il costruttore di turbine Vestas ha qui i suoi stabilimenti. Un report di un’associazione eolica tedesca stima per il 2030 una produzione elettrica proveniente da questa fonte pari a 25’000MW su area marina e 4’000/6’000MW su terraferma. L’energia eolica fà così parte della cultura di questa regione che non stupisce la presenza di un programma di Master in Ingegneria del Vento. (La regione in questione confina con la Danimarca a nord ed è situata tra il Mare del Nord ed il Mar Baltico.)

 

Schleswig-Holstein via Shutterstock

 

 

Già 8 anni fà, il 30% dell’energia della regione veniva prodotta tramite energia energia eolica,  i progressi sono stati enormi.

Arrivare al 100% di energia rinnovabile è un traguardo enorme, ma non sarebbe il primo in Germania. Il villaggio di Feldheim produce il 300% dell’energia che consuma da rinnovabili, principalmente  eolico e biogas. (Migliaia di visitatori vi si recano ogni anno per ammirarne le verdi tecnologie.)

Vi sono più di 190 siti di energia pulita in Germania, così tanti che la Guida alle Destinazioni Verdi per turisti è andata in sold-out alla prima edizione. Sarà curioso vedere quanti turisti anche Schleswig-Holstein riuscirà prossimamente ad attirare.

 

Fonte: cleantechnica.com

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