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Una squadra internazionale di ricercatori guidati dall’Università di Tokyo ha scoperto un nuovo materiale che, quando avvolto in un nanotubo genera energia elettrica se esposto alla luce. Se ingrandita e scalata, dicono gli scienziati, la tecnologia potrebbe venire utilizzata in futuri dispositivi solari ad alta efficienza.

 

photovoltaic

Un rendering grafico del nanotubo di disolfuro di tungsteno Immagine: © 2019 Iwasa et al

 

Gli scienziati studiando possibili applicazioni per un nanotubo semiconduttore hanno scoperto che un determinato materiale – composto da disolfuro di tungsteno – esibisce l’effetto fotovoltaico anomalo (BPVE) a un’efficienza molto più alta rispetto ad altri materiali conosciuti per esibire lo stesso fenomeno. La BPVE avviene quando la corrente generata attraverso l’intera struttura del materiale piuttosto che essere affidata a una giunzione tra i materiali.

“Essenzialmente il nostro materiale di ricerca genera elettricità come fanno i pannelli solari, solo in maniera differente. Abbiamo dimostrato per la prima volta che i nanomateriali possono superare un ostacolo che presto limiterà l’attuale tecnologia solare.”

– University of Tokyo professor Yoshihiro Iwasa

Il disolfuro di tungsteno esibisce un effetto fotovoltaico solo quando avvolto in nanotubi. L’effetto fotovoltaico anomalo avviene perchè il nanotubo non è simmetrico e la corrente generata ha una direzione favorita verso cui scorrere. Altri materiali con una simile struttura di “inversione di simmetria rotta” hanno dimostrato di esibire lo stesso effetto ma Iwasa e la sua squadra hanno scoperto che con i nanotubi di disolfuro di tungsteno l’efficienza di conversione si è dimostrata molto più alta.

“La nostra ricerca mostra un intero ordine di magnitudine di miglioramento nell’efficienza di BPVE rispetto alla sua presenza in altri materiali”, ha detto Iwasa. Lo studio è stato pubblicato su Nature.

In teoria, il BPVE potrebbe fornire agli scienziati una strada verso celle solari più efficienti. In ogni caso, l’efficienza dimostrata per ora risulta essere troppo bassa per andare oltre il laboratorio. Iwasa ha oltretutto osservato che scalare questa tecnologia a grandezze significative costituisce una sfida significante.

“Nonostante questo enorme miglioramento, il nostro nanotubo WS2 non può ancora essere comparato al potenziale generato dai materiali con giunzioni p-n. Questo perchè il dispositivo essendo nanoscopico sarà difficile da ingrandire. Ma è possibile, e spero che i chimici siano in grando di raccogliere la sfida”

– University of Tokyo professor Yoshihiro Iwasa

Fonte: pv-magazine-australia.com

 

 

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“Ma le persone hanno bisogno di proteggersi contro gli effetti negativi del sole”

Non importa quanto a prova d’acqua la tua crema solare pretenda di essere, una parte verrà sempre lavata via mentre nuoti nel mare. Mentre questo si dissolve, alcuni dei suoi ingredienti sono noti inquinanti e mettono a rischio tutta la vita marina al di sotto della superficie. Ora un nuovo studio, pubblicato mercoledì sulla rivista Environmental Science and Technology ci mette in guardia su un ulteriore potenziale rischio ambientale.

Secondo l’organismo statunitense National Ocean Service, le sostanze chimiche in questione erano già correlate a stress e morte della barriera corallina, cambiamenti ormonali nei delfini, pattern riproduttivi alterati nei pesci fino ad arrivare a difetti congeniti in cozze e ricci di mare.

Con quest’ultimo studio, condotto dai ricercatori della University of Cantabria e l’Institute of Marine Sciences of Andalusia, si sono scoperte ulteriori allarmanti implicazioni: la crema rilascia quantità significanti di metalli e nutrienti inorganici nelle acque costiere, alcune più velocemente di altre. La luce UV oltretutto può variare la velocità di questo processo.

“Il modello che abbiamo descritto è potenzialmente utile nella comprensione dei rischi associati con la protezione solare rilasciata nell’ecosistema marino costiero”
– Araceli Rodríguez-Romero, Ph.D.

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Le sostanze chimiche delle creme solari sono state da tempo correlate a stress e morte della barriera corallina, cambiamenti ormonali nei delfini, pattern riproduttivi alterati nei pesci fino ad arrivare a difetti congeniti in cozze e ricci di mare.ter a caption

Rodríguez-Romero e colleghi hanno addizionato una crema solare in commercio contenente diossido di titanio a campione di acqua di mare del mediterraneo osservando come le goccioline della lozione rilasciassero metalli e nutrienti nell’acqua. Alcuni composti si sono dispersi più velocemente dopo il trattamento UV,utilizzato per simulare l’esposizione al sole.

Ricerche precedenti avevano già correlato l’Oxybenzone, un comune ingrediente in questi prodotti, a danni subiti dalla barriera corallina e altri impatti nocivi sull’oceano, spronando le amministrazioni locali di Hawaii, Palau e Key West nel vietare completamente questo tipo di creme. Ma le caratteristiche degli altri composti utilizzati sono rimasti un mistero fino alla conclusione di questo studio.

Osservando l’impatto di questi altri composti chimici, i ricercatori hanno scoperto che alluminio, silicio, e fosforo sono quelli che vengono rilasciati più velocemente nell’ambiente in entrambe le condizioni, sia di ombra che di luce. Hanno stimato che in una giornata tipica in spiaggia, i bagnanti potrebbero aumentare la concentrazione di alluminio nelle acque costiere del 4% e di titanio di quasi il 20%.

Altre fluttuazioni sono risultate meno severe, ma i ricercatori avvertono che anche piccoli fluttuazioni di elementi come il fosforo (che normalmente si trova in basse concentrazioni nell’oceano) o il piombo (questo estremamente tossico) possono essere dannose.

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Il danno ambientale derivante dalla dispersione di creme solari potrebbe minacciare il turismo e attività ricreative correlate.

Gli effetti della dispersione della protezione solare sugli ecosistemi marini e sulla salute di nuotatori e bagnanti non sono ancora chiare, ma sappiamo che alte concentrazioni di metalli pesanti sono un pericolo per la salute. I rischi variano da composto a composto, dal grado di esposizione e possono includere disfunzioni ai reni, alle articolazioni, al sistema riproduttivo, cardiovascolare come anche danni acuti e cronici al sistema nervoso centrale e periferico, e non solo.

Dal punto di vista ambientale, livelli eccessivi di metalli e nutrienti inorganici possono dare luogo a cambiamenti drammatici. Queste quantità eccessive rilasciate dalle creme possono causare esplosioni di crescita di alghe, danneggiare il fitoplancton e produrre eutrofizzazione secondo Rodríguez-Romero. Questi fenomeni ambientali possono impattare negativamente sul turismo e attività ricreative correlate a esso, fondamentali per molte economie costiere nel mondo.

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Alternative alle misure tradizionali di protezione dal sole sono il rimanere all’ombra, coprirsi con indumenti che proteggono dal sole come anche l’aumentare delle dosi di antiossidanti nella propria dieta.

Questo studio emerge nel mezzo di un’intenso dibattito in corso sulle creme solari. A maggio, un’altro studio pubblicato su JAMA ha rivelato come tracce di questi composti siano assorbiti nel sangue, facendo insorgere dubbi sulla sicurezza e l’impatto derivante dal loro utilizzo. Lo studio ha dato inizio a un turbinio di discussioni riguardanti i rischi e i benefici delle protezioni.

Per concludere, molti dermatologi, dottori e ricercatori sono d’accordo sulle raccomandazioni da adottare: le creme sono necessarie assieme ad altre precauzioni per godere in sicurezza del sole e prevenire il cancro alla pelle.

I dubbi sorti grazie alla ricerca non devono farti buttare nella spazzatura la tua protezione. I rischi di tumore alla pelle sono conosciuti e i suoi effetti devastanti e diffusi mentre i rischi di esposizione ai prodotti chimici delle creme ancora sconosciuti. Secondo il CDC, tutti dovremmo utilizzare le creme per proteggerci dal sole.

Persino Rodríguez-Romero non raccomanda di interromperne l’utilizzo. “Le persone devono proteggersi contro gli effetti negativi del sole” non esita a dire.
“Gli scienziati che studiano l’ambiente marino e le aziende cosmetiche devono lavorare assieme per creare delle protezioni solari sicure per l’ambiente oltre ovviamente alla salute umana”.

Fonte: Inverse.com

 

 

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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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