Anche se l’energia solare è rinnovabile e sufficientemente abbondante da soddisfare la crescente domanda energetica dell’Europa, le giornate soleggiate non sono sempre assicurate. Trovare dei mezzi efficienti in termini di costi per stoccare l’energia solare per un “giorno di pioggia” aiuterà a risolvere questo problema.
Questa era la sfida affrontata dal progetto Cochalpec, in parte finanziato attraverso una borsa intra-europea (Ief) Marie-curie dell’Ue, che si è ufficialmente concluso nel maggio del 2015. Il successo del progetto potrebbe aiutare gli Stati membri che devono rispettare la direttiva sull’energia da fonti rinnovabili, che impegna l’Ue a soddisfare almeno il 20 % del suo bisogno energetico totale con le rinnovabili entro il 2020.
La Direttiva specifica degli obbiettivi nazionali relativi all’energia da fonti rinnovabili per ciascun paese, che variano da un minimo del 10 % a Malta a un massimo del 49 % in Svezia. Il punto di partenza del progetto Cochalpec (Development of electrodes based on copper chalcogenide nanocrystals for photo-electrochemical energy conversion) è stato quello di sviluppare, in un modo efficiente e redditizio, dei pannelli solari capaci di produrre una corrente elettrica per scindere le molecole d’acqua in ossigeno e idrogeno (è stato dimostrato che l’idrogeno è una forma sostenibile di combustibile solare).
Anche se il concetto è semplice, finora il costo delle tecnologie per la scissione dell’acqua era stato troppo elevato per arrivare alla commercializzazione. In risposta a questa sfida, il team di Cochalpec ha scoperto un modo per costruire dei pannelli solari efficienti e a basso costo che sono in grado di produrre direttamente idrogeno solare. Il fattore chiave per questa soluzione è stato l’adozione dei cosiddetti materiali 2-D, a volte chiamati materiali a singolo strato, che sono formati da un singolo strato di atomi. Forse il più conosciuto tra i materiali 2-D è il grafene, un singolo strato di grafite che, come altri potenziali materiali 2-D, offre straordinarie proprietà elettroniche.
Produrre grafene per coprire un’area sufficientemente vasta per raccogliere quantità utilizzabili di energia solare non è economico. Il team ha perciò sviluppato un nuovo metodo di fabbricazione efficiente in termini di costi usando il diseleniuro di tungsteno. Una recente ricerca ha suggerito che questo materiale 2-D offre proprietà di conduzione simili al grafene, e potrebbe avere un potenziale come materiale efficiente per convertire l’energia solare direttamente in idrogeno combustibile. Il team del progetto si è poi concentrato sul trovare un modo economicamente vantaggioso di produrre questi pannelli solari a base di diseleniuro di tungsteno.
Questo obbiettivo è stato raggiunto mescolando polvere di diseleniuro di tungsteno con un solvente liquido, che ha trasformato il materiale in sottili fiocchi 2-D. Questi fiocchi sono stati quindi spalmati uniformemente per produrre un film sottile di elevata qualità, che è stato poi trasferito su un pannello plastico di supporto appena progettato. Le verifiche finali sono riuscite a dimostrare che questo metodo efficace in termini di costi potrebbe ottenere elevati tassi di efficienza della conversione da solare a idrogeno. Ciò che fa ben sperare è che il team che sta dietro a questa innovazione è sicuro che il nuovo metodo possa essere portato a un livello commerciale.
Il successo del progetto evidenzia l’efficacia dei finanziamenti Marie-curie Ief dell’Ue, che aiutano i ricercatori disponibili a sviluppare la propria carriera in Europa al di fuori del proprio paese natale. Oltre a mettere assieme delle competenze chiave per lavorare su un progetto specifico, in questo caso il progetto Cochalpec, il finanziamento consente anche agli scienziati europei di ampliare i propri orizzonti e di migliorare le proprie prospettive di carriera.
