Il mondo contemporaneo si appoggia pesantemente, forse troppo, sulle batterie agli ioni di litio, utilizzate per alimentare una vasta gamma di dispositivi. A volte si tratta di elettrificazioni del tutto inutili e fini a se stesse, più spesso riguardano tecnologie più importanti come i veicoli elettrici, i computer o i dispositivi medico-sanitari. Nonostante la loro onnipresenza e i vantaggi in termini di densità energetica e portabilità, queste batterie nascondono diversi problemi: innanzitutto l’approvvigionamento delle terre rare necessarie per la loro costruzione implica problemi di sfruttamento umano e delle risorse ambientali, innescando pesanti influenze sull’assetto economico globale; in secondo luogo, sono accompagnate da rischi significativi legati alla loro sicurezza, anche se, bisogna dirlo, sono una parte minima e spesso non vengono maneggiate correttamente.
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Una corretta ricarica
Purtroppo tendiamo ancora a caricare le batterie dei veicoli elettrici come se fossero quelle di un rasoio, ma non dovrebbe essere così. Bisognerebbe innanzitutto leggere il manuale del veicolo, dove dovrebbero anche essere riportate le indicazioni di ricarica; bisognerebbe poi evitare di lasciare attaccata la spina una volta finito il rifornimento e, last but not least, dotarsi di un rilevatore di fumo.
Le nuove batterie ad acqua
Ciò non significa che non vi sia un problema intrinseco in questa tecnologia e non è chiaro se l’aumento delle temperature abbia un ruolo. Nella sola New York City, si sono registrati 267 incendi e 18 morti collegati alle batterie di biciclette e scooter elettrici nell’ultimo anno, evidenziando una problematica urgente legata ai materiali volatili interni. In risposta a questi crescenti problemi di sicurezza, nonché agli ostacoli ambientali e di riciclo associati alle batterie agli ioni di litio, il campo della ricerca energetica si è mosso verso soluzioni innovative. Un team internazionale guidato dal professor Tianyi Ma della RMIT University in Australia sta guidando una rivoluzione con lo sviluppo delle cosiddette batterie ad acqua.
Meno costose, più sicure
Queste nuove batterie sostituiscono gli elettroliti infiammabili tipici delle batterie agli ioni di litio con acqua, eliminando significativamente il rischio di incendi. Inoltre, si avvalgono di materiali abbondanti in natura e meno tossici come magnesio e zinco, rispondendo così non solo alle esigenze di sicurezza ma anche a quelle di sostenibilità e riduzione dei costi. Attualmente, le batterie agli ioni di litio costano tra i 150 e i 300 dollari per kilowattora, mentre le batterie ad acqua potrebbero costare significativamente meno, tra i 20 e i 75. Il processo semplificato e la minor tossicità dei materiali promettono non solo una rivoluzione nella produzione di massa delle batterie ma anche nel loro smaltimento, con possibilità di riciclo più sicure e pratiche.
Inadatte per grosse applicazioni
Nonostante queste eccezionali premesse, le batterie ad acqua presentano degli svantaggi, principalmente legati alla loro inferiore densità energetica rispetto agli ioni di litio. Questo le rende meno adatte per applicazioni che richiedono grandi quantità di energia in spazi ristretti, come i veicoli elettrici a lungo raggio o i dispositivi mobili ad alta intensità energetica. Tuttavia, sono particolarmente promettenti per l’uso in sistemi di accumulo energetico su larga scala, come i parchi eolici o solari, e per applicazioni meno esigenti in termini di spazio e peso, come le e-bike e gli e-scooter. Il lavoro di Ma e del suo team ha però portato significativi miglioramenti, superando ostacoli quali la formazione di dendriti metallici che potrebbero causare cortocircuiti. L’introduzione di un nuovo rivestimento in bismuto ha inoltre migliorato la sicurezza e la durata delle batterie, avvicinandole alla performance delle controparti agli ioni di litio per usi intensivi.
Il lavoro del team di ricerca
Guardando al futuro, il team sta esplorando l’aumento della densità energetica attraverso lo sviluppo di nuovi nanomateriali per gli elettrodi, puntando a rendere le batterie ad acqua competitive non solo in termini di sicurezza e sostenibilità ma anche di capacità energetica. Il magnesio, in particolare, si sta rivelando un candidato promettente, offrendo un’eccellente combinazione di leggerezza, alta densità energetica potenziale e minori rischi ambientali rispetto ai metalli tradizionalmente utilizzati nelle batterie. Altre startup come Alsym stanno sviluppando tecnologie simili con potenziali applicazioni in diversi campi, comprese le e-bike, con piani per la distribuzione di campioni entro fine anno.
Un futuro migliore?
Queste innovazioni non solo promettono di superare i limiti delle batterie agli ioni di litio ma aprono anche la strada a un nuovo panorama di applicazioni energetiche. Dalle case alimentate in modo sostenibile ai dispositivi di intrattenimento, le batterie ad acqua potrebbero diventare una pietra miliare nel raggiungimento di un futuro energetico più sicuro e verde. Con la continua ricerca e lo sviluppo, il passaggio dalle batterie agli ioni di litio a quelle ad acqua potrebbe rivoluzionare non solo il mercato delle batterie ma l’intero settore energetico, rendendo lo stoccaggio e l’uso dell’energia più sicuro, più accessibile e più sostenibile.
Chissà però quando queste promesse di batterie si concretizzeranno in un’ uscita reale sul mercato: per ora non si vede ancora nulla all’orizzonte.
