In futuro per progettare le batterie potremo evitare tranquillamente l’impiego di materiali inquinanti come il litio o la grafite, utilizzando invece come alternativa gli scarti alimentari, come quelli del riso. Infatti dall’Università del Michigan (Stati Uniti) arriva un nuovo metodo per trasformare la cenere derivata dalla combustione delle bucce di riso in una forma di carbonio capace di quasi raddoppiare la densità energetica delle tradizionali batterie, nonché di offrire un’alternativa più sostenibile e performante rispetto ai materiali sopraccitati.
Batterie a carbonio “duro” fatte di bucce di riso
Facciamo prima un passo indietro. Tempo fa questi ricercatori stavano cercando di abbassare le emissioni di CO2, relative alla produzione di grafite di qualità (semi) alta, usando la biomassa. Già in un loro precedente studio avevano individuato negli scarti del riso una quantità sensibile di silice e carbonio, materiali necessari per produrre anche le batterie per le auto elettriche. Solo di recente, però, hanno scoperto che:
- la silice può essere riutilizzata come silicio per celle solari e altri prodotti;
- la cenere ricavata dalla combustione degli scarti è composta per il 60-70% da carbonio.
In pratica dagli scarti del riso si può ricavare una specie di “grafite naturale”. Si tratta inoltre di un prodotto altamente disponibile, visto che solo gli Stati Uniti producono quasi 10 miliardi di tonnellate di riso all’anno. Con tutta questa abbondanza, non sarà più necessario importare grafite estratta dalla Cina o dal Messico: la cenere del guscio di riso potrebbe anzi fornire un materiale domestico di qualità superiore per la produzione di elettrodi per batterie.
Il carbonio duro delle bucce di riso è più efficiente della grafite
Ma come fa il riso a essere così “energetico”? Secondo i ricercatori, il carbonio ottenuto dalla cenere delle bucce di riso possiede una struttura unica: una matrice di carbonio amorfo con minuscole isole di grafite su scala nanometrica. Questo mix, chiamato carbonio duro, è responsabile delle sue eccezionali proprietà elettrochimiche. Come precisa il professor Richard Laine, co-autore della ricerca pubblicata sulla rivista scientifica Advanced Sustainable Systems:
“Il carbonio duro in cui abbiamo rinvenuto la grafite può essere prodotto tramite combustione perché quando si brucia il carbonio degli scarti di riso, si crea un guscio di silice attorno al carbonio rimanente e lo si cuoce come una torta”.
Test condotti su batterie al litio hanno rivelato che il carbonio duro ottenuto dalle bucce di riso supera sia il carbonio duro commerciale sia la grafite. Un grammo di questo materiale può infatti immagazzinare oltre 700 milliampere-ora (mAh) di carica, quasi il doppio rispetto alla grafite, che raggiunge solo 370 mAh.
Ma oltre a essere potente, questa soluzione offre vantaggi ambientali significativi rispetto alla produzione di grafite sintetica, che genera grandi quantità di CO2. Infatti, ogni tonnellata di grafite produce fino a 10 tonnellate di emissioni di CO2, mentre la combustione delle bucce di riso è considerata carbon neutral. Sempre il professor Laine racconta:
“La CO2 rilasciata durante la combustione delle bucce di riso proviene dalla stessa CO2 che la pianta di riso ha assorbito dall’atmosfera durante la fotosintesi, rendendo l’elettricità prodotta verde e a zero emissioni di carbonio”.
Prospettive future
I ricercatori, in collaborazione con U-M Innovation Partnerships, stanno lavorando per brevettare il processo e trovare partner industriali per portare questa tecnologia sul mercato. Oltre all’Università del Michigan, hanno contribuito al progetto il Karlsruhe Institute of Technology in Germania e la società Wadham Energy, con tanto di supporto finanziario da parte di National Science Foundation e addirittura di Mercedes-Benz Research & Development North America.
Che la casa automobilistica di Stoccarda stia pensando di sviluppare batterie sostenibili al riso? Non c’è dato saperlo al momento, anche se non sarebbe la prima volta che Mercedes-Benz non guardi a soluzioni green per le proprie auto.
