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Una batteria super-energetica per cambiare il mondo

Dieci anni per cambiare il mondo.
Riccardo Signorelli ci è riuscito, nel suo piccolo. Ma non si ferma
qui: l'obiettivo finale è mandare in pensione il motore a scoppio,
dopo oltre un secolo di onorato servizio. Già ora, comunque, questo
bergamasco di 34 anni sta facendo concorrenza al suo
quasi-conterraneo Alessandro Volta, con un ultra-condensatore ai
nanotubi di carbonio che comincia a rimpiazzare le vecchie, gloriose
batterie.

Nanotubes with Scale

La sua avventura è partita nel 2003,
quando Signorelli entrò nel Laboratory for Electromagnetic and
Electronic Systems del Mit per un dottorato con Joel Schindall, il
mago degli ultra-condensatori. Aveva 24 anni e poteva già contare su
una laurea al Politecnico di Milano, un master all'University of
Texas e un'esperienza di lavoro nel centro ricerche della General
Electric a Schenectady. Il suo pallino era trovare un modo per
immagazzinare l'energia in maniera altrettanto efficace dei
combustibili fossili. Un litro di benzina contiene
35 volte l'energia accumulata in una batteria convenzionale al piombo
e 6 volte quella di una batteria agli ioni di litio, la più usata
nelle auto elettriche di ultima generazione. "In questo
rapporto, chiamato densità energetica, sta tutto il problema dei
veicoli elettrici", ragiona Signorelli. "Quando riusciremo
a raggiungere la stessa densità energetica della benzina, con un
congegno capace di caricarsi istantaneamente come un serbatoio alla
pompa, avremo superato il motore a combustione interna e
l'inquinamento che ne deriva".

Signorelli, sotto la guida
di Schindall, puntò tutto sulle nano-tecnologie e cominciò a
"pettinare" minuscoli nanotubi di carbonio per ottenere
questo risultato, prima all'interno del laboratorio universitario
dove si è addottorato e ora nella sua azienda, FastCap Systems. In
barba alla crisi, la start-up ha già vinto due importanti
finanziamenti dal governo americano. Con quei 7 milioni e mezzo di
spinta iniziale, l'amministrazione Obama ha messo FastCap al centro
dell'attenzione degli investitori privati, tanto che la società è
stata inserita da CnnMoney fra le cinque start-up energetiche da
tenere d'occhio e ora sta ricevendo talmente tante offerte di
finanziamento, da doverne respingere alcune. Così è arrivato
Ulysses, un ultra-condensatore più potente, più economico, più
sicuro e dieci volte più capace dei concorrenti, in grado di
sostituirsi alle batterie in diverse applicazioni industriali, fra
cui gli impianti geotermici, che estraggono il calore dalla terra per
trasformarlo in energia elettrica. Ma la ricerca di Signorelli,
incluso dalla Technology Review del Mit fra i 35 innovatori "under
35" più rilevanti del mondo, non si ferma qui. "Vogliamo
diventare il nuovo standard per i veicoli ibridi, rimpiazzando le
batterie al litio, costose e poco affidabili, con pacchi di
ultra-condensatori, molto più economici e dalla vita più lunga",
spiega.

Un condensatore funziona in base a un
principio fisico, non elettrochimico come le batterie, per cui può
caricarsi e scaricarsi istantaneamente, fino a un milione di volte.
Massima potenza nel minimo lasso di tempo. E quindi possibilità di
caricare in una manciata di secondi qualsiasi apparecchio, dal laptop
alla Smart, infinite volte. Il problema più
difficile da risolvere, nei condensatori, è lo spazio limitato in
cui immagazzinare l'energia. Mentre le batterie accumulano
chimicamente gli ioni carichi di elettricità all'interno degli
elettrodi, i condensatori possono ospitarli solo sulle superfici,
grazie a un campo elettrostatico. Per aumentare la quantità di
energia immagazzinata, quindi, bisogna estendere al massimo le
superfici disponibili. A questo fine, gli ultra-condensatori
utilizzano materiali a elevata porosità. Ma i nanotubi di carbonio
usati da Signorelli funzionano ancora meglio, come un pennello che
assorbe più vernice di una spugna. Le pareti dei tubi sviluppati da
FastCap hanno uno spessore di appena 12 atomi e crescono, come fili
d'erba, alloggiando nei minuscoli interstizi ioni carichi di energia.
In questo modo, si possono accumulare moltissimi ioni in un piccolo
spazio. E siccome la connessione è fisica, non chimica, le
particelle cariche possono staccarsi e attaccarsi quasi
istantaneamente. Il risultato è una struttura ridotta, dotata di
grande potenza. L'ultra-condensatore di FastCap è un cilindretto non
più grande di una pila stilo, ma molto più potente. "Per
poterlo sfruttare nei veicoli, la sfida è ridurre al massimo i
costi, il peso, e aumentarne la robustezza, intesa come abilità a
funzionare in ambienti difficili, sottoposti a sbalzi termici
elevati", spiega Signorelli, che sta già lavorando con alcune
case automobilistiche e conta di lanciare la prima applicazione per
la mobilità elettrica già l'anno prossimo.

Sarà un passo importante,
per il mondo, nella direzione dello sviluppo sostenibile. Ma per
Signorelli non sarà certamente il punto d'arrivo.