Istituto Tecnico Commerciale Statale

INTERVENTI PER LA RIDUZIONE DI CO₂ IN SICILIA

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Nel quadro delle misure adottate a livello mondiale per combattere il riscaldamento globale e finalizzate alla riduzione di CO₂ è auspicabile che in Sicilia vengano adottate misure compatibili con il clima e la disponibilità delle risorse.

La nostra regione, ubicata nella fascia definita “ sun belt “ con elevato irraggiamento solare medio annuo, dovrebbe puntare sull’energia prodotta dal sole con una sempre maggiore diffusione di pannelli fotovoltaici per le abitazioni che apporterebbero risparmio energetico e minori costi per il cittadino-utente nonché la diffusione di centrali solari.

Il decreto del mese di marzo 2008 fa si che l’Italia possa puntare su una forte diffusione del solare termodinamico a concentrazione e regioni quali Calabria, Sardegna, Puglia e Lazio hanno firmato con il Ministero dell’Ambiente accordi per la realizzazione di questo tipo di centrali.

 E’ auspicabile che anche la Sicilia firmi un accordo per la diffusione di tali centrali e possa riprendere il Progetto Archimede della centrale ENEL di Priolo e realizzare centrali fotovoltaiche con innovative tecnologie di conversione della radiazione solare che si concretizzano nella utilizzazione di pannelli di nuova generazione.

Una scelta energetica interessante per la Sicilia è altresì la diffusione di energia da biomasse e la produzione di biocarburanti la cui materia prima (legna, residui agricoli e forestali, scarti dell’industria agro-alimentare, specie vegetali coltivate per lo scopo) è ampiamente disponibile.

CELLE FOTOVOLTAICHE E CELLE FOTOELETTROCHIMICHE

 I sistemi fotovoltaici convertono la radiazione solare direttamente in energia elettrica.

Alla base di questa tecnologia sono i materiali semiconduttori  quali silicio, germanio. Attualmente forniscono lo 0,15 per cento dell’energia mondiale prodotta ma la radiazione solare potrebbe fornire una quantità di energia superiore all’attuale consumo globale.

I progressi tecnologici, la diminuzione dei costi e le politiche messe in atto hanno incrementato la produzione di celle fotovoltaiche. Oggi si possono produrre celle solari con diversi materiali, dai tradizionali wafer di silicio cristallino che dominano il mercato alle celle di silicio amorfo a film sottile, a strutture composte da semiconduttori organici o plastici. Le celle di silicio amorfo sono più economiche delle celle di silicio cristallino ma di minore efficienza, con rendimento inferiore al 15-20 per cento raggiunto dalle celle di silicio cristallino attualmente in commercio.

Le celle fotovoltaiche sono oggetto costante di studio per il miglioramento della efficienza energetica e la riduzione dei costi. Il nuovo polo di ricerca sulle tecnologie di conversione fotovoltaica ubicato a Bagheria ha presentato nuovi pannelli leggeri, resistenti ed economici, di materia plastica le cui celle sono basate sulla tecnologia dei polimeri fotovoltaici, film trasparenti stampati su rullo. A differenza dei classici wafer di silicio spessi, fragili e costosi, le nuove celle su film polimerico sono costituite da materiale fotoattivo sottile con flessibilità meccanica e alto grado di trasparenza, che può consentire una facile applicazione a tetti, pareti verticali e vetri di finestra, e con costi di produzione ridotti fino al 90%; si presuppone un costo di 99 cent per watt prodotto.

 Le tradizionali celle di silicio drogato n-p sono relativamente costose poiché il silicio, pur abbondante nella crosta terrestre, ha costi di estrazione molto elevati.

Presentano problemi di riciclaggio con alti costi e impatto ambientale quando, completato il ciclo di funzionamento la cui durata media è trentennale, gli impianti vengono dismessi.

All’inizio degli anni novanta il prof. Michael Gratzel, dell’Università di Losanna, creò le prime celle solari fotoelettrochimiche a pigmenti vegetali funzionanti secondo il principio della fotosintesi; furono testate con scarso successo per la limitata efficienza degli estratti di more californiane utilizzate. Da allora si è cercato di studiare pigmenti vegetali che presentassero una elevata efficienza fotone-elettrone cioè in grado di liberare il maggior numero possibile di elettroni e una efficienza energetica elevata, cioè in grado di produrre una buona potenza elettrica e buon voltaggio.

Il dott. Gaetano Di Marco e il dott. Giuseppe Calogero dell’Istituto per i processi chimico-fisici del CNR di Messina hanno messo a punto una tecnica che utilizza i pigmenti di frutta e ortaggi locali per la realizzazione di celle fotoelettrochimiche con apprezzabile efficienza energetica.

Nelle celle al silicio l’efficienza è del 15% e una cella è in grado di produrre 0,70 volt.

Le celle a pigmenti vegetali realizzate al CNR di Messina hanno una efficienza energetica del 3% che presumibilmente raggiungerà in tempi brevi l’8% e producono 0,30 volt con costi di 30 cent per watt prodotto contro i 4 € del silicio e con completa biodegradabilità e atossicità. Sono stati altresì sperimentati metodi naturali per rendere stabili i pigmenti, che dopo l’estrazione vengono rapidamente ossidati dall’ossigeno atmosferico pervenendo ad una stabilità di quattro/cinque mesi.

Gli studi hanno provato che il succo delle arance moro di Lentini e la buccia delle melanzane “i sita”di Messina (dall’aspetto simile alla seta nera) sono tra i pigmenti naturali più “ elettrici “per la maggiore concentrazione di antocianine, molecole che conferiscono il colore a tali prodotti vegetali.

La cella fotoelettrochimica è una batteria che riproduce il processo di fotosintesi. La radiazione solare colpisce un fotoanodo costituito da vetro conduttore e da uno strato di nanoparticelle di biossido di titanio impregnato di pigmento vegetale. La presenza di una interfaccia di ossido di stagno drogato con fluoro rende il vetro conduttore, l’utilizzo di nanocristalli consente al colorante di legarsi chimicamente al biossido di titanio creando le condizioni per il trasferimento elettronico.

Il pigmento vegetale, eccitandosi, libera elettroni che attraverso un filo conduttore arrivano al catodo di platino o grafite. Da qui vengono attratti da una soluzione elettrolitica di iodio/ioduro che a sua volta rifornisce il pigmento degli elettroni inizialmente ceduti. Così si chiude il circuito elettrico con circolazione di corrente.

I pannelli organici così realizzati possono funzionare, a differenza dei tradizionali, in giornate non soleggiate poiché anche con il sole coperto vengono colpiti dalla radiazione solare (E = hν) determinando l’interazione fotone-elettrone. Inoltre essendo trasparenti possono essere usati come vetrate colorate fonoassorbenti o come elementi decorativi.