La cosiddetta blue energy, ovvero l’energia che si genera dall’incontro tra acqua dolce e acqua salata, è da anni una delle promesse più affascinanti nel campo delle energie rinnovabili. Un’idea semplice in teoria, complicatissima nella pratica. Ora però un gruppo di scienziati sembra aver trovato il modo di farla funzionare davvero, e i numeri sono piuttosto impressionanti: la potenza generata è circa il doppio o il triplo rispetto alle tecnologie attuali. Non male, per un campo che molti consideravano ancora troppo acerbo per competere sul serio.

Il meccanismo alla base della energia osmotica è noto da tempo. Quando acqua salata e acqua dolce si mescolano, il movimento naturale degli ioni attraverso una membrana produce una differenza di potenziale elettrico. Il problema è sempre stato lo stesso: far passare quegli ioni in modo efficiente e selettivo attraverso i nanopori della membrana, senza perdere troppa energia lungo il percorso. Finora i risultati erano stati modesti, troppo modesti per giustificare investimenti su larga scala.

Il trucco delle molecole lipidiche

Ed è qui che arriva la novità. I ricercatori hanno pensato di rivestire i nanopori con molecole lipidiche, quelle stesse molecole che compongono le membrane delle cellule biologiche. Questo rivestimento crea uno strato d’acqua a bassissimo attrito lungo le pareti dei pori, una sorta di corsia preferenziale per gli ioni. Il risultato è che gli ioni scorrono attraverso la membrana con molta più facilità, mantenendo allo stesso tempo un’elevata selettività ionica. In pratica, passano gli ioni giusti, e lo fanno velocemente.

Il prototipo di membrana sviluppato dal team ha prodotto una potenza dalle due alle tre volte superiore rispetto a quella delle tecnologie attualmente disponibili per la blue energy. È un salto significativo, di quelli che fanno alzare le sopracciglia anche ai più scettici. Perché non si tratta di un miglioramento marginale o di un risultato ottenuto solo in condizioni di laboratorio irrealistiche: l’approccio biomimetico, ispirato cioè a come la natura gestisce il trasporto ionico nelle cellule, sembra avere una solidità concettuale che va oltre il semplice esperimento.

Cosa cambia per il futuro dell’energia osmotica

Va detto con onestà: siamo ancora lontani dal vedere centrali a energia osmotica spuntare alle foci dei fiumi. Le sfide ingegneristiche restano enormi. Produrre membrane di questo tipo su scala industriale, mantenerle funzionanti nel tempo a contatto con acqua di mare reale (che non è esattamente pulita come quella di laboratorio), gestire i costi. Sono tutti nodi ancora da sciogliere.

Però questa scoperta sposta la blue energy un po’ più in là lungo quel percorso che separa un’idea interessante da una tecnologia praticabile. Il fatto che basti un rivestimento lipidico per ottenere un miglioramento così marcato delle prestazioni suggerisce che il margine di ottimizzazione sia ancora ampio. E quando una tecnologia ha margini di miglioramento così evidenti, l’attenzione degli investitori e dei centri di ricerca tende a crescere in fretta.

L’acqua dolce che incontra l’acqua salata è un fenomeno che avviene continuamente, in ogni estuario del pianeta. È energia che va sprecata ventiquattro ore su ventiquattro, sette giorni su sette. Se un giorno la blue energy riuscirà a catturare anche solo una frazione di quel potenziale, il contributo al mix energetico globale potrebbe essere tutt’altro che trascurabile. E questa ricerca, con il suo approccio elegante e i suoi risultati concreti, è forse il segnale più convincente arrivato finora che quella direzione vale la pena di essere esplorata sul serio.

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Quando si parla di transizione energetica, l’idrogeno verde viene spesso presentato come la soluzione definitiva. E in effetti lo sarebbe, se non fosse per un paio di ostacoli piuttosto seri che nessuno ama mettere in primo piano. Costa troppo e, paradossalmente, la sua produzione dipende ancora da sostanze chimiche dannose per l’ambiente. Quelle che vengono chiamate PFAS, le cosiddette “sostanze chimiche eterne”, perché una volta rilasciate nell’ambiente non se ne vanno praticamente mai. Un progetto europeo chiamato SUPREME sta provando a cambiare le cose, e i primi segnali sono decisamente interessanti.

Il punto di partenza è semplice da capire. Oggi il metodo più promettente per produrre idrogeno verde si chiama elettrolisi PEM (dall’inglese proton exchange membrane). Funziona benissimo con le fonti rinnovabili, perché si adatta alle oscillazioni tipiche dell’energia eolica e solare. Il problema? Resta molto più costoso rispetto alla produzione di idrogeno da combustibili fossili. E poi c’è la questione dei PFAS, che l’Unione Europea ha già messo nel mirino con piani di eliminazione progressiva, proprio per i rischi che comportano per la salute e per gli ecosistemi. Insomma, l’idrogeno verde rischia di essere pulito solo a metà.

Un progetto europeo per eliminare le sostanze eterne e abbattere i costi

Ed è qui che entra in gioco il progetto SUPREME, finanziato dall’Unione Europea attraverso il programma CETPartnership (Clean Energy Transition Partnership) e cofinanziato dalla Commissione Europea. A guidare il consorzio è l’Università della Danimarca Meridionale, con la collaborazione della Graz University of Technology (TU Graz) e di altri partner sparsi per l’Europa. L’obiettivo dichiarato nei prossimi tre anni è sviluppare un sistema di elettrolisi completamente libero dai PFAS, più efficiente e con un utilizzo drasticamente ridotto di materie prime critiche come l’iridio.

Merit Bodner, dell’Istituto di Ingegneria Chimica e Tecnologia Ambientale della TU Graz, lo spiega con chiarezza: l’idrogeno viene già usato in quantità enormi come materia prima industriale, dalla produzione di ammoniaca a quella di metanolo, passando per il settore siderurgico. E la domanda è destinata solo a crescere. Se si riesce a eliminare le sostanze nocive dalla filiera produttiva e, contemporaneamente, a portare il prezzo dell’idrogeno verde a livelli competitivi con quello fossile, il passo avanti sarebbe enorme. Non solo per l’industria pesante, ma anche per lo stoccaggio dell’energia rinnovabile in eccesso, un tema che diventa sempre più urgente man mano che eolico e solare conquistano fette maggiori del mix energetico.

Il team della TU Graz ha un ruolo centrale nella valutazione di materiali alternativi ai PFAS già disponibili sul mercato. La domanda chiave è se questi materiali più sostenibili possano reggere il confronto con quelli attuali in termini di durata e prestazioni nell’uso industriale continuo. Nel frattempo, il consiglio scientifico turco TÜBITAK sta lavorando su una nuova generazione di membrane microporose prive di PFAS, pensate specificamente per i sistemi di elettrolisi di domani.

Meno iridio, più riciclo: la sfida dei metalli rari

L’altro fronte caldo riguarda l’iridio, un metallo del gruppo del platino indispensabile nell’elettrolisi PEM ma costosissimo e difficile da reperire. L’Università della Danimarca Meridionale e l’azienda britannica Ceimig, specializzata in metalli e catalizzatori, stanno esplorando strategie per tagliare l’uso di iridio fino al 75 percento. E non si fermano qui: stanno anche sviluppando metodi di riciclo capaci di recuperare circa il 90 percento dell’iridio ancora necessario nel processo.

Il progetto coinvolge anche altri partner con competenze molto specifiche. Il Fraunhofer ISE in Germania si occupa della produzione delle unità elettrodiche a membrana, mentre la società norvegese Element One Energy AS sta progettando un nuovo elettrolizzatore rotante pensato per migliorare le prestazioni complessive del sistema.

Quello che rende il progetto SUPREME davvero rilevante non è solo l’ambizione tecnica, ma il fatto che affronta contemporaneamente i due nodi più critici dell’idrogeno verde: il costo e l’impatto ambientale della produzione stessa. Perché se la soluzione al cambiamento climatico genera a sua volta inquinamento persistente, qualcosa non torna. E finalmente qualcuno sta provando a far quadrare i conti.

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