I recenti studi sulle soluzioni energetiche sostenibili hanno portato progressi nel nostro modo di alimentare le reti di trasporto, di abbattere le emissioni di anidride carbonica associate al riscaldamento di abitazioni, uffici e luoghi pubblici e di migliorare le prestazioni e la riciclabilità dei veicoli elettrici.

Accanto ai vantaggi ambientali associati al progressivo superamento dei veicoli diesel e a benzina, tra cui l’enorme riduzione delle emissioni di anidride carbonica prodotte dal settore dei trasporti, si stanno costantemente perfezionando le tecnologie di propulsione dei veicoli elettrici, ancora relativamente nuove, per rendere più sostenibili anche gli elementi all’interno delle batterie.
Attualmente, le batterie dei veicoli elettrici possono durare fino a 15 anni, benché quelle di Tesla siano garantite solo per otto. Uno dei problemi principali è che il processo di produzione richiede una grande quantità di risorse. Sono formate da numerosi pacchi di batterie agli ioni di litio, ognuno dei quali contiene litio, grafite, allumino, cobalto, manganese e nichel. Si tratta di materiali che, oltre a essere piuttosto rari sulla superficie terreste, rendono le batterie difficili da riciclare.
Uno studio condotto dall’Università di Birmingham (Regno Unito) ha evidenziato che "il milione di veicoli elettrici venduti nel Regno Unito nel solo 2017 genererà 250.000 tonnellate di rifiuti da batterie usate — presumibilmente tra l’inizio e la metà degli anni ’30 del XXI secolo". Considerando che il parco elettrico circolante è in rapida crescita — nel 2018 le vendite mondiali di veicoli elettrici sono ammontate a circa 2,1 milioni di unità, pari a un incremento del 64% rispetto al 2017 — nei prossimi due decenni andremo incontro a un incremento esponenziale di batterie esauste.
Un altro rischio, se non si faranno passi avanti per prolungare la durata delle batterie e migliorarne il riciclo a fine vita, è che la rivoluzione dei veicoli elettrici possa creare una carenza di cobalto a livello mondiale. Alla luce di queste problematiche di sostenibilità, in tutto il mondo sono in corso vari progetti di ricerca e sviluppo volti a trovare possibili soluzioni.
La casa automobilistica Nissan riutilizza le batterie non più fruibili dai veicoli elettrici come fonte di energia indipendente per le utenze elettriche dei suoi carrelli/tenda. Un altro progetto è quello della Northumberland Water, società britannica attiva nella distribuzione dell’acqua, che impiega le batterie usate dei veicoli elettrici per immagazzinare l’energia solare generata nei suoi impianti di dissalazione e trattamento idrico.
Tra i produttori di batterie, Aceleron ha creato quella che definisce la batteria agli ioni di litio più sostenibile mai realizzata, in cui i singoli elementi, non essendo incollati o saldati insieme, possono essere sostituiti separatamente in base alla durata di ognuno. I pacchi batteria sono tenuti insieme per compressione, una tecnica costruttiva che rende possibile sia la riparazione che il rinnovo dei singoli elementi.

Alla fine dell’anno scorso, all’aeroporto inglese di Gloucestershire, Rolls Royce ha presentato l’aereo più veloce del mondo a propulsione completamente elettrica nell’ambito dell’iniziativa ACCEL (da “Accelerating the Electrification of Flight”), un progetto che si propone di accelerare l’elettrificazione del trasporto aereo. Il velivolo elettrico dovrebbe entrare in servizio nella primavera del 2020 con l’obiettivo di raggiungere la velocità record di 300 miglia orarie.
ACCEL sarà alimentato dal pacco batterie con la maggiore densità energetica mai assemblato per un velivolo, contenente 6.000 celle aggregate in modo da ridurre il più possibile il peso e massimizzare la protezione termica. Una singola carica sarà sufficiente per percorrere 200 miglia, l’equivalente di un volo da Londra a Parigi.
Lo sviluppo di ACCEL rientra nell’obiettivo più ampio dell’azienda di elettrificare il settore dei trasporti. Nella stessa ottica si colloca la collaborazione con Widerøe, la più grande compagnia aerea regionale scandinava, con cui si punta a rendere disponibili almeno 30 aerei passeggeri elettrici entro il 2030.
A livello mondiale, sono oltre 200 i progetti di elettrificazione aerea attualmente allo studio. Molti di questi vengono condotti in Europa e includono il CityAirbus, un mezzo aereo a quattro posti in grado di decollare e atterrare verticalmente, che ha effettuato il suo primo test di volo legato a maggio 2019 a Donauworth, in Germania.
La maggior parte dei velivoli elettrici attualmente in fase di sviluppo sono taxi aerei urbani, in quanto la tecnologia non è né abbastanza avanzata, né sufficientemente competitiva in termini finanziari per fornire la potenza richiesta per voli commerciali di trasporto passeggeri con maggiori capacità. Come Rolls Royce, tuttavia, molti analisti del settore sono convinti che questo obiettivo diventerà raggiungibile nel prossimo decennio.

Alla fine dello scorso decennio, l’Università inglese di Keele ha avviato la sperimentazione di un nuovo approccio più ecologico ai sistemi di riscaldamento. Si tratta del primo tentativo di iniettare idrogeno privo di carbonio in una rete del gas per il riscaldamento di abitazioni e altri edifici. Il programma, denominato HyDeploy, rientra nell’obiettivo del governo britannico di azzerare le emissioni nette entro il 2050.
Durante la fase pilota, l’Università di Keele inietterà fino al 20% (in volume) di idrogeno nella rete di gas naturale esistente, che fornisce riscaldamento a 100 abitazioni e 30 edifici della facoltà. Se al termine dei 10 mesi di sperimentazione il programma darà esito positivo, nei prossimi anni saranno avviati due progetti su scala più ampia nel Regno Unito per valutare l’efficacia della tecnologia su reti e sistemi di energia differenti.
Se i risultati saranno quelli attesi, gli studiosi ritengono che l’idrogeno possa diventare un elemento importante nel futuro mix di fonti energetiche del paese per abbattere le emissioni di anidride carbonica. Attualmente, un terzo delle emissioni di CO₂ e metà del consumo di energia del Regno Unito provengono dal riscaldamento di edifici residenziali e commerciali. Va da sé che questa sperimentazione viene seguita con grande interesse da tutto il mondo industriale, accademico e governativo del paese.
Le tre innovazioni qui descritte rappresentano solo una parte infinitesimale della miriade di progetti di ricerca in corso in tutto il mondo che hanno l’intento di rendere più sostenibile il nostro futuro.

Giornalista specializzata in storie su energie rinnovabili, cambiamenti climatici, smart cities, sostenibilità e urbanizzazione.