“Andiamo a raccogliere il grano…” ritmava una celebre quanto lontana melodia dei tempi andati. Oggi, però la prendiamo a prestito per una nuova raccolta: quella dell’energia.
Con energy harvesting si intende infatti un settore nel quale la ricerca scientifica punta a produrre e non disperdere l’energia con mezzi innovativi. Un settore che sarà sempre più fondamentale.
Partiamo da un semplice dato che ci può far capire l’importanza dell’energy harvesting: secondo l’ufficio ricerche di Statista – portale specializzato nel fornire dati statistici – nel 2025 la base installata totale prevista di dispositivi IoT (Internet of Things) sarà di circa 75,44 miliardi di oggetti “intelligenti”, un incremento quintuplicato in dieci anni.
75 miliardi di oggetti collegati in rete e che avranno bisogno di essere alimentati per funzionare: ovvio che non potrà arrivare ovunque il cavetto della corrente e che, quindi, in qualche modo tutti questi dispositivi dovranno essere in grado di accumulare da soli l’energia necessaria al loro funzionamento.
Per energy harvesting si intende quindi il processo di cattura e di conversione dell’energia dall’ambiente circostante all’elettricità; energia che potrà essere consumata immediatamente o immagazzinata per un uso futuro.
L’energy harvesting funziona sfruttando piccole quantità di energia ambientale, che altrimenti viene dissipata o sprecata sotto forma di calore, vibrazioni, luce ed è, ancora, in una fase nascente di maturità.
Non è certamente la risposta ai problemi energetici ma è fondamentale nei processi di alimentazione dell’elettronica a bassa potenza e, come scritto sopra, con il mercato IoT in rapida espansione rappresenta un enorme potenziale per lo sviluppo di questa tecnologia.
Sono molte le sperimentazioni, anche in Italia: qui di seguito ne elenchiamo alcune delle più interessanti.
Un gruppo di lavoro dell’IIT – Istituto Italiano di Tecnologia di Pontedera (Pisa) – coordinato da Barbara Mazzolai e da Fabian Meder, ha scoperto che le piante possono diventare fonti pulite di energia elettrica.
Le piante, infatti, possono generare, per ciascuna singola foglia, più di 150 Volt, abbastanza per alimentare simultaneamente 100 lampadine Led.
I ricercatori hanno, inoltre, dimostrato che un “albero ibrido” fatto di foglie naturali e artificiali può agire come un generatore di elettricità a partire dal vento.
Nello stesso istituto, questa volta a Torino, il team di ricerca coordinato da Fabrizio Pirri ha progettato il primo prototipo integrato – chiamato “foglia artificiale” – per la conversione diretta dell’anidride carbonica in carburante, attraverso l’energia solare.
Per il funzionamento del prototipo i ricercatori hanno preso spunto dalla fotosintesi clorofilliana delle piante: l’idea alla base dello studio è quella di sfruttare l’anidride carbonica emessa nell’atmosfera come prodotto di scarto di industrie e auto per ottenere un prodotto di alto valore commerciale, basandosi su una risorsa di energia praticamente infinita, come la luce solare.
Ottimizzare l’energia prodotta dai dispositivi fotovoltaici, recuperando la luce sprecata è invece l’obiettivo raggiunto dai ricercatori di Milano-Bicocca. Per rendere più efficienti i dispositivi fotovoltaici, come le celle solari, è necessario sfruttare processi che consentano di recuperare la luce sprecata.
Per risolvere questo problema, il gruppo di Spettroscopia Avanzata di Nanomateriali Funzionali del Dipartimento di Scienza dei Materiali dell’Università degli Studi di Milano-Bicocca guidato dai professori Sergio Brovelli, Francesco Meinardi e Angelo Monguzzi, ha sviluppato una nuova classe di nanocristalli fluroescenti in cui vengono inseriti pochi atomi di oro e sono decorati con cromofori organici.
Questi nanocristalli diventano così capaci di assorbire e manipolare lo spettro solare, trasformando una frazione dei fotoni sprecati i in modo che possano essere utilizzati dai dispositivi.
Molto interesse, infine, il progetto OledWind – cui collaborano Enea e l’azienda campana Materias – che lavora per sviluppare sorgenti luminose organiche, gli Oled (Organic Light Emitting Diode), da integrare in finestre per illuminare gli interni degli edifici in assenza di luce naturale.
Grazie anche all’impiego di materiali economici e sostenibili, i nuovi dispositivi consentiranno di ridurre il costo per l’illuminazione e di migliorare il benessere abitativo delle persone. Insomma, raccogliere l’energia dall’ambiente attraverso forme sempre più evolute ed efficienti di energy harvesting ci consentirà di migliorare la vita di tutti i giorni senza sprecare energia e senza inquinare.
