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Celle solari per sommelier

 By Eniday Staff

Cavare energia elettrica dalle fecce di vinificazione, ovvero dal deposito che si forma dopo la fermentazione del vino. Raccontata così, sembra il tutorial girato da fantasiosi appassionati di bricolage e “Fai da te”. Invece è una cosa molto seria. Tanto da meritare una presentazione ufficiale all’ultima edizione del Vinitaly…

Si chiama CHEERS ed è il progetto lanciato dalla Ca’ Foscari di Venezia e dalle Università di Udine e Malaga insieme all’azienda Vinicola Serena (uno dei maggiori produttori vinicoli dell’area di Conegliano Veneto) per realizzare celle fotovoltaiche innovative. Le celle sono del tipo DSSC (Dye-Sensitized Solar Cell), dette anche celle di Grätzel (dal nome dell’inventore tedesco che per primo le ha messe a punto nei laboratori dell’Università di Losanna) – e il principio di funzionamento copia in parte il meccanismo della fotosintesi clorofilliana.
Il materiale di partenza è un colorante particolare, sensibile alla luce e proveniente da sofisticati processi naturali. Di questi coloranti organici fotosensibili ne esistono a migliaia in natura e i alcuni provengono dalla frutta, soprattutto dai frutti di bosco e dall’uva.
Il funzionamento di una cella di Grätzel è diverso da quello della tradizionale cella al silicio. In quest’ultimo caso, riassumendo all’estremo, i fotoni generano una separazione di cariche elettriche dentro il cristallo di silicio, opportunamente drogato con altri atomi, generando così un flusso di elettroni: ecco l’elettricità prodotta attraverso l’effetto fotovoltaico.
Nel caso delle celle organiche, invece, si parte da una superficie di materiale trasparente e conduttore, sul quale è posto uno strato sottilissimo di nanocristalli di ossido di titanio a loro volta ricoperti da un colorante fotosensibile. Senza entrare nella spiegazione tecnica della composizione della cella, semplificando possiamo dire che quando la luce colpisce le molecole del colorante, queste cedono elettroni allo strato di ossido di titanio, che a sua volta cede elettroni al vetro conduttore sottostante. Basta raccogliere questo flusso di elettroni per ottenere energia elettrica.

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Schema di funzionamento di una cella di Grätzel (Maslisko, Wikimedia)

Semplice… e complicato

Ma allora, perché queste celle solari non hanno ancora trovato una più diffusa applicazione? La risposta sta nei livelli di efficienza e nella selezione dei materiali più adatti. Cominciamo da questo secondo aspetto. Il regno vegetale è pieno di coloranti fotosensibili. Si trovano in ogni frutto, in ogni fiore e in ogni foglia. In quantità variabile, in condizioni di maggiore o minore concentrazione, per cui può essere molto facile o molto difficile estrarli in quantità utile. Una faccenda tanto complicata da richiedere l’intervento dei grandi mainframe dedicati all’intelligenza artificiale. A cimentarsi in questo sforzo, sono stati i ricercatori americani dell’Argonne National Laboratory e gli inglesi dell’Università di Cambridge: dopo aver selezionato 10 mila sostanze candidate a svolgere il ruolo di “acchiappa energia luminosa”, gli “acchiappafotoni”, hanno simulato per ciascuna di esse tanto il processo di estrazione quanto quello di utilizzazione sul vetro conduttore e sull’ossido di titanio. Hanno inserito nei sistemi di calcolo e di modellizzazione tutti i dati e ne è uscito un piccolo gruppo di materiali, i migliori in termini di assorbimento dell’energia luminosa e di utilizzazione pratica. E a vincere su tutti gli altri sono stati i pigmenti estratti dalle fecce del vino, disponibili in grande quantità, e i frutti di bosco, decisamente meno comuni della vite.

Rimane l’altro aspetto per il quale ancora si fatica a diffondere le celle di Grätzel, ovvero l’efficienza. A parità di superficie esposta all’azione della luce ed in pieno Sole, una cella al silicio genera alcune decine di volte più energia di una cella di Grätzel. Ma quando il Sole è coperto i rapporti quasi si invertono e la cella di Grätzel si dimostra capace di generare molta più energia di quella al silicio. Ma non è tutto qui. Le celle a base di pigmenti organici, infatti, potrebbero essere utilizzate anche per immagazzinare energia, sia pure in maniera indiretta e controintuitiva. Se esposta a luce artificiale, a determinate frequenze, infatti, una cella di Grätzel continua a offrire energia elettrica. In questo modo si potrebbe recuperare almeno una parte dell’energia elettrica utilizzata per l’illuminazione pubblica o domestica. E questo partirebbe proprio dai residui della produzione della più nobile delle bevande. È proprio il caso di dire che “non si butta via niente”!

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