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Energia elettrica dal calore prodotto dai rifiuti

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Energia elettrica:  Tommi Tynell della Scuola di Tecnologia Chimica Aalto University, ha messo a punto alcuni materiali termoelettrici in grado di convertire il calore di scarto direttamente in elettricità. Una sorta di materiali termoelettrici ibridi che uniscono le proprietà utili di diversi tipi di materiali.

Il metodo consiste nell'aggiungere strati organici tra strati di zinco in modo da migliorare le prestazioni dei materiali termoelettrici. Gli strati organici hanno un ruolo importante nella riduzione della conducibilità termica, che è molto utile nei materiali termoelettrici.

La realizzazione di materiali termoelettrici più efficienti è una traguardo importante, perché le proprietà fisiche che influenzano le prestazioni dei materiali non sono indipendenti l'uno dall'altro. L'ottimizzazione di un materiale è molto difficile, perché, quando si migliora una caratteristica, altre proprietà possono deteriorarsi  allo stesso tempo.

Il più grande ostacolo nell'ampio utilizzo di generatori termoelettrici è la bassa efficienza di certi materiali termoelettrici attualmente conosciuti. Inoltre, i migliori composti esistenti non resistono alle elevate temperature necessarie e spesso contengono elementi rari e nocivi.

La ricerca di Tynell sui materiali eco-compatibili si è svolta aggiungendo strati su strati di strutture a nanoscala, e esaminando la loro formazione mediante raggi X e dispositivi a infrarossi. Nella ricerca, sono stati usati film sottili di ossido di zinco, perché è uno dei materiali termoelettrico più promettente, grazie anche alla caratteristica di essere ecologico.

E' probabile che avranno un ruolo importante nel futuro sviluppo delle tecnologie energetiche sostenibili.

Tynell combinando uno strato atomico e molecolare con uno strato di deposizione è arrivato alla produzione di una superlattice ibrido composto di composti organici ed inorganici. Il progetto denominato Atomic Layer Deposition è un processo di nanofabbricazione accurato; utilizzato per produrre nanostrutture e un centinaio di nanometri di vari spessori, con strati organici estremamente sottili alternati a spessi strati inorganici.  Sono stati utilizzati tre materiali basici: idrochinone, 4-amminofenolo e 4,4 '-ossidianilina. Tutte le molecole organiche testate sono messe a punto per influenzare le proprietà termoelettriche del film sottile di ossido di zinco.

Tommi Tynell ha realizzato la sua tesi di dottorato nel gruppo di ricerca Accademia Maarit Karppinen, che unitamente al suo team ha studiato i materiali termoelettrici per ben dodici anni . La ricerca avviata da questo gruppo è unica e particolare in quanto è raro utilizzare materiali ibridi nella ricerca termoelettrica. Infatti i gruppi di ricerca nel mondo che si stanno attualmente impegnando a ricercare le proprietà dei materiali ibridi sono molti pochi.

Utilizzando l'energia termoelettrica sarà possibile ridurre la dipendenza del pianeta dalle fonti energetiche tradizionali, perchè il calore residuo inutilizzato è disponibile ovunque: viene prodotto nei processi industriali e anche da tutte le attività casalinghe, dagli scarichi delle automobili e da molte altre fonti. La ricerca di Tynell è finalizzata a sfruttare il calore inutilizzato che sul pianeta viene prodotto casualmente e sprecato.