Creata una membrana termoelettrica a base lignina in grado di convertire direttamente l'energia termica di scarto in elettricità. Impatto e costi ridotti al minimo
Elettricità dal calore di scarto grazie ai rifiuti del legno
(Rinnovabili.it) – Recuperare calore di bassa qualità (< 100 °C) perso da impianti e processi, per trasformarlo in elettricità è un obiettivo irrinunciabile per la sostenibilità del sistema energetico. A conti fatti esiste un potenziale enorme in termine di perdite termiche sfruttabili ma la raccolta energetica rimane tecnologicamente ed economicamente impegnativa. A dare una mano ci pensa un nuovo studio condotto da ricercatori dell’Università di Limerick, in Irlanda. Il gruppo, in collaborazione con colleghi dell’Università di Valencia, ha dimostrato la generazione di elettricità dal calore di scarto tramite membrane termoelettriche ioniche a base di lignina.
leggi anche Generatori termoelettrici efficienti, Penn State e NREL arrivano al 15,2%
Le membrane termoelettriche ioniche
Il lavoro costituisce un progresso significativo nel campo, nonostante le membrane termoelettriche non rappresentino una vera e propria novità. Nel campo dei materiali termoelettrici, le membrane conduttive ioniche, che sfruttano il movimento degli ioni interni, hanno suscitato parecchia attenzione. Merito della loro capacità di fornire grandi tensioni con piccole differenze di temperatura.
Studi precedenti avevano dimostrato questa tecnologia utilizzando polimeri sintetici o cellulosa proveniente da legno. Tuttavia nel primo caso si deve fare i conti con efficienze di conversione basse e costi spropositati. Nel secondo invece, nonostante le buone performance, le membrane derivate dalla cellulosa risultano morbide e soggette a rotture se compresse.
La nuova ricerca ha creato membrane termoelettriche a base di lignina, il polimero organico che dà la resistenza alle cellule vegetali, facilmente reperibile negli scarti di legno. Tra tutte le combinazioni sperimentate dal team, la membrana comprendente il 69,2% in peso di lignina e con un “pizzico” di idrossido di potassio, ha mostrato una conduttività ionica relativamente più elevata (51,5 mS/cm) e un notevole coefficiente di Seebeck ionico (l’indice dell’effetto termoelettrico) di 5,71 mV/K.
Perchè è importante recuperare calore di bassa qualità
Recuperare il calore di bassa qualità spiega il professor Maurice N. Collins, coautore della ricerca, significa avere a disposizione una vasta gamma di fonti, come il calore industriale di scarto, le perdite dei sistemi isolanti, i gradienti termici oceanici, la fermentazione della biomassa e calore solare. “Nonostante il suo potenziale, l’utilizzo di energia termica di bassa qualità […] è risultato impegnativo a causa della mancanza di tecnologie economicamente vantaggiose .La nostra ricerca esplora l’uso di membrane termoelettriche ioniche ricavate dalla lignina, un sottoprodotto sottoutilizzato nell’industria della carta e della pasta di legno, offrendo una soluzione sostenibile”. la ricerca è stata pubblicata su Advanced Functional Materials (testo in inglese).
leggi anche ElectraTherm per la produzione di energia elettrica da calore di scarto a bassa temperatura
