Un team di progetto del Stevens Institute of Technology del New Jersey (US) sta lavorando a un nuovo tipo di supercondensatore con elettrodi in biochar.
Uno degli ostacoli maggiori per la diffusione delle fonti rinnovabili è la scarsa disponibilità di sistemi di accumulo energetico economici e a basso impatto ambientale. Ad esempio, i supercondensatori – utilizzabili sia per le batterie delle automobili ibride/elettriche che per i sistemi di accumulo per fonti energetiche rinnovabili e intermittenti – presentano ancora costi molto alti, nonostante il tasso di crescita di questi dispositivi sia avanzato del 20% nell’ultimo anno.
La ragione di questi costi elevati è da ricercare soprattutto nel tipo di materiali impiegati per la realizzazione dei supercondensatori: essi, infatti, sono generalmente costituiti – oltre che da un separatore e da un elettrolita – da due elettrodi di materiale vario (es. alluminio) ricoperti di carbone attivo ad elevata area superficiale. In particolare, i carboni attivi necessari per gli elettrodi sono materiali costituiti prevalentemente da microcristalli di grafite, trattati in modo da presentare una struttura porosa con una vasta area superficiale interna. Queste qualità microstrutturali conferiscono al carbone attivo le caratteristiche di un eccellente adsorbente. La produzione di carbone attivo può avvenire a partire da una vasta gamma di materiali, ma richiede necessariamente l’impiego di processi industriali con impatto ambientale non trascurabile.
Il Biochar, d’altra parte, rappresenta un materiale sostenibile e a buon mercato, in quanto si tratta in pratica di un carbone vegetale ottenuto come sottoprodotto dalla pirolisi di diversi tipi di biomassa vegetale. Di particolare interesse risulta la produzione di biochar a partire da residui/sottoprodotti agricoli: potature, stoppie di mais o grano, lolla di riso, mallo di mandorla, fogliame secco, ecc.
Il gruppo di lavoro del Stevens Institute of Technology Chemical Engineering, guidato dal Dott. Woo Lee, Professore di Ingegneria Chimica e Scienza dei Materiali, ha progettato e realizzato un prototipo di supercondensatore con elettrodi ricoperti di biochar, dimostrando la fattibilità dell’impiego di questo materiale come alternativa al carbone attivo.
Il materiale utilizzato per il prototipo proviene dal processo di pirolisi di scarti di colture agricole e, grazie a un processo brevettato, non contiene metalli ed altre impurità. Il team ha stimato che i costi del biochar sono circa la metà di quelli del carbone attivo, anche perché si tratta di materiale derivante da un processo già comunemente utilizzato nella produzione di energia.