Acqua potabile dal mare, una tecnologia low cost

Si è aperto uno spiraglio in più sulle tecnologie a basso costo per rendere potabile l’acqua marina: nel laboratorio di sintesi inorganica e catalisi dell’Epfl del Politecnico di Losanna, il ricercatore Jeff Ong ha messo a punto una tecnologia per il trattamento delle acque salate che combina i vantaggi di tutte le principali tecniche di dissalazione e ne migliora anche le prestazioni.

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Una nuova tecnologia per i fanghi di depurazione

Meno 55% di acqua e meno 35% di costi di gestione all’anno: sono questi i punti di forza dell’innovativa tecnologia per i fanghi di depurazione sviluppata dal Politecnico di Milano nell’ambito di Sludgetreat, un progetto europeo finanziato con i fondi Horizon 2020 per ricerca e innovazione.

Lo studio è durato 4 anni durante i quali il team di lavoro, coordinato dal Politecnico di Milano, ha realizzato il prototipo di una soluzione per smaltire in modo più sostenibile i fanghi derivanti dal trattamento delle acque reflue civili e industriali.

Le problematiche delle tecnologie tradizionali

Gli attuali impianti che trattano i fanghi derivanti da acque reflue fanno ricorso a tecniche di disidratazione meccanica, che si basano sulla centrifugazione e sulla pressatura a nastro oppure su piastre, che riescono a ridurre in media il contenuto di acqua dal 95-98% al 70-75%.

Il problema sta nel peso residuo: i fanghi derivanti dalla chiarificazione delle acque reflue sono liquidi, quindi maggiore è il loro contenuto di acqua e più alti sono i costi di smaltimento e di trasporto. A titolo di esempio, basti pensare che in Lombardia vengono smaltite 800mila tonnellate all’anno di fanghi, al costo di circa 120 euro a tonnellata.

La nuova tecnologia

Il macchinario messo a punto col progetto Sludgetreat rende più sostenibile l’intero processo di depurazione, grazie a una soluzione tecnologica basata sulla elettro-disidratazione (electro dewatering – EDW), che consente di far scendere contenuto di acqua a circa il 55%.

La nuova tecnologia utilizza il principio della pressa a vite, rendendola più efficace con l’aggiunta di elettrodi ad hoc che migliorano la miscelazione, così il fango perde progressivamente le molecole d’acqua, disidratandosi.
Di conseguenza la massa di fanghi umidi da avviare a smaltimento è ridotta perché è presente meno parte idrica rispetto alle tecniche di disidratazione puramente meccaniche.

Nello specifico, il team di ricercatori ha ideato una macchina in cui l’elettrodo è in movimento e permette la miscelazione rinnovando lo strato di fango secco a contatto con l’anodo con nuovo fango più umido.

I fanghi di depurazione sono costituiti da particelle cariche elettronegativamente, che si possono schematizzare come una sospensione colloidale stabile. Quest’ultima deve essere destabilizzata, cioè bisogna rendere separabili le particelle, dividendo la parte solida dalla parte liquida.

Come? Aggiungendo dei polimeri particolari che hanno il limite di funzionare fino a un certo livello perché oltre non riescono ad agire.

Tuttavia con l’applicazione di un campo elettrico – come avviene nella soluzione messa in campo dai ricercatori – si riesce a separare ancora di più la parte solida dalla parte liquida tramite l’elettrosmosi, un fenomeno che vede un flusso solido caricato negativamente verso l’anodo positivo, dove per compensare lo spostamento del solido verso l’anodo, il liquido si sposta verso il catodo.

I vantaggi

Il macchinario legato al progetto Sludgetreat permette di ottenere dai fanghi di depurazione un maggior quantitativo di parte secca (senza ricorrere all’essiccamento termico), in termini percentuali si arriva a circa il 40%, mentre con i macchinari tradizionali al massimo si raggiunge un 27%.

Ridurre il contenuto d’acqua sotto il 60%, oltre a far abbassare i costi di trasporto, consente l’autosostentamento della combustione, cioè la combustione senza l’aggiunta di combustibile ausiliario. Attualmente questo grado di contenuto di acqua viene raggiunto tramite essiccamento termico; ad esempio, così avviene nel nuovo inceneritore per fanghi di Zurigo.

Questo richiede però molta più energia rispetto alla tecnologia della elettrodisidratazione.
Altro aspetto positivo è quello legato ai consumi energetici, che diminuiscono: ad esempio, per impiegare i fanghi nel cementificio, bisogna essiccare fino ad arrivare a un 10% massimo di contenuto d’acqua, ma un conto è partire da fanghi con una presenza d’acqua del 75%, altro è essiccare fanghi con parte liquida al di sotto del 60%.

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Microfiltri a membrana per depurare il mare

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Il problema dell’inquinamento dei mari è sempre più attuale.

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Il super generatore di vapore passivo dal sole

Non c’è neanche un nome specifico al momento, ma ciò che conta, in casi come questo, è la sostanza. Un team di ricercatori del dipartimento di Ingegneria meccanica del Massachusetts Institute of Technology ha ideato un dispositivo che sfrutta il calore solare per depurare e trasformare l’acqua allo stato liquido in vapore, a una temperatura superiore a 100 gradi Celsius, sfruttando solo l’energia solare.
L’importanza della tecnologia sta nelle applicazioni future, considerando che l’apparecchiatura potrebbe essere utile per ottenere acqua potabile da fonti idriche contaminate, in aree in cui l’accesso all’energia tradizionale è difficile o impossibile, e inoltre potrebbe fungere da sterilizzatore.

Come funziona il generatore di vapore

Questo innovativo macchinario galleggiante viene posizionato sul pelo dell’acqua in una zona assolata: qui, esposto alla radiazione solare, assorbe la componente a lunghezza d’onda corta, grazie a uno strato super efficiente di materiale composto da ceramica e metallo.

L’energia assorbita viene ceduta all’acqua sottostante a lunghezze d’onda più lunghe (come radiazione infrarossa), che hanno il vantaggio di essere facilmente assorbibili dall’acqua, al contrario di ciò che avviene con quelle della luce visibile che la attraversano.
Una volta raggiunto il punto di ebollizione, cioè 100 gradi, il generatore rilascia vapore che si incanala nello strato centrale di schiuma di carbonio, che riscalda ulteriormente il vapore sopra il punto di ebollizione, e finisce poi in un tubo, dal quale l’acqua viene raccolta.
“È un sistema del tutto passivo che si può lasciare all’aperto per produrre vapore. Quest’ultimo lo generiamo con temperature fino a 133 ° C, in un sistema non pressurizzato, solo grazie all’irradiazione solare e allo speciale dispositivo”, si legge nell’articolo che spiega la scoperta, pubblicato sulla rivista scientifica internazionale Nature Communications.

I vantaggi del sistema

La mancanza di contatto tra l’acqua e la struttura è un punto semplice ma di innovazione rilevante perché scongiura il formarsi di incrostazioni che potrebbero comprometterne la funzionalità: un limite comune alle tecnologie galleggianti solari di dissalazione sostenibile e sanificazione precedenti a questa.
Finora si sono prodotti molti assorbitori solari a basso costo da posizionare in acqua per generare vapore. I materiali assorbenti di cui sono costituiti sono vari: si va dalle vernici e alle sospensioni di nano particelle, dalle membrane ad alta porosità ai materiali nano strutturati. Al di là dal materiale utilizzato, però, una caratteristica comune è il requisito del contatto fisico tra il materiale e l’acqua. Questo porta al formarsi di incrostazioni che rappresentano l’ostacolo per eccellenza di tutti gli assorbitori solari a diretto contatto con la superficie dell’acqua.

“Se l’assorbitore rimane a contatto con l’acqua, la temperatura del vapore è bloccata vicino al punto di ebollizione (100 ° C a pressione atmosferica). E questo è un altro limite, considerando che alcune applicazioni richiedono temperature più elevate, come ad esempio nella sterilizzazione, dove gli standard di sicurezza sanitaria richiedono vapore a 121-135 ° C per uccidere i microrganismi patogeni e le loro spore”, si spiega nell’articolo.
“In questo lavoro, dimostriamo che in un dispositivo di evaporazione solare, senza contatto con l’acqua, si può trasferire calore all’acqua sia aggirando il problema di incrostazione dell’assorbitore, sia svincolando la temperatura massima dal punto di ebollizione, senza necessità di pressurizzazione”.
Le applicazioni di questo sistema di riscaldamento passivo sono numerose: a patto che ci sia il sole, potrebbe consentire di sterilizzare strumenti chirurgici, cuocere cibi, desalinizzare l’acqua e generare acqua potabile per usi domestici.

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Le nuove frontiere del tessile: nuovi filati dai cibi

fibre tessili arance

Latte, uva e arance non sono solo alimenti ricchi di sostanze nutritive benefiche, ma rappresentano anche materie prime da cui produrre tessuti a basso impatto ambientale. L’industria tessile più intraprendente lo ha capito, ha investito in innovazione e i risultati non si sono fatti attendere.

Stoffe dalle arance…

Dal sottoprodotto della spremitura industriale degli agrumi – come arance, bergamotto e mandarini – si ricava un filato sostenibile di alta qualità, al momento impiegato nel comparto della moda di lusso. L’innovativo processo made in ItaIy, è frutto della collaborazione tra l’azienda Orange Fiber e il laboratorio di Chimica dei Materiali del Politecnico di Milano. Tutto parte dal pastazzo d’agrumi, cioè il residuo umido che resta al termine della produzione industriale del succo di agrumi e che finora era considerato un rifiuto da smaltire.

Dagli agrumi si estrae la cellulosa che viene poi trasformata in filato e lavorato fino a ottenere lo speciale tessuto dall’aspetto simile alla seta; può essere stampato e colorato come i tessuti tradizionali, usato insieme ad altri filati – come il cotone o la seta – o in purezza.

Solo in Italia ogni anno si producono circa 1 milione di tonnellate di pastazzo, che ha elevati costi di smaltimento per le industrie di succhi.
Orange Fiber rappresenta una soluzione perché trasforma un rifiuto in risorsa, dando una mano all’ambiente e al mondo della moda. Quest’ultimo sta vivendo profonde trasformazioni, sia per quanto riguarda i processi produttivi sia per la scelta di materiali, che devono andare sempre più incontro alle crescenti richieste di sostenibilità dei consumatori, attenti alla qualità e alla tutela della salute e dell’ambiente.

Eco-pelle dalla vinaccia

Rimanendo nel comparto ortofrutticolo, dalla vinaccia, rifiuto derivante dalla lavorazione del vino, si può produrre una sorta di bio pelle. La tecnologia si chiama VegeaTextile e parte dalla spremitura dell’uva e dalla separazione degli scarti. Quest’ultimi sono costituiti da un insieme di graspi, bucce e semi che una volta essiccati si conservano per almeno un triennio. La vinaccia, grazie a dei trattamenti brevettati, viene poi trasformata in tessuto con proprietà tecniche avanzate. Il materiale è utilizzato non solo nell’abbigliamento, ma anche per realizzare accessori, arredo e packaging.

E filo di latte per tessuti idratanti

Il latte non rimane a guardare. Dalla caseina, infatti, si possono ottenere delle fibre sostenibili scoperte negli anni Trenta e tornate di moda di recente. Il filato di latte nasce in Italia da un’idea dell’ingegnere bresciano Antonio Ferretti, il primo a ricavare una fibra dalla caseina, a cui diede il nome di Lanital e sostituì in parte la lana nella produzione dei tessuti, vista l’ingente produzione di latte nel Belpaese in quel periodo.

Negli anni ’60, però, le fibre sintetiche decretarono la scomparsa del Lanital ma oggi grazie all’azienda Due di latte si sta rivalutando la scoperta. La fibra di latte è molto leggera (ha un peso inferiore del 10% rispetto alla seta e del 13% rispetto al poliestere) e fa bene alla pelle, considerando che gli amminoacidi del latte, che restano all’interno della fibra, nutrono e idratano l’epidermide.

Il punto di partenza sono i centri di raccolta degli esuberi di produzione: qui viene recuperato il latte da cui è estratta la caseina che sarà trasformata da proteina alimentare a fibra tessile, sfruttando alcune tecniche di bio-ingegneria. Questo processo comporta un cambio di forma delle molecole della caseina: inizialmente sono come piccole sfere, poi si disaggregano e infine si dispongono su una linea. A questo punto vengono essiccate per diventare polvere da cui parte il processo di filatura a umido, cui segue la tessitura sui macchinari, per ottenere prima il tessuto grezzo e poi quello rifinito.

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Acqua: da contaminata a potabile in pochi minuti

acqua decontaminata

La ricerca scientifica ha portato all’invenzione di super nano filtri in grado di rendere potabile qualunque fonte idrica, il tutto coniugando il basso costo al massimo dell’efficienza. Nessuna magia.

Si tratta di un procedimento che, come illustrato nell’articolo pubblicato sulla rivista scientifica Advanced Functional Materials, sfrutta membrane a flusso ultraelevato a partire dai metalli liquidi.

Grazie all’Australian Research Council Centre for Future Low-Energy Electronics Technologies, che ha finanziato la ricerca, il team di lavoro – composto da studiosi dell’Rmit University di Melbourne e dell’Università del Nuovo Galles del Sud – è partito dalla tecnologia che sfrutta le naturali caratteristiche dei metalli liquidi (con punti di fusione molto bassi) realizzando nano strutture (sia fogli e sia fibre) in ossido di alluminio. Quest’ultime si formano rapidamente aggiungendo dell’alluminio al nucleo del gallio liquido – metallo il cui punto di fusione è di 29,76 °C – a temperatura ambiente.

Un risultato che secondo gli studiosi avrebbe molti campi di applicazione su scala industriale, in settori come elettronica, le membrane, l’ottica e la catalisi.

Come funziona

I minuscoli elementi che si creano sono altamente porosi e filtrano sia gli ioni di metalli pesanti sia gli oli con una velocità 100 volte maggiore della tecnologia a cui attualmente si fa ricorso. Mentre l’acqua passa rapidamente, i composti di ossido di alluminio assorbono i contaminanti (come il piombo e gli altri metalli pesanti) quando presenti nella risorsa idrica che si vuole trattare.

Il metodo sviluppato dai ricercatori può essere utilizzato per ricavare materiali nano strutturati, come fogli ultrasottili, e nano-fibre: forme diverse che hanno caratteristiche diverse, i primi usati negli esperimenti con nano-filtri hanno un’elevata rigidità meccanica, mentre le nano-fibre sono altamente trasparenti.

Economicità e sostenibilità

Andando avanti nello sviluppo di questa scoperta il nuovo nano-filtro potrebbe essere una soluzione super efficace per depurare le acque contaminate a basso costo. Infatti, gli speciali filtri potrebbero essere prodotti a un prezzo di circa 10 centesimi, sostituendo tecnologie che raggiungono anche un centinaio di dollari.

“Fino a oggi, per produrre ossido di alluminio era necessario lavorare l’alluminio a più di 1000 gradi centigradi oppure ricorrere ad altri processi energivori”, spiega Ali Zavabeti, ricercatore presso la Rmit University e co-autore della ricerca. “Ora invece stiamo sperimentando un filtro che si produce anche a 35 gradi”.

Altro vantaggio è il basso impatto ambientale: considerando che il metallo liquido può essere completamente riutilizzato, il processo non genera rifiuti da trattare e smaltire come avviene con i fanghi nei tradizionali impianti di depurazione.

Problematica mondiale dell’acqua potabile

Nel mondo una persona su nove non ha accesso all’acqua potabile sicura ed entro il 2025 metà della popolazione mondiale vivrà in aree soggette a stress idrico. A quantificare il tutto sono i dati della recente edizione del World Water Forum.

I problemi più urgenti collegati alla risorsa idrica riguardano prima la sua qualità e a seguire la quantità. La faccenda è seria: 660 milioni di persone non hanno accesso a fonti di acqua potabile sicura e 2,3 miliardi non dispongono di servizi igienico-sanitari adeguati, di conseguenza la mancanza di igiene è una delle principali cause di mortalità e malattia nel mondo.

Per questo investire in ricerca e sviluppo per implementare le tecnologie di depurazione dell’acqua è fondamentale per salvare la vita a molti e salvaguardare l’ecosistema di tutti.

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Industria conciaria, la via sostenibile

industria conciaaria

L’industria conciaria della pelle può essere anche green. A dimostralo il progetto europeo Lifetan (eco-friendly tanning cycle) che ha messo a punto dei prodotti ecosostenibili a base di scarti di origine naturale, il tutto abbattendo l’inquinamento derivante dalla lavorazione dei pellami, senza inficiarne la qualità, e riducendo del 20% l’acqua utilizzata.

Le innovazioni del progetto Lifetan

Una rivoluzione verde che ha introdotto un’innovazione nel processo di concia, focalizzandosi sulla sostituzione dei prodotti chimici come cloroparaffine, etossilati dinonilfenoli e cromo – utilizzati per le fasi di macerazione, sgrassaggio, tintura, ingrasso e concia – con soluzioni naturali e biodegradabili.

Lifetan è stato finanziato dalla Comunità Europea con oltre 500mila euro ed è nato sulla base dei risultati di cinque studi e ricerche precedenti, che hanno individuato soluzioni sostenibili in singole fasi del processo di concia.
1 Podeba, per la fase di macerazione, ha ideato un agente macerante, ottenuto dal riciclo e dal trattamento ad hoc di letame avicolo, riducendo il contenuto di azoto nelle acque reflue.

Ecodefatting, per la fase di sgrassaggio, ha realizzato dei prodotti sgrassanti a base di scarti dell’industria lattiero-casearia che hanno il vantaggio di essere biodegradabili e privi di sostanze sottoposte a limitazioni di quantitativo (come nonilfenoli e nonilfenolo etossilati).

Oxatan, per la sostituzione del cromo in fase di concia, ha dimostrato che l’ossazolidina combinata con altri agenti di conciatura vegetali o sintetici è una valida alternativa ecologica. La concia tradizionale al cromo, utilizzata nel 90% della produzione mondiale di manufatti in cuoio lavorato, prevede l’impiego di cromo trivalente, sostanza che in certe condizioni si può ossidare generando il cromo esavalente, un agente cancerogeno. Una problematica rilevante considerando che per produrre una sola tonnellata di cuoio, una conceria europea produce circa 50 metri cubi di acque reflue e 700 kg di rifiuti solidi, scarti del processo di produzione dove il cromo è super presente.

Bionad, per la fase di tintura, ricorre all’uso di coloranti più naturali e solubili, privi di sostanze chimiche ausiliarie. I coloranti tradizionali contengono prodotti chimici tra il 10-200% del peso del colorante, con un impatto sul processo di trattamento delle acque reflue di tintura. I coloranti di Bionad, invece, sfruttano la naturalizzazione, ottenuta formando un legame chimico fra un colorante sintetico e lo zucchero del lattosio, creando una nuova specie chimica. In questo modo si può ridurre fino al 90% la quantità di agenti chimici associati all’uso di coloranti per le pelli o eliminarli del tutto.

Ecofatting, per la fase di ingrasso, ha messo a punto dei prodotti ingrassanti a base di derivati di oli naturali, al posto di cloroparaffine a catena corta, sostanze soggette a restrizioni di utilizzo.

Obiettivi raggiunti nella concia ecologica

“L’unione fa la forza”. E il punto di forza di Lifetan è di aver utilizzato in successione i prodotti messi a punto da tutti questi progetti, tracciando una via green per la concia sostenibile. Per i test sono stati scelti i distretti più rappresentativi dell’industria conciaria e cioè quelli italiani e spagnoli, dove è concentrata l’industria conciaria europea, caratterizzata principalmente da piccole e medie imprese.

Combinando questi prodotti alternativi ecologici si sono prodotti oltre 200 campioni di pellami bovini, ovicaprini e di maiali, il tutto con investimenti minimi, considerando che si sono utilizzati attrezzature, bottali e dotazioni strumentali già presenti nelle concerie.

Dal punto di vista dell’impatto ambientale, un primo risultato è collegato alle acque di scarico: con questo processo innovativo sono più biodegradabili rispetto a quelle derivanti dai processi tradizionali, il che implica una maggiore fattibilità del trattamento biologico delle acque reflue. Allo stesso modo, rifiuti, fanghi e sottoprodotti risultano privi di cromo e quindi più semplici da depurare.

“Il processo Lifetan – si legge nelle conclusioni del progetto – riduce drasticamente l’impatto ambientale generato durante il processo di concia e anche alla fine del ciclo di vita della pelle, sia per lo smaltimento finale di scarti di pellami ottenuti durante la lavorazione, sia per lo smaltimento dei prodotti in pelle dopo l’uso.

Le attività del progetto hanno contribuito alla politica ambientale europea anche con la proposta di una innovativa tecnologia di macerazione al gruppo tecnico dell’Integrated Pollution Prevention and Control, in attesa di proporre questa tecnologia nel suo complesso. Inoltre, i prodotti naturali testati sono un esempio di pratiche di economia circolare, in cui uno scarto di un settore viene trasformato in prodotto per il settore conciario, riducendo il fabbisogno di risorse primarie”.

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Nuove batterie a flusso solare, l’energia immagazzinata ha un volto nuovo

nuove batterie solari

Le batterie a flusso solare integrate prospettano nuove soluzioni energetiche per il futuro e sembrano concretizzare una svolta perché assorbono la luce solare, la trasformano in energia e la immagazzinano: il tutto in un unico dispositivo.

La tecnologia, riportata sulla rivista scientifica Chem, è stata ottenuta da un team di ricerca internazionale
dell’università Usa di Wisconsin-Madison e della saudita King Abdullah University of Science and Technology.

Le celle fotovoltaiche

Le celle solari tradizionali hanno l’inconveniente di non immagazzinare l’energia che producono e per usare quella prodotta dagli impianti fotovoltaici durante la notte o nelle giornate nuvolose, bisogna stoccarla ricorrendo ad altre tecnologie. Finora la conservazione dell’energia prodotta ha di fatto rappresentato il grande limite degli impianti solari.

La scoperta del “tutto in uno”

batterie a flusso solare

Fig. 1: Nuove batterie a flusso solare

Le nuove batterie a flusso solare sono innovative celle solari con batterie integrate (SFB solar flow battery), ottenute collegando una cella tandem con semiconduttori del III-V gruppo a una flow battery a base di 4-idrossi-TEMPO.

Il dispositivo funziona sia come una cella solare sia come una batteria, quindi l’energia si può usare immediatamente o conservare per uso futuro. E la rivoluzione sta proprio qui: sono adatte per produrre energia e stoccarla, anche in località non connesse alla rete di trasmissione.

Questa batteria di flusso solare ha tre diverse modalità. Se si ha bisogno di energia nell’immediato, si comporta come una cella fotovoltaica convertendo la luce in elettricità; se non si vuole usare subito l’energia, il dispositivo è in grado conservarla per un uso successivo, assorbendo l’energia solare di giorno e immagazzinandola come energia chimica, per poi rilasciare l’elettricità su richiesta; infine, il sistema può essere ricaricato con energia elettrica proprio come una normale batteria.

Di fatto l’integrazione fotovoltaico-batterie non è una novità assoluta in campo tecnologico, ciò che cambia sono le alte prestazioni raggiunte: un 14,1 per cento di efficienza totale “solar-to-output”.

Ma non finisce qui. Il team di ricerca ha dichiarato di poter raggiungere un’efficienza del 25 per cento utilizzando nuovi materiali solari e nuova elettrochimica – fermo restando – che c’è ancora da implementare il tipo di materiali impiegati e l’architettura complessiva della batteria prima di essere commercializzata su larga scala.

Insomma questa tecnologia – compatta, a basso costo e in grado di competere con le altre soluzioni esistenti sul mercato – potrebbe garantire al fotovoltaico quella flessibilità operativa che finora si ottiene solo utilizzando pannelli fotovoltaici e accumulatori elettrochimici in modo separato.

Prospettive future per il fotovoltaico

Tra le tendenze che influenzeranno il mercato globale del fotovoltaico, evidenziate nell’ultimo rapporto di SolarPower Europe, un punto significativo riguarda la generazione distribuita da impianti FV.

Nel futuro prevale l’ottimismo verso questa produzione energetica a basso impatto ambientale, perché le istituzioni europee concordano su alcuni aspetti cruciali della nuova direttiva per le fonti rinnovabili, tra cui il riconoscimento del diritto di autoprodurre, accumulare e scambiare elettricità con piccoli impianti, senza essere penalizzati da oneri o tasse.

Nello stesso tempo, si sottolinea la promozione di sviluppi tecnologici fondamentali, tra cui spiccano quelli legati a fotovoltaico e batterie integrate.

Il dispositivo messo a punto dal team di ricerca internazionale va in questa direzione: innovative celle solari con batterie integrate in grado sia di utilizzare immediatamente l’energia accumulata, sia di conservarla per un uso successivo.

 

Fonte: Fig.1 https://www.sciencedirect.com

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A combattere lo smog ci pensano le vernici fotocatalitiche

vernici fotocatalitiche

Sono state ribattezzate “vernici mangia smog” grazie alla loro capacità di pulire l’aria dagli inquinanti atmosferici. Tecnicamente si tratta di pitture che sfruttano il processo fotocatalitico del biossido di titanio.

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Oro per uno stoccaggio efficiente dell’energia solare

particelle d'oro per stoccaggio energia solare

La reazione fotocalitica per la produzione di idrogeno dall’acqua è quatto volte più efficiente se si utilizzano piccolissime stelle d’oro.

Alla Rutgers University-New Brunswick, negli Stati Uniti, non possono che essere contenti di questa scoperta che amplia di gran lunga i modi con cui si è sfruttata finora la luce solare e la conoscenza dei materiali avanzati per combattere e contrastare il cambiamento climatico, sempre più problematico.

Energia pulita da acqua e sole

Lo studio, pubblicato di recente sulla rivista scientifica internazionale Chem, è stato portato avanti da un team di ricercatori guidato dall’italiana Laura Fabris, docente presso il Dipartimento di Scienza dei Materiali e Ingegneria della Facoltà di Ingegneria, che ha guidato il lavoro, e Fuat Celik, professore presso il dipartimento di Ingegneria chimica e biochimica della stessa università statunitense.

Le nanoparticelle d’oro a forma di stella, delle dimensioni di pochi milionesimi di millimetro, rivestite con il biossido di titanio (materiale semiconduttore), sono in grado di ricavare idrogeno dall’acqua con un’efficienza quattro volte superiore agli altri metodi utilizzati finora.

Nella pratica tradizionale si fa ricorso alla luce ultravioletta, invece nel nuovo procedimento si sfrutta l’energia della luce visibile e infrarossa (a bassa energia) per smuovere gli elettroni nelle nanoparticelle d’oro e quindi velocizzare la reazione di produzione d’idrogeno dall’acqua.

“Gli elettroni eccitati nel metallo possono essere trasferiti in modo più efficiente al semiconduttore che catalizza la reazione perché si scatena una reazione che produce idrogeno dall’acqua con un’efficienza straordinaria: questo permette di accumulare energia solare sotto forma di idrogeno, che può essere usato come combustibile quando manca il sole”, spiega Laura Fabris.

Le minuscole stelle d’oro assorbono velocemente la luce, trasferendo alcuni degli elettroni generati dai fotoni al biossido di titanio, producendo idrogeno dall’elettrolisi dell’acqua con un’efficienza superiore di quattro volte rispetto al procedimento standard.

“È un primo step, ma avendo capito il materiale e il suo funzionamento si possono ideare materiali innovativi per applicazioni in numerosi campi, che vanno dai semiconduttori all’industria solare, dall’industria chimica alla conversione dell’anidride carbonica”, aggiunge Fabris.

Non dimentichiamo che l’idrogeno è un approvvigionamento energetico rispettoso dell’ambiente e che fa risparmiare risorse. Finora è per lo più ottenuto dal gas naturale o dall’acqua, che viene scissa nei suoi componenti per elettrolisi. Questa nuova scoperta aumenta le potenzialità applicative dell’idrogeno ricavato dall’acqua.

Foto: Ashley Pennington/Rutgers University-New Brunswick

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Celle solari: l’efficienza massima del fotovoltaico è quasi realtà

pannelli fotovoltaici perovskite

L’unione fa la forza. Questo detto calza a pennello nel mondo del fotovoltaico di ultima generazione, dove si sono realizzate delle celle solari in silicio e perovskite che hanno un’alta efficienza di conversione, pari al 25,2 %.

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Depurazione acqua: un nuovo materiale elimina i metalli pesanti

Fe-BTC/PDA

Sono circa un miliardo in tutto il mondo le persone costrette a usare acqua contaminata, con circa 2 milioni di vittime all’anno. Una svolta potrebbe arrivare da un nuovo materiale che rimuove dalla risorsa idrica le sostanze tossiche, rendendola potabile.

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Dal mare l’acqua potabile senza bisogno di elettricità

Saltless è il nome del progetto che con una speciale tecnologia punta a generare più di 100 litri di acqua potabile al giorno, partendo dall’acqua di mare, senza ricorrere all’energia elettrica.

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molecole di anidride carbonica CO2

Buone notizie dal fronte inquinamento. Un gruppo di scienziati ha realizzato il primo sistema catalitico economico per separare l’anidride carbonica in ossigeno e monossido di carbonio, utilizzabili per produrre carburanti sintetici.

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La radio Vhf è fra gli strumenti più diffusi per la comunicazione in mare e, insieme ai cartelli di sicurezza a bordo, è anche un indispensabile strumento per la sicurezza.

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I rifiuti spesso generano valore. È ciò che accade con Podeba, progetto europeo che ha consentito di produrre i primi capi in pelle di qualità con processi e prodotti low cost, il tutto a basso impatto ambientale.

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L’obiettivo è ridurre di due terzi lo spreco di acqua nell’industria alimentare, la soluzione è una membrana nanotecnologica in nylon 6 a basso costo, ma efficace per filtrare batteri e residui nei liquidi. La scoperta è dovuta a due ricerche del Food pilot lab della Libera Università di Bolzano, pubblicate sul Journal of food engineering, rivista scientifica internazionale.

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Bisogna avere rispetto del mare. Il principio vale anche per le imbarcazioni che lo attraversano in lungo e in largo, yacht inclusi. Quest’ultimi stanno diventando sempre più a misura di cliente e in grado di unire funzionalità, bellezza e sostenibilità.

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In Italia è stato brevettato un innovativo sistema per l’automatizzazione degli impianti di depurazione delle acque reflue, che garantisce una maggiore efficienza dei processi biologici di rimozione degli inquinanti e risparmi del 36% sui consumi energetici, a cui si aggiunge il taglio del 15% sui costi di gestione.

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Plastiche vegetali da prezzemolo e caffè

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Il metallo, si sa, è impermeabile all’acqua, ma non finisce qui perché negli Stati Uniti hanno sfruttato una tecnologia laser per realizzare leghe metalliche in grado di respingere l’acqua, tanto da farla rimbalzare.

Gli ideatori sono Chunlei Guo e Anatoliy Vorobyev, scienziati dell’Università di Rochester, la cui scoperta è stata di recente pubblicata sul Journal of Applied Physics, influente rivista internazionale di fisica applicata. Il risultato è frutto di una strada innovativa: al posto di usare i tradizionali rivestimenti chimici per rendere idrofobico il metallo, hanno modificato la struttura nanomolecolare trattando la lega di platino, ottone e titanio con un fascio di luce laser ultraveloce che incide sulla superficie particolari trame formate da strutture con dimensioni nell’ordine del milionesimo di millimetro. “Questo materiale è così idrorepellente, che l’acqua in realtà viene rimbalzata per un paio di volte fino a saltare fuori dalla superficie”, ha spiegato Guo, uno degli autori della ricerca.

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L’energia elettrica ricavata dal mare

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Il sistema che produce energia sfruttando il moto delle onde marine si chiama Wave Energy Converter e, nonostante il nome inglese, è un’invenzione tutta italiana che porta la firma di Michele Grassi, matematico laureato alla Normale di Pisa, che nel 2005 ha iniziato a lavorare alla realizzazione di un generatore in grado di trasformare in elettricità il moto delle onde marine.

La particolarità del generatore sta nel non usare la forza motrice dell’onda sulla superficie del mare, ma la sua propagazione lungo la colonna d’acqua, infatti, il dispositivo è del tutto immerso e di conseguenza oltre a essere invisibile riesce a sopravvivere alle più svariate condizioni marine, incluse le tempeste molto violente.

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La super batteria agli ioni di alluminio

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In California un team di chimici dell’Università di Stanford ha realizzato un nuovo tipo di batteria agli ioni di alluminio, che vanta un basso costo, un ciclo di vita più lungo rispetto alle attuali batterie, tempi di ricarica super rapidi e sostenibilità ambientale.

L’equipe di scienziati, guidata dal ricercatore Hongjie Dai, ha pubblicato lo studio An ultrafast rechargeable aluminium-ion battery sulla prestigiosa rivista scientifica Nature. I risultati promettenti sono arrivati grazie a una tecnica innovativa, infatti nella batteria di Stanford l’alluminio va a formare l’anodo, cioè il polo negativo, mentre il catodo, ovvero il polo positivo, è costituito da un foglio di grafite. I due elementi, poi, sono stati posti in una soluzione di sale liquido a temperatura ambiente – che ha la funzione di conduttore (elettrolita) – all’interno di polimero flessibile.

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Come smaltire l’amianto con il siero di latte

pericolo amianto

La ricetta scientifica è italiana: utilizzando determinati procedimenti chimici l’amianto si può smaltire ricorrendo all’acidità dei metaboliti del Lactobacillus casei, batterio presente nel siero di latte.

Il merito dell’intuizione va al team universitario del professor Norberto Roveri, del dipartimento di Chimica “Giacomo Ciamician” dell’università di Bologna, che ha scommesso su una reazione chimica che riesce a rendere innocuo l’eternit associandolo agli scarti industriali provenienti dai caseifici.

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Glutine: una nuova tecnica rileva anche le tracce minime

Glutine

Da oggi chi è intollerante al glutine avrà meno timore di questa proteina contenuta in molti cereali. La svolta arriva da un nuovo sistema che consentirà di rilevare le più piccole tracce di glutine negli alimenti, con una sensibilità cento volte superiore rispetto alla metodologia attuale.

Nello specifico, i ricercatori di vari Istituti del Cnr (Consiglio nazionale delle ricerche) hanno messo a punto una tecnica basata sull’utilizzo dell’effetto piroelettrico, cioè la formazione momentanea di cariche elettriche di segno opposto, per accumulare su un supporto particolare molecole presenti in tracce, che in questo modo diventano rilevabili con uno strumento di lettura a scansione, come uno scanner in fluorescenza. “Immaginando le proteine di gliadina, principali componenti del glutine, come delle piccole lampadine disperse in un liquido, il nostro metodo riesce ad accumularle su una superficie micrometrica centuplicando il livello di luce rilevabile rispetto a quanto avviene con un dispensatore convenzionale”, spiega Simonetta Grilli dell’Ino-Cnr.

I risultati della ricerca, pubblicati sulla rivista scientifica Nature Communications, sono incoraggianti: la sensibilità di rilevazione è pari a 0.005 parti per milione (ppm) di gliadine, rispetto ai 0.3 ppm delle migliori tecniche finora disponibili, quindi con un miglioramento di circa cento volte.
La scoperta potrebbe essere di grande supporto per l’industria alimentare considerando che nella produzione di alimenti etichettati gluten free si potrebbero rilevare tracce minime di contaminazione al momento non evidenziabili.

Il lavoro, sviluppato nell’ambito di un Progetto di ricerca nazionale finanziato dal Ministero dell’Istruzione, dell’università e della ricerca, si è posto anche un altro obiettivo a breve termine, cioè “di miniaturizzare il sistema di accumulo piroelettrico per renderlo fruibile anche da personale non specializzato, senza ricorrere a lunghe e dispendiose analisi in laboratorio”, sottolinea Pietro Ferraro, responsabile del gruppo di ricerca e direttore dell’Icib-Cnr.

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La seconda vita degli pneumatici usati

Pneumatici usati

Dall’asfalto modificato al rivestimento delle superfici sportive, passando per le applicazioni in campo edile e nell’arredo urbano, senza dimenticare il recupero energetico: si possono riciclare in molti modi gli pneumatici che arrivano a fine vita, quelli cioè che vengono sostituiti quando non hanno più le caratteristiche indispensabili per una prestazione sicura ed efficiente.

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Il bambù per depurare le acque reflue

depurazione bambu

L’invenzione per depurare le acque di scarico in modo ecologico è francese: si chiama Bambou-Assainissement e consiste nello sfruttare le piantagioni di bambù, pianta perenne che ha un elevato potere assorbente.
Tutto nasce qualche anno fa con il progetto Briter-Water Market replication of bamboo remediation of food industry effluent grey water for re-use, finanziato dall’Unione Europea con 720mila euro, che mette sul piatto un sistema di trattamento delle acque innovativo e a basso impatto ambientale.

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Bio polimero dal granchio per sostituire la plastica

granchio

Addio, cara e vecchia plastica. Sembra che in futuro le caratteristiche di versatilità, di resistenza e di leggerezza delle plastiche saranno sostituite da nuovo materiale a basso impatto ambientale: un bio polimero alla chitina, sostanza contenuta nei gusci dei crostacei.

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Depurazione acque reflue: con la bio-elettrochimica si abbattono i consumi

elettrocatalisi
Foto: “Misura della stabilità di un elettrocatalizzatore (catodo in platino)” di Argonne National Laboratory’s. Original uploader was Odie5533 at en.wikipedia. Con licenza Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 tramite Wikimedia Commons

Trattare le acque reflue tagliando i consumi energetici ed economici è possibile: una strada su cui sta investendo l’Unione Europea è la bio-elettrochimica, cioè sfruttare il metabolismo batterico per degradare gli inquinanti organici e produrre in contemporanea energia, idrogeno e sostanze chimiche di alto valore.

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Liquami depurati diventano acqua potabile

I fatti parlano chiaro: nella Silicon Valley, nella contea di Santa Clara, da qualche mese è nato l’Advanced water purification center, il centro di riciclo delle acque reflue con una tecnologia in grado di trasformare i liquami fognari in acqua da bere.

L’investimento è costato la bellezza di 72 milioni di dollari, ma stando ai risultati sembrano essere soldi spesi bene. Il nuovo impianto hi-tech, entrato in funzione durante l’estate, depura efficacemente le acque reflue urbane restituendo acqua potabile al 100%. Come è possibile? Con un sistema ad hoc che combina microfiltrazione, osmosi inversa e raggi ultravioletti.

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Smaltimento dei residui della lavorazione delle olive, il brevetto per estrarre i polifenoli senza inquinare

Olive

È a firma dell’Enea (Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo sostenibile) il brevetto che permette di sfruttare i residui di spremitura della polpa delle olive per estrarre i polifenoli, potenti antiossidanti naturali, senza impattare sull’ambiente.

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Una bio membrana per depurare l’acqua

È danese la tecnologia a basso impatto ambientale per filtrare l’acqua con un metodo naturale: una bio membrana capace di sfruttare il naturale movimento dell’acqua fra le cellule utilizzando delle speciali proteine che facilitano questo processo.

L’inventore si chiama Peter Holme Jensen, biochimico e fondatore della start-up Aquaporin, che insieme ad altri due soci, Claus Hélix-Nielsen e Danielle Keller, è riuscito a inventare un sistema di filtraggio innovativo, tanto che ha vinto l’European Inventor Award 2014.

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Depurazione acqua radioattiva, ecco la tecnologia

Si chiama WoW, wonderful water il macchinario che promette di depurare l’acqua radioattiva trasformandola in acqua pura e buona da bere.
L’invenzione, italiana, è dell’ingegnere elettronico padovano Adriano Marin ed è in fase avanzata, considerato che si sta testando nel sito nucleare di Saluggia, in Piemonte, dopo anni di sperimentazione nei laboratori del Cnr (Consiglio nazionale delle ricerche) e del Lena di Pavia (Laboratorio di energia nucleare applicata).

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