La batteria al grafene, una straordinaria invenzione tutta italiana

Roma, 22 gen – In un periodo in cui si parla continuamente di energie rinnovabili e di inquinamento globale è passata purtroppo in sordina la notizia di una rivoluzione epocale nell’ambito dell’elettrotecnica e della chimica e, più precisamente, delle batterie portatili. Oggi giorno, sono utilizzate su scala globale le batterie agli ioni di litio, che presentano però numerose controindicazioni. A cominciare dall’estrazione della materia prima: il litio infatti, oltre a richiedere accortezza nello smaltimento, richiede immense quantità di acqua per essere estratto, che vengono il più delle volte sottratte alle popolazioni che vivono vicino alle riserve (specialmente in Congo, dove è presente la più alta concentrazione di litio del mondo) con tutte le conseguenze sociali ed economiche del caso. Inoltre il catodo che permette a queste batterie di funzionare è composto da cobalto, materiale anch’esso particolarmente inquinante nel processo di smaltimento.

In questo contesto si inserisce il primo prototipo di batteria al grafene, presentato dall’IIT (Istituto Italiano di Tecnologia), prodotto a Genova e presentato al Mobile World Congress di Barcellona nel 2018. Il grafene è un derivato del carbonio scoperto da due ricercatori russi nel 2004 che viene ora prodotto a partire dalla grafite, tramite un processo di esfoliazione brevettato anch’esso dall’IIT (la più grande fabbrica d’Europa si trova a Como). Derivando dal carbonio, il grafene ha un impatto ambientale praticamente nullo ed è possibile smaltirlo nell’ambiente senza alcuna controindicazione, oltre ad una grande lavorabilità: con un solo grammo di sostanza è infatti possibile produrre 2600 metri quadri di fogli. Nello specifico il prototipo italiano è stato prodotto sovrapponendo due fogli di grafite, due membrane porose a base di grafene (dello spessore di un atomo, quindi sottilissime) e una membrana di polimeri imbevuta di un liquido elettrolita. Non occorre quindi alcuna sostanza rara o raffinata e non si arreca alcun danno all’ambiente né nella produzione né nello smaltimento.

Il futuro dell’energia elettrica

Ma i vantaggi non sono solo ambientali. Le normali batterie al litio presentano un tempo di ricarica elevato, in quanto gli ioni, molto pesanti, devono “migrare” da un elettrodo all’altro e ciò richiede tempo. I prototipi di batteria al grafene fin’ora presentati hanno evidenziato un tempo di ricarica di pochi minuti o addirittura secondi, come nel caso del prototipo di supercondensatore al grafene presentato dagli statunitensi della University of Central Florida, in quanto nelle batterie al grafene la ricarica è data dalla sola migrazione degli elettroni, molto più rapidi degli ioni di litio. Un altro grosso problema delle batterie al litio è il loro ciclo di vita: dopo circa 800-1000 ricariche la normale batteria si esaurisce e già dopo 400 ricariche inizia a presentare segni di degradazione. Il fatto costituisce un problema non solo economico ma anche e soprattutto ambientale dato che le batterie esaurite vanno smaltite. Le batterie al grafene finora testate, non hanno invece evidenziato alcun segno di degradazione, neanche dopo 30 mila cicli di ricarica completa, oltre ad avere una durata media della carica di venti volte superiore rispetto alle batterie al litio.

L’unico svantaggio che al momento si può evidenziare è rappresentato dai costi: non esistendo ancora un processo industrializzato di produzione, una batteria al grafene può costare anche 60 volte di più rispetto alla controparte al litio ma, dato l’interesse della ricerca degli ultimi anni è auspicabile pensare che a breve la produzione venga espansa a tutto il mondo. Le future applicazioni sono innumerevoli, dal semplice smartphone, agli elettrodomestici più comuni, rendendo inoltre le auto elettriche un’opzione molto più concreta rispetto ad ora, fino ad arrivare al settore più importante della medicina nell’alimentazione di pacemaker ed altri dispositivi salvavita. Il futuro dell’energia elettrica (e non solo) è già arrivato e l’Italia avanza in prima linea, al di là ed alla faccia di chi ci vorrebbe relegati nell’angolo della mediocrità.

Moreno Mantilli