Gli scienziati della 'Rice University' di Houston (Texas) hanno sviluppato una nuova tecnologia rivoluzionaria
che utilizza nanoparticelle per convertire l’energia solare
direttamente in vapore. Il nuovo generatore di vapore ad energia solare è
stato sviluppato dal LANP, il Laboratorio di Nanofotonica della Rice
University, ed è così efficace che può produrre vapore anche dall’acqua
gelata.
I dettagli di questo nuovo metodo di produzione di vapore
sono stati pubblicati recentemente sulla prestigiosa rivista ACS Nano.
Il prototipo realizzato dagli scienziati ha un rendimento energetico
complessivo del 24% , che potrebbe essere ulteriormente incrementato con
l’affinarsi della tecnologia. Tuttavia, gli inventori del generatore di
vapore solare (Solar Steam) sono convinti che il primo
utilizzo del loro dispositivo non sarà per la produzione di energia
elettrica, ma piuttosto per la depurazione dell’acqua e la
sterilizzazione di dispositivi igienico-sanitari nei Paesi in via di
sviluppo. Negli ultimi anni sono stati realizzati numerosi impianti che consentono
di produrre vapore direttamente dall’energia del sole, grazie
all’impiego di concentratori solari.
Rispetto ai dispositivi conosciuti, questa nuova tecnologia mostra una notevole efficienza grazie alla presenza di nanoparticelle
in grado di catturare la luce solare e convertirla in calore. Se
immerse in una soluzione acquosa ed esposte alla luce del sole, le
nanoparticelle si riscaldano così in fretta da vaporizzare
immediatamente l’acqua che le circonda. Il riscaldamento avviene su
scala nanometrica: le dimensioni delle particelle possono essere
addirittura inferiori alla lunghezza d’onda della luce che le colpisce,
il che significa che per dissipare il calore esse hanno a disposizione
una ridottissima superficie.
Questo intenso riscaldamento consente di
generare vapore localmente, proprio in corrispondenza della
nanosuperficie, in maniera efficiente e del tutto insolita. Per
dimostrare a livello pratico quanto questa generazione di vapore localizzato
possa essere lontana dall’esperienza comune, i ricercatori della Rice
University hanno videoregistrato un esperimento durante il quale la
radiazione solare viene diretta su una provetta contenente la soluzione
di nanoparticelle immersa in un bagno di acqua ghiacciata. Nel video si dimostra che concentrando la luce solare sulla provetta è possibile creare vapore direttamente dall’acqua quasi congelata. Per quantificare i possibili sviluppi tecnologici di questo genere di dispositivo, occorre innanzi tutto ricordare che il vapore è uno dei fluidi industriali più utilizzati al mondo.
Infatti, circa il 90% dell’energia elettrica è prodotta dal vapore, ma
esso è utilizzato anche per sterilizzare i rifiuti sanitari e gli
strumenti chirurgici, per preparare il cibo e per purificare l’acqua.
Per contenere i costi di produzione, la maggior parte del vapore
industriale oggi viene prodotta in grandi caldaie, ma l’efficienza di
questi nuovi generatori di vapore ad energia solare potrebbe consentire
di realizzare processi economici anche su una scala molto più piccola. Le popolazioni dei Paesi in via di sviluppo potrebbero essere le prime a
vedere i benefici del “vapore solare”. Gli studenti di ingegneria della
Rice hanno già creato un’autoclave a vapore solare in grado di sterilizzare strumenti medici e dentali
presso le cliniche che non hanno energia elettrica. Inoltre questo
gruppo di ricerca, guidato dalla Prof.ssa Halas, ha vinto uno dei premi
stanziati dalla Bill&Melinda Gates foundation
per creare un sistema di trattamento dei rifiuti umani utilizzabile su
piccolissima scala in zone prive di fognature ed elettricità. Il “vapore
solare” ha notevoli potenzialità anche perché non richiede una grande
estensione di specchi o pannelli solari per funzionare efficacemente.
Ad esempio, la finestra di luce nell’autoclave dimostrativa è di pochi
centimetri quadrati. Altri usi potenziali del generatore potrebbero
essere individuati nell’alimentazione di sistemi ibridi di aria condizionata e riscaldamento, oppure per dissalazione e la depurazione dell’acqua. La Prof.ssa Halas, capofila del progetto, è uno dei massimi esperti mondiali nel campo delle nanoparticelle fotoreattive,
utilizzabili in svariati settori della medicina, della diagnostica e
della produzione energetica. Forte di questa esperienza, per la
realizzazione di questo generatore di vapore il team di ricerca ha messo
a punto una nanoparticella che reagisce a uno spettro di radiazione
molto ampio, che si estende anche oltre il campo del visibile, in modo
da garantire una grande versatilità d’impiego anche in condizioni non
ideali.
Fonte: http://blog.crit-research.it/?cat=19
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