In un articolo pubblicato dalla rivista scientifica Matter, si rilevano una serie di problemi con le tradizionali batterie agli ioni di litio, ma prima dobbiamo spiegare la struttura di base di una tipica batteria. Nella sua forma più semplice, una batteria comprende un anodo, un catodo e uno strato di elettrolita che collega i due. Quando una batteria fornisce energia, o si sta scaricando, si verifica una reazione di ossidazione: gli ioni carichi vengono rilasciati dal polo negativo della batteria (l’anodo). Questi ioni fluiscono attraverso l’elettrolita al catodo (polo positivo). Sfortunatamente, questo elettrolita di solito non è biodegradabile.
“Sono state prodotte e consumate enormi quantità di batterie, aumentando la possibilità di problemi ambientali“, afferma Liangbing Hu, direttore del Center for Materials Innovation dell’Università del Maryland, autore principale. “Ad esempio, i separatori in polipropilene e policarbonato, ampiamente utilizzati nelle batterie agli ioni di litio, impiegano centinaia o migliaia di anni per degradarsi e aumentare il carico ambientale“.
Non solo questi elettroliti impiegano tantissimo tempo per degradarsi, ma sono anche spesso pericolosi. Molte batterie utilizzano sostanze chimiche corrosive o infiammabili, ma gli scienziati che lavorano a questo nuovo studio hanno trovato un’alternativa. Il chitosano è un materiale biologico derivato dalla chitina. L’autore osserva che “la fonte più abbondante di chitosano sono gli esoscheletri dei crostacei“, inclusi granchi, gamberetti e aragoste, il che significa che il materiale potrebbe provenire dai rifiuti di pesce.
Come funzionerebbero queste nuove batterie
Il chitosano potrebbe essere utilizzato come strato elettrolitico e, una volta completato il suo ciclo di vita, potrebbe essere quasi completamente scomposto dai microrganismi entro cinque mesi, lasciando dietro di sé solo il metallo della batteria. E invece del litio o del piombo, il metallo potrebbe essere lo zinco, che è altamente riciclabile e più abbondante nella crosta terrestre rispetto al litio.
“In generale, le batterie allo zinco ben sviluppate sono più economiche e più sicure“, ha aggiunto il ricercatore. Questo si prende cura degli aspetti ambientali e dei costi, ma queste batterie eco-sostenibili sono migliori anche per un altro motivo. Vari esperimenti hanno scoperto che il prototipo di batteria sviluppato nell’ambito dello studio ha un indice di efficienza energetica del 99,7% dopo 1.000 cicli di batteria, che è di gran lunga migliore dell’efficienza già impressionante del 70-75% di una tipica batteria allo zinco e sostanzialmente identica all’efficienza di quelle al litio.
A causa della loro elevata efficienza, le batterie potrebbero essere utilizzate per immagazzinare energia dalle fonti eoliche o solari e possibilmente anche dai veicoli. Naturalmente, ciò richiederebbe ancora ulteriori sviluppi per garantire che la batteria di un veicolo elettrico possa essere adeguatamente isolata dai microrganismi naturali che la disintegrerebbero, ma questa è una sfida facile.
I ricercatori intendono rendere la batteria ancora più ecologica migliorando il processo di fabbricazione e, sebbene la produzione di massa sia molto lontana, questo è un passo nella giusta direzione.
