Le super batterie a base di canapa: meglio del litio e più economiche del grafene

Dagli scarti di lavorazione della canapa si può realizzare oggi un materiale per supercondensatori con prestazioni superiori al grafene. I ricercatori della University of Alberta in Canada hanno presentato i risultati delle proprie ricerche in una conferenza organizzata a San Francisco dall’American Chemical Society e riportati sul sito web in questo articolo e in questo studio.  Proseguono quindi gli studi già citati in questo nostro articolo di Canapa Industriale. I super-condensatori stanno rivoluzionando i sistemi di alimentazione elettrica grazie a materiali super-conduttori come il grafene, e la produzione di questo nanomateriale è costosa quanto importante per l’evoluzione dei dispositivi elettrici ed elettronici. Il Regno Unito ha recentemente avviato un programma di ricerca sul grafene da 50 milioni di sterline, ma oggi sembra ci sia un’alternativa più economica ed ecologica.

La fibra di canapa è costituita per il 70% da cellulosa cristallina. Questa può essere trasformata in nanosheets, elettrodi in lamine sottilissime con grande superficie esposta e alta capacità di trasporto e conservazione dell’energia. I risultati di queste ultime ricerche evidenziano una capacità di raggiungere e mantenere densità energetiche nettamente superiori a quelle dei dispositivi commerciali come le batterie Li-ion a ioni di litio. Nelle applicazioni per batterie, questo si traduce in tempi di ricarica molto inferiori agli attuali standard. Il nuovo materiale risulta efficiente in un intervallo di temperature più elevato e la capacità dei supercondensatori di caricare e scaricare rapidamente l’intera massa di energia li rende fondamentali per l’efficienza delle batterie nei veicoli elettrici, anche per la possibilità di ricaricare le batterie in frenata.

Altro risultato interessante della ricerca riguarda il costo di produzione dei nanosheet di canapa, inferiore a quello di un materiale non rinnovabile come il grafene grazie a processi molto più semplici. All’interno dei centri di ricerca non si vede solo canapa nel futuro di dispositivi elettronici: i ricercatori canadesi hanno condotto altri esperimenti con diversi scarti domestici e dell’industria agricola, realizzando materiali ad alte prestazioni elettriche con torba, gusci di uovo e anche bucce di banana. Gli scienziati hanno compreso le caratteristiche strutturali nella fibra dei diversi materiali organici e tramite processi che chiamano di sintesi idrotermica, simili alla cottura in pentola a pressione, riescono ad ottenere pellicole di nanomateriali con vaste applicazioni per l’industria elettronica.

Secondo il Dottor David Mitlin (nella foto), a capo del gruppo di ricerca dell’Università dell’Alberta, il compito degli scienziati è comprendere quali strutture organiche sono più adatte alle diverse applicazioni. Le bucce di banana possono trasformarsi in blocchi densi di carbonio, che gli scienziati chiamano pseudografite, adatti per le batterie a ioni di sodio. Al contrario, la fibra di canapa può realizzare fogli sottilissimi con una grande area superficiale che determina l’altissima conduttività elettrica e capacità di immagazzinamento necessarie per i supercondensatori.

Stefano Mariani