Le nuove frontiere di energia e sostenibilità sono nella ricerca scientifica

Mentre il mondo è in attesa di capire quali saranno le mosse del neo presidente degli Usa Trump sulle politiche sul clima, c’è chi lavora quotidianamente per sviluppare idee innovative per un uso migliore delle fonti energetiche promuovendo la ricerca scientifica e i temi della sostenibilità.

La ricerca e la valorizzazione dei ricercatori sono fondamentali, soprattutto per chi, come Eni, ha una grande fetta di responsabilità nel disegnare un futuro sostenibile perché leader nel settore energetico e nell’oil and gas. Per questo, il cane a sei zampe ha istituito nel 2007 Eni Award, premio divenuto nel corso degli anni punto di riferimento a livello internazionale per la ricerca nei campi dell’energia e dell’ambiente.

Di protezione dell’ambiente si occupa ormai da anni il professor David Milstein, oggi direttore del Kimmel Center of Molecular Design presso il Weizmann Institute of Science, in Israele. Attraverso la ricerca interdisciplinare “Reazioni catalitiche innovative, efficienti ed ambientalmente compatibili, alternative agli attuali processi inquinanti”, che gli è valsa il premio, il professore ha migliorato l’efficienza energetica di diverse reazioni della chimica e della farmaceutica, riducendo anche la formazione di sottoprodotti indesiderati (rifiuti, ndr). Milstein ha sviluppato reazioni innovative, ad alto valore ambientale, catalizzate per mezzo di complessi metallici progettati ad-hoc, che avvengono in condizioni moderate e senza produzione di scarti, utili pertanto sia nell’ambito della sintesi chimica che in quello dell’energia sostenibile.

Ma c’è anche chi ha sviluppato nuovi processi per l’uso del gas naturale come fonte energetica a ridotte emissioni di gas serra. Si tratta del viennese Johannes Lercher, che con il suo team di ricercatori ha esplorato aspetti fondamentali delle reazioni che avvengono sulla superficie e nei pori dei catalizzatori solidi così da comprenderne le fasi. I materiali sviluppati hanno mostrato attività catalitiche (fenomeni chimici attraverso i quali la velocità di una reazione subisce variazioni per l’intervento di un’altra sostanza, ndr) di grande rilievo, aprendo la strada a possibili future applicazioni industriali. Il ricercatore ha pertanto affrontato la difficile trasformazione di idrocarburi semplici, metano ed etano, in prodotti quali il metanolo e l’etilene, di elevato interesse industriale. Questo, in un momento in cui l’esigenza di ridurre il carboon footprint, insieme alla mutevole natura delle riserve di materie prime, rendono necessari approcci nuovi per la riduzione di vettori energetici e intermedi chimici.

L’innovazione passa però anche dal sottosuolo. Christopher Ballentine, dell’University of Oxford, con la ricerca “Nuovi tracciati per lo studio delle trasformazioni dei fluidi nel sottosuolo” e Emiliano Mutti, dell’Università degli Studi di Parma, studiando la “Sedimentazione di mare profondo” per il contributo fornito alla conoscenza dei meccanismi di sedimentazione delle rocce e migrazione degli idrocarburi proprio nel sottosuolo si sono visti premiati entrambi.

Mutti non è comunque l’unico italiano ad aver riconosciuto l’importante riconoscimento per le sue ricerche. Alessandra Menafoglio (29 anni), è stata infatti insignita del Premio Debutto nella Ricerca per la tesi di dottorato “Geostatistica orientata agli oggetti”, che ha introdotto nuovi metodi per immaginare ed esplorare il sottosuolo. La tesi della ricercatrice esplora la Objet Oriented Geostatistics proprio come una branca della statistica volta a trattare dati spazialmente distribuiti e complessi. Il concetto significativo della ricerca è la considerazione del dato come unità indivisibile di informazioni: l’atomo dell’analisi geostatistica è l’intero oggetto, invece di un numero limitato di caratteristiche dello stesso. Il contributo originale di Alessandra Menafoglio amplia considerevolmente l’applicabilità dei metodi geostatistici in contesti d’avanguardia della ricerca industriale e ambientale.

A farle compagnia è un altro ricercatore italiano, Federico Bella, anch’egli insignito del Premio Debutto nella ricerca per la tesi “Polimeri disegnati dalla luce per celle solari di nuova generazione”, incentrata sulle celle solari di terza generazione. La produzione di energia da fonti rinnovabili è uno dei temi più dibattuti dagli esperti.  Diverse tecnologie fotovoltaiche sono state infatti sviluppate negli ultimi sessant’anni, e la produzione di pannelli solari efficienti su larga scala sta crescendo rapidamente. Oggi il principale obiettivo è quello di trovare un compromesso tra efficienza, stabilità, costo e impatto ambientale delle celle solari. Allo stesso tempo, è anche necessario pensare a nuove tecnologie per lo stoccaggio di questa elettricità prodotta, ad esempio andando ad esplorare nuove batterie a basso costo, di rapida e facile scalabilità industriale. Inoltre, queste batterie e celle solari di nuova generazione necessitano di essere concepite con architetture flessibili, integrabili in tecnologie esistenti o in oggetti/abbigliamento, ma anche in grado di essere installate in ambienti off-shore. Proprio in questo contesto, l’attività di ricerca condotta da Federico Bella a partire dal 2012 è focalizzata sullo sviluppo di fotopolimeri per dispositivi energetici ottenendo grandi risultati.

Oggi, le materie plastiche (polimeri) stanno diventando presenti in diversi settori e il loro utilizzo in nanotecnologie e dispositivi energetici contribuisce attivamente a renderli leggeri e meno costosi. Il vantaggio principale dell’approccio di Bella è nell’elevata leggerezza e flessibilità dei pannelli solari risultanti. Inoltre, per la prima volta è stata proposta nel campo del fotovoltaico una tecnica di polimerizzazione estremamente promettente dal punto di vista industriale: la fotopolimerizzazione. Questa tecnica consente di ottenere i componenti polimerici dei pannelli solari in meno di un minuto, semplicemente irraggiando con luce ultravioletta un preparato liquido. La strategia proposta ha portato al forte incremento della stabilità a lungo termine delle celle solari, in grado di mantenere efficienze del 7% anche quando soggette a processi di invecchiamento accelerato o a fenomeni atmosferici e d’inquinamento tipici delle nostre città.

Qui è possibile scaricare tutti i regolamenti e i bandi relativi all’edizione 2017 di Eni Award. Il concorso è composto da tre sezioni tematiche destinate ai progetti esterni, due premi Giovane Ricercatore dell’Anno, due premi Debutto nella ricerca: Giovani Talenti dall’Africa e un’ulteriore sezione riservata ai nostri ricercatori. Ognuna di esse prevede un premio e un bando specifico mentre le regole generali del concorso sono contenute nel Regolamento.