Le proteine danno vigore ai nostri muscoli, ma in futuro potrebbero servire ad alimentare i device elettronici che usiamo tutti i giorni e aiutare a risolvere il problema dell’accumulo energetico. Un nuovo concetto di batteria è stato presentato sulle pagine di Nature da un team di ricercatori della Texas A&M University: fa uso di amminoacidi organici, è completamente riciclabile e soprattutto è priva di metalli, caratteristica che la rende davvero sostenibile, al contrario delle soluzioni in uso oggi.

Perché servono nuove tecnologie

L’introduzione delle batterie agli ioni di litio ha rivoluzionato il mercato e soprattutto le abitudini dei consumatori. Pensiamoci: quasi ogni singola azione di una vita “consumistica” moderna ne fa uso, dall’andare al lavoro con una bici o un monopattino elettrico al radersi o depilarsi al mattino, dallo scrivere un articolo al pc al leggerlo sui nostri smartphone. Ma la rapida crescita che ha portato le Li-ion a rappresentare oggi la parte del leone sul mercato dell’accumulo sta spingendo molti a sollevare dubbi di carattere etico e ambientale. Se è vero infatti che le batterie hanno complessivamente migliorato le nostre esperienze digitali, al contempo per realizzarle servono grandi quantità di cobalto, metallo “critico” che viene prodotto per il 70% nella Repubblica Democratica del Congo, una realtà di cui l’occidente comincia solo ora ad accorgersi.

Condizioni di lavoro inumane e bambini che scavano a mani nude e sono il lato oscuro dei touch screen attraverso cui vediamo il mondo. Come se non bastasse, con la transizione ecologica sarà l’elettricità rinnovabile a farla da padrone e, come noto, sole e vento sono fonti “intermittenti”; per garantire sicurezza energetica a tutti servirà dunque un’enorme capacità di accumulo e ciò non farà che aumentare la domanda di cobalto e altri materiali strategici come le terre rare.

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Per queste ragioni, trovare alternative alle batterie agli ioni di litio è vitale per scongiurare ulteriori problemi ambientali legati allo sfruttamento delle risorse e del lavoro in zone del mondo povere e tra le più colpite dalla crisi climatica. Ed è proprio questo che ha spinto i ricercatori della Texas A&M University a sviluppare un nuovo prototipo di batteria che supera cobalto e litio e utilizza al contrario una miscela di polipeptidi organici, molecole del tutto simili alle proteine del nostro organismo.

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Dalle proteine all’energia

Anodi e catodi composti di catene di polipeptidi polimerizzati e resi elettrochimicamente attivi che degradano “on demand”. Sembra più complicato di quello che è: un dispositivo sicuro, non dannoso per l’ambiente e soprattutto perfettamente integrato in un’ottica di economia circolare.

“Realizzare batterie del genere non è semplice – spiega Jodie Lutkenhaus, professoressa di Ingegneria chimica alla A&M e coordinatrice del progetto –. I componenti attivi devono rimanere stabili durante il normale funzionamento e allo stesso tempo risultare degradabili alla fine del ciclo vita”. Se posta in condizioni acide infatti, la “batteria alle proteine” può essere decomposta facilmente nei suoi componenti originali, producendo amminoacidi pronti per una nuova sintesi da impiegare nella stessa o in altre applicazioni.

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“Lavorare con i polipeptidi su scala commerciale – prosegue Karen Wooley, chimica polimerica e co-autrice – non ci permetterebbe solo di abbandonare la logica estrattiva e di sfruttamento di preziosi materiali e terre rare, ma potrebbe risolvere anche il problema del riutilizzo delle batterie”.

Con la proof-of-concept finale, i ricercatori hanno ottenuto una capacità di carica e scarica che vale circa il 30% di quella delle Li-ion, performance del tutto simile alle altre competitor già oggi in via di sviluppo.

“Il nostro obiettivo è creare materiali che portino benefici alla società. Avere batterie degradabili, sicure e performanti sarà importante per la salvaguardia dell’ambiente e per la salute umana nei prossimi decenni”, conclude Wooley. Lo storage energetico deve essere ripensato: al ritmo attuale di sviluppo e con la rivoluzione della mobilità elettrica pronta a decollare, le riserve di cobalto e nickel rischiano di non soddisfare la domanda mondiale, come  hanno già notato molti esperti. Lo sviluppo di nuovi elettrodi, accumulatori e metodi per immagazzinare l’energia sarà uno dei campi di ricerca più attivi del prossimo decennio. Il progetto della Texas A&M va proprio in questa direzione.

Osservatorio clima - Visto dall'estero

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