Una pila per sempre

Grazie a un brevetto tutto italiano, arrivano le nuove batterie per la mobilità elettrica e le energie rinnovabili. Con un doppio sistema di accumulo e una durata che arriva a venti anni / Le sfide del riciclo

un'immagine dell'invenzione di Gianni Lisini

Un sistema capace di allungare la vita utile delle batterie fino a 20 anni abbattendo l’immissione sul mercato di nuovi dispositivi con un impatto positivo sull’ambiente e sullo smaltimento di batterie. Pronta per l’uso, la “pila eterna”, così è stata definita la nuova invenzione di Gianni Lisini, ingegnere elettronico e ricercatore della Scuola universitaria superiore Iuss di Pavia, è stata presentata nel settembre del 2017 al “JoTTO Fair” di Pisa, appuntamento di condivisione dei risultati orientati al mondo industriale e imprenditoriale. E si attendono a breve i primi prototipi.

«Questo dispositivo della grandezza di un pugno – spiega Gianni Lisini, che senza alcun sostegno ha ideato e depositato il brevetto in Europa e negli Stati Uniti – non può andare in orologi e cellulari ma è adatto alle attuali auto elettriche provviste di batterie al litio o a quelle ibride, dotate sia di motore a benzina o diesel che di batterie. Permetterebbe, quindi, di non sostituire più la batteria per la vita utile dell’auto, circa 15-20 anni».

L’automotive sembra, dunque, il migliore campo di applicazione di questo nuovo brevetto ma la “pila eterna” potrebbe essere utilizzata per gli impianti fotovoltaici da casa con batterie da accumulo che danno continuità agli elettrodomestici durante la notte. «Attualmente ci sono batterie al piombo – precisa Lisini – che hanno una vita utile di 5 o 6 anni e che funzionano con un sistema di carico e scarico. Anche in questo caso si dimezzerebbe la produzione di batterie che definiamo classiche».

Altre destinazioni d’uso riguardano gli indicatori stradali e le boe marine, che funzionano con un piccolo pannello solare e una batteria da accumulo al piombo. «Ogni 4 o 5 anni è necessario andare a sostituire le batterie e il viaggio e la trafila della sostituzione costano molto di più della batteria stessa da sostituire», fa notare Lisini. Lo stesso discorso vale per giocattoli, droni, modellini radiocomandati e altri dispositivi per i quali si può sfruttare il vantaggio di essere ricaricati velocemente.

Il brevetto combina due sistemi di accumulo, creando un sistema ibrido. Quello chimico della batteria classica (al piombo, litio, nichel) e quello elettrico dei condensatori che immagazzinano l’energia grazie a un set di super capacitori, la novità relativa all’accumulo di energia elettrica sotto forma elettrostatica. «Sono a base di nanotubi di carbonio – chiarisce Lisini – senza metalli pesanti capaci di immagazzinare cariche per migliaia di Farad (unità di misura della capacità elettrica, ndr) sostenendo un alto numero di cicli di carica/scarica. Hanno al loro interno un aerogel di carbone e immagazzinano più energia rispetto ai condensatori tradizionali. Due tecnologie differenti fra loro: il condensatore ha il pregio di avere un numero di cariche e scariche praticamente infinito, la batteria invece costa poco e ha molta più energia del condensatore. Questo connubio valorizza la parte bella dell’uno e dell’altro».

La batteria attualmente in commercio viene gettata quando non tiene più la carica. La sua chimica, invecchiando, non è più la stessa di quando era nuova. Riesce a supportare dalle 400 alle 1.000 cariche/scariche complete. Altro fattore delle batterie classiche è la riduzione del tempo di vita a causa del mancato utilizzo. L’innovazione di Lisini incide sulla prima causa di invecchiamento, il numero di cicli di carica e scarica. Grazie ai condensatori che immagazzinano l’energia la nuova batteria può reggere fino a un milione di cariche. Nel momento in cui l’energia non basta (per mancanza di luce nel caso dei pannelli solari o di corrente elettrica) si preleva nella batteria chimica classica che viene dunque usata più di rado rispetto a prima dilazionando negli anni il numero di cicli di carica/scarica.

Introdurla sul mercato significa abbattere la quantità di rifiuti prodotti riducendo la sostituzione periodica di batterie e gli interventi di manutenzione con la possibilità di realizzare apparati autoalimentati per decenni. «È possibile sostituire la parte chimica dell’insieme – continua Lisini – allungando ulteriormente la vita del sistema. Non c’è attualmente una normativa specifica in merito allo smaltimento dei condensatori ma l’inquinamento della batteria in caso di abbandono, come purtroppo spesso accade, non è paragonabile a quello di una batteria al piombo o al litio. I super capacitori contengono pressoché solo carbone. Il costo è maggiore rispetto a quelle normali per la presenza dei condensatori di recente introduzione a livello commerciale. Il prezzo è dunque destinato a decrescere ma viene ammortizzato nel tempo perché non si presenta la necessità di cambiarla e di smaltirla». Con tutti i vantaggi ambientali che ne derivano.