Sodio al posto del litio: un' intuizione che ha fatto vincere a Gianluca Longoni l’Eni Award e che potrebbe rivoluzionare il futuro di smartphone e tablet.
Il presitigioso riconoscimento, istituito da Eni e Fondazione Eni Enrico Mattei nel 2007, ogni anno viene assegnato alle due migliori ricerche che propongono soluzioni innovative a problematiche ambientali e di approvvigionamento energetico, dei ricercatori under30.
A Gianluca, che ha svolto il XXIX ciclo di dottorato in Scienze Chimiche a Milano - Bicocca, abbiamo chiesto di raccontarci il suo progetto e la sua attività di ricerca.
In cosa consiste la ricerca per cui oggi sei stato premiato con l'Eni Award?
Il progetto di ricerca per il quale sono stato premiato si è incentrato sulla realizzazione di batterie a base Sodio di nuova generazione, durevoli e dal contenuto impatto ambientale.
A differenza delle ormai diffuse batterie al Litio, che permettono ai nostri dispositivi elettronici di funzionare ed alle auto elettriche di percorrere ormai decine di chilometri con una singola carica, le batterie a base Sodio sono caratterizzate da costi di realizzazione più contenuti e un approvvigionamento delle materie prime meno oneroso rispetto ai minerali di litio, cobalto e nickel contenuti nelle batterie attualmente diffuse. Litio e sodio sono elementi chimici che ad una prima distratta analisi possono sembrare simili, ma la chimica ci insegna che spesso la somiglianza tra due sostanze o elementi, può celare profonde differenze in come i loro composti interagiscono.
E questo è il motivo per cui realizzare batterie al sodio ha rappresentato per me una stimolante sfida scientifica che ha richiesto dei cambiamenti radicali in come i materiali che le compongono devono essere concepiti.
L’attività di ricerca portata avanti durante il dottorato, condotto presso il dipartimento di Scienza dei Materiali, mi ha permesso di sviluppare composti con metodi di sintesi innovativi e dal basso impatto ambientale e di studiare le loro proprietà chimico-fisiche e la loro interazione con Sodio all’interno di batterie prototipo assemblate presso i laboratori di Bicocca.
Quali sono le ricadute concrete della tua scoperta nella vita quotidiana?
Oggi, il modo con cui produciamo, trasportiamo ed immagazziniamo l’energia ha acquistato un’importanza primaria. In particolare lo stoccaggio dell’energia elettrica tramite batterie al litio, sempre più performanti ed affidabili, ha permesso la rivoluzione “wireless” nel mondo dell’elettronica. Ma i settori che potrebbero radicalmente ridurre l’impatto dell’attività umana sull’ambiente sono quelli della mobilità elettrica (auto e bici elettriche) e dello stoccaggio energetico accoppiato a fonti energetiche rinnovabili, come energia solare ed eolica.
In questi ambiti le batterie al Litio stanno sempre più affermandosi. La corsa al Litio alla quale stiamo assistendo, tuttavia, ben presto potrebbe renderlo un bene strategico. V’è il rischio, infatti, che la dipendenza da combustibili fossili venga gradualmente sostituita da quella da minerali contenenti litio. Produrre ed ottimizzare materiali per batterie al Sodio, significa creare un’alternativa al litio, e ridurre la dipendenza da elementi e materie prime della cui disponibilità naturale non si hanno stime precise. Il mio contributo si è concretizzato nella sintesi di composti a base di titanio, fosforo e ferro, elementi ubiquitari in natura, in grado di accumulare velocemente e con elevate efficienze sodio. Questo si ritraduce, concretamente, in ricariche della batteria al sodio che occupano solo pochi minuti, durante le quali l’integrità dei materiali stessi non è compromessa. Cariche più veloci, insomma e costi di realizzazione ed impronta ecologica più contenuti.
Quanto ha inciso l'esperienza in Bicocca ?
È stata determinante per la mia formazione professionale ed accademica. Ho trovato nel gruppo guidato dal professor Riccardo Ruffo la libertà di proporre iniziative di ricerca personali, dopo essermi confrontato con i maggiori esperti nel campo della scienza ed ingegneria dei materiali a livello mondiale. Fondamentali sono state le prolungate attività di ricerca condotte presso eccellenze internazionali quali la Stanford University e il KAIST (Korea Advanced Institute of Science and Technology). La mobilità degli studenti di dottorato è fortemente incoraggiata in Bicocca, e vi attribuisco buona parte dell’impatto scientifico sulla mia attività di ricerca.
Qual è la prossima sfida a cui stai lavorando?
Attualmente occupo la posizione di Process and Development Engineer all’interno del settore di Ricerca e Sviluppo di STMicroelectronics, multinazionale leader nel campo della microelettronica e sto ampliando le mie conoscenze legate alla realizzazione dei MEMS, ovvero i Micro Electro-Mechanical Systems. Si tratta dei sensori ed attuatori indispensabili ai nostri dispositivi elettronici portatili (e non), per “percepire” ed “interagire” con il mondo che li circonda. È per me questo un terreno inesplorato, ricolmo di molteplici spunti che mi piacerebbe poter sfruttare per apportare miglioramenti significativi al settore energetico, ed in particolare a quello dell’energy harvesting: tecnologia che un giorno potrebbe farci guadagnare la totale indipendenza dalle batterie. Insomma, ho avviato la mia attività di ricerca studiando come produrre batterie più efficienti con lo scopo, in futuro, di poterne fare a meno!
