Energia: nuove batterie calcio-ione per mobilità elettrica e smart grid

Nuove batterie calcio-ione in alternativa a quelle litio-ione per applicazioni nella mobilità elettrica e per lo stoccaggio di energia nelle smart grid, saranno messe a punto nell’ambito del progetto ‘ACTEA’, condotto da ENEA e Sapienza Università di Roma (coordinatore) e finanziato dalla Regione Lazio. Il team di ricercatori si propone di sviluppare sistemi di accumulo elettrochimico di nuova generazione caratterizzati da bassi costi di produzione e standard sempre più elevati di efficienza, sostenibilità e sicurezza, aprendo la strada a una nuova filiera industriale lungo l’intero ciclo del valore, dalla produzione di materie prime al riciclo di componenti esausti a fine vita.

“La tecnologia calcio-ione è ancora ai primi stadi di sviluppo e l’obiettivo è quello di contribuire a una migliore comprensione del suo funzionamento anche se, in linea di principio, i processi elettrochimici che stanno alla base sono analoghi a quelli delle batterie litio-ione dove, però, il calcio sostituisce il litio nel ruolo di shuttle, ossia di portatore della carica elettrica”, spiega Laura Silvestri, ricercatrice del Laboratorio Accumulo di energia, batterie e tecnologie per la produzione e l’uso dell’idrogeno del Dipartimento tecnologie energetiche e fonti rinnovabili dell’ENEA.

Il progetto si muove in ambiti pressoché inesplorati, ma i vantaggi chiave sono già ben chiari: l’utilizzo del calcio è un’opzione promettente per migliorare le densità energetiche delle batterie riducendo al contempo i costi di produzione grazie al basso costo della materia prima^[1] e, soprattutto, alla sua abbondanza sulla crosta terrestre^[2]. “Attraverso lo sviluppo di tecnologie di accumulo elettrochimico calcio-ione sarà possibile risolvere le principali criticità legate all’approvvigionamento, alla sicurezza e ai costi di produzione. Non solo: si disporrà di un’alternativa ecosostenibile ai sistemi litio-ione, una tecnologia di accumulo matura che ha quasi raggiunto il limite teorico delle sue prestazioni”, aggiunge Silvestri.

La metodologia progettuale di ACTEA si focalizza sullo sviluppo di processi e materiali con un ridotto impatto ambientale e sull’impiego di elementi molto comuni quali il ferro, il silicio o il titanio (oltre al calcio), attraverso la minimizzazione dell’uso di materie prime tossiche e critiche come, ad esempio, il cobalto e il litio. “Questa strategia potrebbe declinare in modo innovativo e sostenibile lo scenario di una transizione da un paradigma tecnologico ad alto impatto ambientale (batterie litio-ione) ad uno nuovo più green (batterie calcio-ione). Inoltre, l’introduzione del calcio e dei materiali ad esso correlati nella catena del valore delle batterie aprirebbe un nuovo mercato per tutti i produttori di materie prime tradizionali quali il carbonato di calcio e l’ossido di calcio, ampiamente utilizzati in edilizia e nei pigmenti”, conclude Giulia Monteleone, responsabile della Divisione ENEA di Produzione, storage e utilizzo dell’energia del Dipartimento tecnologie energetiche e fonti rinnovabili dell’ENEA.