Negli anni, la NASA ha sviluppato tante tecnologie utili e interessanti: monitor a schermo piatto, materassi in memory foam, nuovi sistemi di isolamento e alimentazione, fotocamere compatte e potenti che oggi trovano posto nei nostri smartphone e altre. L'ultimo spin-off della NASA, però, potrebbe essere il più significativo. Riprogettando uno degli esperimenti più innovativi della NASA, MOXIE gli ingegneri NASA sono riusciti a creare una batteria straordinaria: carbonio-ossigeno.
Ma facciamo un passo indietro
Per chi non avesse recuperato il post di Futuroprossimo che ne parla, MOXIE è un esperimento della NASA che fa parte della missione Perseverance su Marte. Il suo scopo è trasformare l'atmosfera ricca di anidride carbonica di Marte in aria respirabile: nel 2021, MOXIE ha raggiunto il traguardo e si è affermato come il primo dispositivo a creare la fornitura vitale di ossigeno necessaria per una base su Marte.
Un progresso cruciale verso la creazione di una tecnologia che possa sostenere la vita umana su pianeti distanti. E qui veniamo al punto: gli ingegneri che hanno lavorato a MOXIE si sono resi conto che la cella a combustibile può essere usata sia come generatore che come accumulatore di energia. Risultato? è nata una batteria alimentata da carbonio ed ossigeno.
Carbonio-ossigeno: nello spazio e sulla terra
Intuendone già nel 2018 le potenzialità, Chris Graves, uno degli ingegneri principali del progetto MOXIE, ha abbandonato la NASA per fondare Noon Energy con l'obiettivo di sviluppare batterie carbonio-ossigeno per il mercato di massa.
In sintesi, Noon ha sviluppato una tecnologia certa del suo funzionamento grazie agli esperimenti sul dispositivo della NASA. L'intuizione e la conoscenza della materia hanno dato a Noon un vantaggio decisivo rispetto ad altre startup.
Come funziona la batteria carbonio-ossigeno?
Ogni batteria è costituita da due serbatoi di gas pressurizzati, regolatori di pressione, compressori e una cella elettrolizzatrice di ossido solido. Per caricarla, viene applicata una tensione alla cella a combustibile, che divide l'anidride carbonica in monossido di carbonio ed ossigeno. Questa miscela viene immagazzinata nel secondo serbatoio. Per scaricare la batteria, la miscela di gas fluisce nella cella, ricombinandosi per produrre anidride carbonica e generare elettricità.
La cosa più rilevante è che Noon ha già realizzato e potenziato queste batterie: lo scorso mese ha raccolto 28 milioni di dollari in finanziamenti per mettere in commercio il dispositivo entro il 2025.
Si, ma è buona?
Fate voi: questa batteria non usa metalli pesanti e immagazzina l'energia all'interno di gas naturali, con un bassissimo impatto ambientale. È sorprendentemente densa di energia e incredibilmente economica. Serve altro?
Magari qualche dato di riferimento
Per darvi un'idea, la cella Panasonic 21700 usata da Tesla per la sua Model 3 LR costa circa 137 euro (151 dollari) per kWh e ha una densità energetica di 247 Wh/L. La batteria carbonio-ossigeno di Noon costa 13, 70 euro ($15,10) per kWh e ha una densità energetica di 740 Wh/L. In due parole: è il 90% più economica e con una densità energetica tre volte superiore.
Sull' impatto ambientale: se sostituissimo la batteria di una Tesla Model 3 LR con quella carbonio-ossigeno di Noon, la sua capacità di 82 kWh aumenterebbe fino a 247 kWh, triplicando l'autonomia.
Il costo della batteria? Scenderebbe da circa 12.382 dollari a 3.729,70 dollari. Un'auto che costa quasi 9000 euro in meno, con un'autonomia che supera i 1500 chilometri (948 miglia).
Non è possibile: c'è qualcosa sotto.
Ebbene si. C'è più di un aspetto da considerare, per la verità.
Primo: le batterie al carbonio-ossigeno hanno un'autonomia limitata di circa 100 ore (4 giorni), poi cominciano a scaricarsi da sole. Si può risolvere, no?
Secondo: per ottenere tempi di ricarica più rapidi serve aumentare le dimensioni, ma questo vanifica l'economia e forse anche il fattore di forma delle automobili: immaginate auto con una "gobba" per la batteria?
Chiaro che per vedere sui veicoli elettrici una batteria carbonio-ossigeno c'è da aspettare più dei due anni previsti. Forse non le vedremo mai, ma qui sta il punto: sono pensate per ben altro.
Carbonio-ossigeno: l'alba di una nuova rete energetica
Il picco di produzione di energia eolica e solare non coincide con il picco di domanda di energia: per questo il futuro rinnovabile del nostro pianeta vede l'uso di grandi batterie per immagazzinare l'energia.
Oggi fonti di energia come il nucleare, che fanno ancora parte del gioco, possono essere usate per riempire le batterie di rete quando si esauriscono. In un futuro (auspicabile) di sole rinnovabili, serviranno batterie e non potranno essere quelle agli ioni di litio, perché avrebbero costi proibitivi.
Le carbonio-ossigeno, loro si: loro possono diventare protagoniste. Loro possono rendere possibile una rete energetica alimentata da energia a bassissime emissioni e interamente rinnovabile.
In conclusione
A quanto pare, il messaggio che aspettavamo dallo spazio è arrivato: da MOXIE è arrivata una straordinaria soluzione che presto potrebbe essere al centro delle nostre reti energetiche.
Una tecnologia sorprendente due volte: contribuisce a salvare questo pianeta e ad esplorarne altri. Ditelo a chi ancora si chiede a cosa servano le missioni spaziali.
