Gli scienziati del MIT hanno creato un materiale capace di accumulare energia solare e rilasciarla sotto forma di calore. Immaginate se i vostri vestiti potessero, su richiesta, rilasciare una quantità di calore sufficiente per farvi sentire a vostro agio. Oppure pensate che il parabrezza della vostra auto possa accumulare l'energia del Sole e usarla sotto forma di calore per sciogliere il ghiaccio depositato all'esterno.
Sono proprio questi gli scenari proposti da un gruppo di ricercatori del MIT per l'impiego di un nuovo materiale che hanno messo a punto e che attualmente è in fase di test. Si tratta di una pellicola polimerica trasparente che potrebbe essere applicata a molte superfici differenti, fra cui il vetro e la stoffa degli indumenti.
La maggior parte dei nostri sforzi per sfruttare l'energia solare si concentra nel recupero sotto forma di energia elettrica. Ci sono tuttavia molti altri potenziali impieghi, e questa nuova scoperta costituisce un metodo per immagazzinare l'energia solare attraverso una reazione chimica per rilasciarla successivamente come calore.
La ricerca in questione è stata guidata dal professore Jeffrey Grossman, insieme a David Zhitomirsky e Eugene Cho del MIT, e i risultati sono stati pubblicati sulla rivista Advanced Energy Materials. Per rendere possibile un funzionamento come quello desritto Grossman e il suo gruppo hanno "memorizzato" il calore del Sole sotto forma di cambiamento chimico invece che tentare di accumulare il calore per erogarlo successivamente.
Nel secondo caso infatti c'è un ostacolo difficile da aggirare: il calore dissipa nel tempo, per quanto possa essere bene isolato. Un sistema chimico di "archiviazione" può invece conservare l'energia in una configurazione molecolare stabile, fino a quando non verrà innescata la sua erogazione mediante un input (calore, luce o energia elettrica).
La chiave di questa scoperta è da ricercare in una molecola che può rimanere stabile in due diverse configurazioni. L'energia della luce solare spinge le molecole nella loro configurazione di "carica", che possono mantenere per lunghi periodi. Successivamente, quando attivate da uno stimolo, le molecole tornano al loro stato originale, emettendo calore durante il processo.
I materiali di questo tipo sono noti come Solar Thermal Fuels (STF, polimeri a combustione solare termica) e non sono una novità. Quello che hanno fatto Grossman e colleghi è stato inserire il materiale, in questo caso un polimero, in una pellicola sottile che si potesse combinare con altre tecnologie di fabbricazione per integrarlo in materiali differenti, fra cui i tessuti.
Per individuare il composto giusto i ricercatori sono partiti dall'azobenzene, che cambia configurazione molecolare in risposta alla luce. Stimolandolo con un piccolo impulso di calore torna poi alla configurazione originale e rilascia calore nel processo. I ricercatori hanno modificato la chimica di questo materiale in modo da migliorare la sua densità energetica - la quantità di energia che può essere conservata per un dato peso -, la sua capacità di formare strati lisci e uniformi e la sua risposta all'impulso di attivazione del calore.
Il risultato è una sostanza altamente trasparente, che potrebbe essere utile per sciogliere il ghiaccio sul parabrezza delle auto senza bisogno delle resistenze elettriche integrate attualmente nei lunotti posteriori, che riducono la visibilità. La casa automobilistica BMW, fra gli sponsor della ricerca, è già interessata a questa potenziale applicazione.
In sostanza basta integrare il polimero fra due strati del vetro e una volta attivato scioglie il ghiaccio con una "vampata di calore" pari a 10 gradi Celsius in più della temperatura ambientale. I ricercatori stanno lavorando per portare questo valore a 20 gradi. Secondo Grossman gli esperimenti condotti hanno mostrato che "si ottiene abbastanza calore per sciogliere il ghiaccio su un parabrezza" perché non occorre che tutto il ghiaccio venga liquefatto, è sufficiente che si sciolga quello più vicino al vetro, poi lo strato di acqua che ne risulta fa scivolare il resto verso il basso per gravità.