Un prodotto aerogel innovativo potenzia l’assorbimento della luce solare

Un materiale perfettamente trasparente con una capacità di assorbimento del calore da luce solare maggiore rispetto ai tradizionali collettori solari potrebbe accrescere considerevolmente lo spettro di utilizzi dell’energia solare, si tratta di una nuova scoperta del MIT. Il prodotto, una nuova tipologia di Aerogel,  sarebbe adatto a riscaldare gli edifici e fornire energia alle industrie con processi che richiedono calore fino a più di 200° Celsius.
 
Questo materiale innovativo è composto per la maggior parte di aria, con una struttura di silice, materiale generalmente usato per la produzione del vetro. In parole povere la luce solare penetra attraverso il materiale, che nel frattempo blocca il passaggio del calore. I dettagli del meccanismo portante di questa scoperta sono stati raccolti in un paper redatto dai ricercatori Lin Zhao, Evelyn Wang, Gang Chen (et al.) pubblicato sul giornale online ACS Nano.
 
Wang, Professoressa e Direttore del Dipartimento di Ingegneria Meccanica dell’Università del Massachussets, ha spiegato che il passaggio chiave per accumulare efficientemente energia solare è  riuscire a mantenere un corpo caldo internamente e freddo esternamente. Un modo per riuscirci è creare il vuoto tra uno strato di vetro e uno strato di materiale termo-assorbente, così come viene fatto nei comuni collettori solari, si tratta però di una tecnologia piuttosto costosa e difficile da installare.
 
Gli aerogel, d’altro canto, sono materiali con una struttura schiumosa composta di particelle di silice. Sono materiali prodotti già da molti anni e sono considerati una soluzione efficiente e leggera per l’isolamento, hanno però un livello limitato di trasparenza alla luce visibile, con una percentuale di trasmissione vicina al 70%.
 
Partendo da questo presupposto, Wang e i suoi colleghi hanno lavorato per oltre 5 anni a sistemi che permettessero di rendere gli aerogel sufficientemente trasparenti, così da permettere la raccolta efficiente del calore solare. Oggi il duro lavoro sembra aver pagato. Gli studiosi hanno raccontato di aver realizzato un nuovo modello di aerogel che può essere attraversato da più del 95% della luce solare, senza perdere le proprie proprietà isolanti.
 
Ciò che lo distingue dagli altri prodotti sul mercato è la differente proporzione nei materiali utilizzati per comporlo: in questo caso, all’interno di una soluzione liquida, vengono uniti un catalizzatore e dei granelli di silice, a formare una sorta di gel, dal quale viene poi fatto fuoriuscire tutto il liquido, lasciando una matrice composta principalmente di aria, ma dotata della stessa forza che caratterizza le altre tipologie di prodotti realizzati con quello stesso composto.
Hanno scoperto infatti che produrre un mix che si asciuga più in fretta rispetto agli aerogel convenzionali forma un gel con bolle d’aria più piccole tra i granelli di silice, provocando una minore dispersione della luce solare.
 
I primi test sul prodotto sono stati effettuati sul tetto del campus del MIT, dove l’innovativo aerogel è stato appoggiato su un dispositivo passivo composto da un materiale scuro foto-assorbente. I risultati sono stati assolutamente positivi in quanto il materiale è riuscito a mantenere una temperatura di 220°C nell’inverno di Cambridge, quando la temperatura esterna era scesa al di sotto dello zero (0° C), temperature che finora erano state ottenute solo con sistemi a concentrazione solare.
 
L’applicazione di questo nuovo aerogel potrebbe permettere di utilizzare i sistemi a collettori solari non solo per la produzione di acqua calda, ma anche per il riscaldamento domestico o per fornire l’energia termica necessaria per un impianto di condizionamento. Usandone versioni più grandi dovrebbe inoltre essere possibile ottenere energia termica sufficiente per far funzionare efficacemente impianti industriali per processi chimici, meccanici o per la produzione alimentare.
 
Il trasferimento del calore raccolto dai sistemi composti da questo efficiente aerogel avverrebbe grazie alla connessione con collettori pieni di liquido, grazie al quale l’energia termica verrebbe spostata dove necessario. In alternativa, per altre tipologie di utilizzi, il sistema potrebbe essere collegato a condotti termici, i quali possono trasferire il calore per lunghe distanze senza il bisogno di utilizzare pompe o altri meccanismi mobili.
Dal momento che il funzionamento dell’assorbimento ad aerogel e il solare termico hanno sostanzialmente lo stesso funzionamento, questo nuovo prodotto potrebbe sostituire immediatamente i collettori a vuoto attualmente in uso, presentandosi come una soluzione più economica ed efficiente. I materiali necessari per la fabbricazione dell’aerogel infatti in natura sono abbondanti ed economici, l’unico passaggio più costoso è quello dell’asciugatura, per la quale è necessario un macchinario apposito che consente di estrarre i solventi dal gel preservando la struttura su scala nanometrica.
 
Compresi i sostanziali vantaggi in termini di efficienza che possono essere ottenuti utilizzando questo innovativo aerogel per assorbire la luce solare, rimane solo da studiare un metodo efficiente per la produzione su larga scala di questo prodotto.