La prossima rivoluzione dell’energia potrebbe arrivare… dal legno. Ricercatori del Fraunhofer Institute for Ceramic Technologies and Systems IKTS e della Friedrich-Schiller-Universität di Jena, partner del Center for Energy and Environmental Chemistry Jena (CEEC), stanno lavorando a un progetto ambizioso: trasformare la lignina, un sottoprodotto dell’industria della carta, in batterie al sodio ad alte prestazioni. Il progetto, chiamato ThüNaBsE (Thuringia Sodium-Ion Battery for Scalable Energy Storage), è finanziato dal Land della Turingia e dal Fondo Sociale Europeo. L’obiettivo è ridurre la dipendenza da materie prime critiche come litio, cobalto e nichel, favorendo al contempo una transizione verso batterie più economiche, sostenibili e sicure.
A supportare l’iniziativa c’è un consorzio industriale regionale composto da aziende come Mercer Rosenthal GmbH, Glatt Ingenieurtechnik GmbH, IBU-tec advanced materials AG, EAS Batteries GmbH e Petrochemical Holding GmbH (Vienna). Un altro obiettivo chiave del progetto è la formazione di giovani ricercatori, coinvolti nello sviluppo delle nuove tecnologie di accumulo.
Dal sottoprodotto al supermateriale
La lignina, principale componente del legno insieme a cellulosa ed emicellulosa, è ciò che dà stabilità alla struttura vegetale. Oggi viene in gran parte bruciata come combustibile nelle cartiere. Ma per i ricercatori del ThüNaBsE è una risorsa preziosa: ricca di carbonio, può diventare un materiale elettrodico naturale per batterie di nuova generazione. “Vogliamo evitare metalli critici e ridurre al minimo anche il contenuto di fluoro nelle batterie. Il nostro obiettivo principale è trasformare la lignina locale in elettrodi ad alte prestazioni per batterie al sodio”, spiega Lukas Medenbach, ricercatore al Fraunhofer IKTS di Arnstadt.
La lignina fornita da Mercer Rosenthal GmbH viene convertita termicamente in carbonio in atmosfera inerte. Questo materiale, noto come hard carbon, viene poi impiegato per realizzare l’elettrodo negativo. “L’hard carbon è perfetto per lo stoccaggio reversibile degli ioni di sodio: garantisce ottime prestazioni elettrochimiche, buona stabilità ciclica e costi contenuti, soprattutto se ottenuto da materie prime sostenibili”, aggiunge Cornelius Dirksen, collega di Medenbach.
Per l’elettrodo positivo, invece, si utilizzano analoghi del Blu di Prussia, composti di ferro non tossici, noti da oltre due secoli come pigmenti ma oggi riscoperti per la loro stabilità e disponibilità economica.
Dalle prove di laboratorio all’industria
Le prime celle dimostrative vengono testate nei laboratori Fraunhofer di Arnstadt e Hermsdorf e all’Università di Jena. I risultati sono incoraggianti: dopo 100 cicli di carica e scarica, non si registra alcun degrado significativo delle prestazioni. L’obiettivo è arrivare a 200 cicli per celle da 1 Ah entro la fine del progetto.
Una volta ottimizzata, la batteria potrà essere utilizzata per applicazioni stazionarie o mobili in cui la ricarica rapida non è essenziale come microcar, veicoli da magazzino o sistemi di accumulo domestico.
Un futuro verde e “locale”
Con il ThüNaBsE, la Turingia punta a valorizzare risorse naturali locali e a rafforzare la propria indipendenza tecnologica. Dopo la conclusione del progetto, i partner intendono scalare la tecnologia e proseguire verso livelli più alti di maturità industriale, con un consorzio ancora più ampio. Il legno, materiale antico e rinnovabile per eccellenza, potrebbe presto alimentare le batterie del futuro aprendo la strada a un mondo dell’energia più pulito, circolare e accessibile.