Avete mai immaginato di usare il sole per fondere il metallo? Grazie a un rivoluzionario studio svizzero, questa visione potrebbe diventare realtà. Scoprendo come sfruttare l’energia solare per generare temperature superiori ai 1.000 gradi Celsius, i ricercatori stanno aprendo la strada a una nuova era per industrie come quelle dell’acciaio e del cemento. Questo metodo non solo promette di ridurre l’impronta di carbonio, ma potrebbe anche rivoluzionare il nostro approccio all’energia industriale.
Le temperature oltre i 1.400 gradi Celsius sono essenziali per processi industriali come la fusione del minerale di ferro nella produzione dell’acciaio e il riscaldamento dei forni per la fabbricazione del cemento. Attualmente, queste alte temperature sono ottenute bruciando grandi quantità di combustibili fossili. Tuttavia, l’energia solare concentrata potrebbe coprire parzialmente questa richiesta energetica e, con ulteriori miglioramenti, potrebbe persino soddisfarla completamente.
Innovazione svizzera nel Trapping Termico Solare
I ricercatori dell’ETH Zurigo hanno utilizzato il quarzo sintetico per intrappolare l’energia solare, raggiungendo temperature fino a 1.050 °C. Questo studio dimostra il potenziale dell’energia solare per fornire il calore estremo necessario alle industrie ad alta intensità di carbonio. Emiliano Casati, autore corrispondente dello studio, sottolinea l’importanza di decarbonizzare la produzione di energia per contrastare il cambiamento climatico.
Utilizzando materiali semi-trasparenti come il quarzo, il team ha migliorato l’efficienza dei ricevitori solari tradizionali che faticano a trasferire calore efficacemente sopra i 1.000 °C. Il dispositivo creato, combinando una barra di quarzo sintetico con un disco di silicio opaco, ha raggiunto questa temperatura elevata quando esposto a un’energia solare concentrata equivalente alla luce di 136 soli. Il modello di trasferimento di calore utilizzato dalla squadra ha simulato l’efficienza del trapping termico del quarzo in varie condizioni, ottenendo risultati promettenti: un ricevitore schermato da quarzo ha raggiunto il 70% di efficienza a 1.200 °C con una concentrazione di 500 soli, a fronte del 40% di un ricevitore non protetto.
Casati ha evidenziato che la ricerca precedente aveva dimostrato l’effetto del trapping termico solamente fino a 170 °C, ma il loro studio ha mostrato che funziona anche ben al di sopra dei 1.000 °C, essenziale per dimostrare il potenziale di applicazioni industriali reali. Il team sta ottimizzando l’effetto di trapping termico ed esplorando nuove applicazioni, testando materiali diversi, come fluidi e gas, per raggiungere temperature ancora più elevate. Casati enfatizza l’importanza dell’energia solare come risorsa facilmente accessibile e la necessità di dimostrare la sua fattibilità economica e i vantaggi su larga scala per motivare l’adozione industriale. I risultati di questa ricerca sono stati pubblicati sulla rivista Device.
Ilaria Rosella Pagliaro 
