Tre anni fa una collaborazione internazionale guidata dal professor Alberto Vomiero e dalla professoressa Elisa Moretti (Ca’ Foscari) aveva segnato un passo importante verso il futuro dell’edilizia sostenibile, con lo sviluppo dei concentratori solari luminescenti (LSC), vetrate in grado di generare energia elettrica grazie a nanoparticelle di carbonio. Da allora, la ricerca è proseguita e ha raggiunto nuovi traguardi, spinta dall’ingresso di nuovi ricercatori e partner industriali.
Professor Vomiero, professoressa Moretti, a che punto siamo oggi con lo sviluppo di questa tecnologia? Avete raggiunto nuovi traguardi in termini di efficienza o produzione industriale?
I concentratori solari luminescenti sono una tecnologia per ottenere finestre fotovoltaiche, che riescono a produrre energia elettrica quando sono attraversate dalla radiazione solare. Parte della luce è trasmessa, garantendo la trasparenza della finestra, mentre parte è assorbita da particelle microscopiche, delle dimensioni del milionesimo di millimetro, che la riemettono guidandola verso celle solari disposte sul bordo del dispositivo. In questi tre anni abbiamo innanzitutto ampliato il gruppo di ricerca che si occupa dei concentratori solari luminescenti. Oltre a noi, il gruppo di ricerca è ora composto dal dottor Kassa Belay Ibrahim, ricercatore a Ca’ Foscari, che ha la responsabilità tecnica del progetto, e da due dottorandi che si occupano ciascuno di una diversa parte del processo di produzione dei LSC. Negli anni abbiamo ottimizzato il metodo di produzione dei carbon dot. Al momento riusciamo a produrre carbon dot molto efficienti senza ricorrere al trattamento in vuoto, che inciderebbe significativamente sui costi di produzione. Siamo riusciti a produrre carbon dot multicolore, permettendo la scelta del colore del pannello con una gamma di colori abbastanza ampia. Abbiamo anche ottimizzato l’accoppiamento tra il concentratore e la cella solare che converte l’energia della luce in energia elettrica. Stiamo producendo nei nostri laboratori di ricerca i primi prototipi su larga area, che è uno dei principali ostacoli per l’industrializzazione del dispositivo.
E sul fronte della sostenibilità, sia dal punto di vista dei materiali utilizzati che dei processi produttivi?
Per quanto riguarda i materiali finali, i concentratori solari luminescenti sono di per sé costruiti utilizzando materiali ecosostenibili. Un ulteriore progresso verso la piena sostenibilità e la circolarità nell’utilizzo dei materiali potrebbe essere rappresentato dalla produzione dei carbon dot, utilizzando materiali di scarto quali, ad esempio, le biomasse, ma già fin d’ora i materiali utilizzati (acido citrico e urea) sono a bassissimo impatto ambientale.
Le finestre LSC erano descritte come una tecnologia promettente, ma ancora lontana dal raggiungere il mercato su larga scala. Ci sono stati degli sviluppi commerciali? Avete collaborato o state collaborando con aziende o istituzioni in modo da portare queste finestre sul mercato?
La novità più significativa della nostra ricerca negli ultimi tre anni è stato il coinvolgimento di un’azienda del territorio e di uno spin-off dell’Università Ca’ Foscari, che supportano la nostra ricerca applicata. Cristina e Michele Zara, titolari della Società Lavorazione Isolanti (So.La.Is., https://www.solais.it/), azienda trevigiana, hanno mostrato grande interesse per la nostra ricerca, decidendo di finanziare un progetto per accelerare lo sviluppo di un dispositivo commercializzabile. Per noi è stato un felicissimo incontro con una realtà industriale estremamente dinamica ed interessata ad una collaborazione sul lungo periodo, che permettesse di maturare progressivamente l’idea progettuale. ChEERS2Life (https://www.cheers2.life/), spin-off dell’Università Ca’ Foscari, collabora con noi nello studio dei nuovi materiali e dei processi produttivi, con l’intento di promuovere l’upcycling di quelli impiegati per la produzione dei dispositivi. La presenza di questi partner industriali ci ha permesso di sviluppare nei nostri laboratori, presso il nostro gruppo di ricerca Nano4GEA, tutte le fasi di produzione e test dei LSC in vista di un ulteriore scale-up.
Con la crescente attenzione verso le tecnologie green e le energie rinnovabili, le finestre che producono energia potrebbero diventare una componente fondamentale dell’edilizia sostenibile. Avete ricevuto finanziamenti, incentivi specifici, o riscontro d’interesse da parte di governi o istituzioni per promuovere questa tecnologia?
Sulla base dei risultati preliminari ottenuti in passato, abbiamo partecipato a bandi pubblici per il finanziamento di ricerca di base sia in Italia che in Svezia, dove collaboriamo con la Luleå University of Technology. In entrambi i Paesi abbiamo ricevuto finanziamenti pubblici e privati per proseguire con le nostre attività, sia per quanto riguarda la parte di ricerca fondamentale, che per la parte di trasferimento tecnologico, che è ad oggi la sfida più difficile per far affermare questa tecnologia sul mercato. I progetti riguardano lo sviluppo di nuovi processi di produzione dei carbon dot, la progettazione di LSC di larga area e su substrati curvi, molto richiesti nell’integrazione architettonica su superfici non piane.
Guardando al futuro, quali sono i prossimi passi per portare questi LSC a una diffusione su vasta scala? Quali sfide da superare in termini di ricerca e di produzione?
L’energia solare rappresenta una delle risorse più promettenti nella transizione globale verso fonti di energia rinnovabili. L’importanza strategica dell’energia solare non si limita soltanto alla sostenibilità ambientale, ma include anche la sicurezza energetica e l’indipendenza dai combustibili fossili, che spesso sono soggetti a fluttuazioni di prezzo e instabilità geopolitica. La tecnologia LSC può contribuire a sviluppare l’indipendenza energetica degli edifici. La maggiore sfida è rappresentata dalla stabilità dei dispositivi negli anni, i quali devono dimostrarsi in grado di sostenere irraggiamenti solari anche intensi senza degradare le proprie performance. Il connubio tra la ricerca accademica ed il mondo dell’impresa ci fa guardare al futuro con molto ottimismo.
Giuseppe Antonio Valletta
