Nicola Armaroli Istituto per la Sintesi Organica e la Fotoreattività Consiglio Nazionale delle Ricerche, Bologna nicola.armaroli@isof.cnr.it Milano, 4 Ottobre 2015
600 500 80% di questa energia e ottenuta dai COMBUSTIBILI FOSSILI EJ 400 300 Inizio del massiccio sfruttamento dei comb. fossili RIVOLUZIONE INDUSTRIALE? 200 100 Energy da forza muscolare (persone, animali), fuoco e vento Egizi Romani 0-3000 -2000-1000 0 1000 2000 3000 4000 Inizio dell era cristiana Caduta Impero Romano d Occidente Scoperta dell America TEMPO
Possediamo lo 0.4, 0.8, 6.1 % delle riserve provate di petrolio, gas e carbone* (e non abbiamo riserve di uranio) La nostra invidiabile prosperità è basata su risorse energetiche provenienti da altri continenti LE UNICHE RISORSE DOMESTICHE SONO RINNOVABILI *BP Statistical Review of World Energy, 2015
CUBI PICCOLI: quantità che è tecnicamente, economicamente ed ecologicamente sfruttabile oggi N. Armaroli, V. Balzani Energy for a Sustainable World, Wiley-VCH, 2011
CONVERTITORI: fatti di materiali terrestri, disponibili in quantità limitata LUCE SOLARE: flusso extraterrestre pari a MIGLIAIA di volte il nostro fabbisogno
PV a film sottile In, Ga, Te Nd, Pr, Dy Eu, Tb, Y, Ce - Nd, Pr, Dy - La, Ce; Li, Co
INC. LED CFL 60 W 13 W 10 W 1200 h 10000 h 25000 h 1 g 10 g 170 g CONTENUTO IN METALLI Environ. Sci. Technol. 2013, 47, 1040
THE PERIODIC TABLE OF SUBSTITUTE PERFORMANCE OF METALS 0 : exemplary substitutes exist for all major uses 100 : no substitute with adequate performance exists for any of the major uses Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2015, 112, 6295
Applicazione: sorgenti di luce piatta (OLEDs, LECs) Materiali standard: Complessi di Ir(III) -MODULABILI - STABILI Materiali alternativi: Complessi di Cu(I) P Cu P P P NON ALTRETTANTO STABILI E MODULABILI BF 4 -
CONSUMO: 0.18 kwh/km 15 000 km/anno: 2700 kwh = CONSUMO DELLA MIA FAMIGLIA (5 PERSONE) In Italia: 37 milioni di auto Chilometraggio medio: 12000 km/anno Se elettriche, consumerebbero: 80 TWh (auto di lusso, non utilitarie!) Italia, 2014: 121 TWh da RINNOVABILI (41.5% del consumo) 48% 19% 15% 13% 5%
IDEALE PER BATTERIE: Leggero, elevato potenziale elettrochimico: elevata densità di energia per volume e per peso Nuove auto vendute nel mondo: 70 milioni/a In Italia: 1.4 milioni Se elettriche: servirebbero 700 000 ton di Li Per l Italia: 14000 ton Produzione mondiale attuale di Litio: 36 000 ton/y (USGS, 2014) Il Li serve anche per i dispositivi portatili, e per altre applicazioni (ceramica, lubrificanti, leghe e Trizio). Il RICICLO sarà cruciale (relativamente facile)
Science 2012, 337, 690
- C è solo una risorsa sovrabbondante sul pianeta Terra: la radiazione solare. Tutti i materiali che servono per la produzione industriale si ottengono dalla biosfera e dalla crosta terrestre - La INEVITABILE transizione energetica deve confrontarsi con la limitatezza delle risorse materiali per convertitori e accumulatori - La criticità degli elementi chimici è dettata da (1) disponibilità in natura,(2) costo ambientale, (3) vulnerabilità delle forniture - Dobbiamo sviluppare protocolli di riciclo a tutti i livelli. Ma non si potrà mai riciclare al 100 % - La transizione energetica può definitivamente mettere in luce i limiti fisici ed energetici del nostro sistema economico