Si può fare economia circolare anche recuperando il calore disperso da tubature industriali, elettrodomestici e autoveicoli. È questo l’obiettivo di ToroDyna, una nuova tecnologia brevettata da un gruppo di ricerca dell’Istituto Italiano di Tecnologia - IIT. Il team, diretto da Alessandro Chiolerio presso il Center for Sustainable Future Technologies di Torino, ha da poco testato un prototipo in grado di generare energia elettrica a partire da differenze di temperatura di poco più di 1°C con un’efficienza di conversione che può arrivare al 38%. Una nuova frontiera per la produzione di energia sostenibile.
Tutto il calore che sprechiamo
Uno studio condotto nel 2016 dall’università tedesca di Freiberg - considerando non solo il settore industriale ma anche il commercio, i trasporti e il residenziale - ha stimato che il 72% del consumo globale primario di energia viene disperso in forma di calore.
Si tratta di calore generato dagli attriti degli organi meccanici, dal passaggio di correnti elettriche nei dispositivi, dalla trasformazione dell’energia primaria in energia elettrica e da vari altri processi industriali. Tutta energia sprecata, insomma, che sarebbe utile poter recuperare e rimettere in circolo. Il problema, come spiegano dall’IIT, è che “i metodi attualmente disponibili implicano l’utilizzo di materiali pregiati, tossici e a volte fragili, come quelli termoelettrici”.
Lo scopo della ricerca coordinata da Chiolerio dell’IIT in collaborazione con il Politecnico di Torino era dunque quello di trovare una soluzione che fosse al contempo resistente, economica ed ecosostenibile.
ToroDyna: la ciambella in bioplastica che produce energia dal calore disperso
ToroDyna (acronimo di TORoidal DYNAmo) è un dispositivo leggero (pesa circa 2 kg) e realizzato in bioplastica 100% biocompostabile avvalendosi di tecniche di stampa 3D. Ha una forma a ciambella ideale per l’applicazione sulle grandi tubature industriali, ma che può adattarsi a elettrodomestici e automobili, consentendo così il recupero energetico anche nella vita quotidiana.
Detto in parole semplici, la “ciambella” assorbe il calore disperso da tubi o altri dispositivi e lo trasforma in energia elettrica. La chiave del funzionamento è il fluido magnetico (per la presenza di magnetite) contenuto nel dispositivo. La tubatura o il device a cui viene applicato genera un campo magnetico che mette in movimento il fluido, producendo così corrente elettrica nelle bobine integrate. Questa corrente può essere poi immagazzinata in un sistema di stoccaggio energetico destinato ad alimentare computer, smartphone, sensori, sistemi di illuminazione o altri dispositivi elettronici.
Secondo i dati emersi dai test, il sistema sarebbe piuttosto efficiente, riuscendo a generare energia elettrica già a partire da differenze di temperatura di poco più di 1°C con un tasso di conversione che può arrivare al 38%. Con una differenza di temperatura di 25°C, nell’arco di un paio d’ore dalla sua accensione, può generare circa 1 Watt. Ma in contesti industriali, dove le differenze di temperatura possono raggiungere anche i 250°C, ToroDyna potrebbe erogare una potenza nell’ordine di decine di kiloWatt rendendo il sistema in grado di alimentare apparecchi elettronici complessi.
I prossimi passi: dal laboratorio alle tecnologie indossabili
L’idea originale di Alessandro Chiolerio, dopo il deposito del brevetto, è stata disegnata, progettata, realizzata e ottimizzata nell’arco di due anni arrivando ad avere oggi un prototipo funzionante su scala di laboratorio. Il team di IIT sta ora lavorando a una versione più semplice ed efficiente di ToroDyna, per ottenere nel 2021 un prototipo pre-industriale da mettere alla prova in un ambiente operativo.
Il ventaglio di possibilità che si apre è molto ampio. “Il sistema – spiegano dall’IIT - è stato pensato per essere scalabile sia verso l’alto, cioè per rispondere a necessità industriali, che verso il basso, per il mondo del wearable come fonte di energia per le tecnologie indossabili”.