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FISICA/ Harvard, c’è un italiano che cattura gli infrarossi (per produrre energia)

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Un ricercatore mentre studia i raggi infrarossi  Un ricercatore mentre studia i raggi infrarossi

Ci vuole una bella fantasia per immaginare di estrarre energia dalle emissioni infrarosse della Terra. Eppure un gruppo di fisici e ingegneri della Harvard School of Engineering and Applied Science (SEAS), guidati guarda caso da un italiano, ha avuto questo guizzo di immaginazione e lo sta sviluppando. Il capogruppo è Federico Capasso, che con gli infrarossi ci sa fare. Lo scienziato italiano, che da anni lavora in Usa ed è da tempo in odore di Nobel, è ben noto come co-inventore del laser a infrarossi “quantum cascade” e per aver spiegato un elusivo fenomeno di elettrodinamica quantistica come la forza di Casimir repulsiva; per queste ricerche ha già ricevuto la Medaglia d'Oro SPIE, il Premio della European Physical Society per Elettronica Quantistica e Ottica e il Jan Czochralski Award. Ora si è buttato nel settore del cosiddetto “energy harvesting”, cioè la “raccolta” di energia da tutte le possibili fonti, soprattutto da quei residui di energia che andrebbero sprecati come sottoprodotti di altri fenomeni.

 

Il fenomeno sul quale si è concentrato Capasso è nientemeno che la vita del Pianeta Terra nel suo complesso, considerandolo nella sua qualità di emettitore di energia. La Terra infatti, come tutti i corpi caldi, emette continuamente nel freddo spazio circostante radiazioni elettromagnetiche in particolare nelle lunghezze d’onda del medio-infrarosso (mid-IR), cioè tra 2,5 e 50 micron; è una gamma – secondo Capasso – piuttosto trascurata dello spettro: anche in spettroscopia è sempre stata considerata una zona molto difficile su cui lavorare, almeno fino a quando sono nati i laser a cascata quantica. Ma era una sorta di pregiudizio. Superando le remore che vedevano come controintuitivo generare energia sfruttando la radiazione in uscita dal pianeta piuttosto che quella in entrata, gli scienziati di Harvard si sono messi a fare i conti e hanno immaginato addirittura due possibili modalità di sfruttamento dei mid-IR terrestri, descrivendole sull’ultimo numero di PNAS , nell’articolo “Harvesting renewable energy from Earth's mid-infrared emissions”.

 

La prima si basa su un procedimento analogo a quello dei un generatori di energia solare termica e traduce in pratica uno dei principi fondamentali della termodinamica: la differenza di temperatura genera lavoro. L’apparecchiatura dovrebbe consistere in due piastre: una "calda" alla temperatura della Terra e una "fredda" posta al di sopra, rivolta verso l’alto. Quest’ultima dovrebbe essere fatti di materiale ad alta emissività, che raffredda irradiando calore verso il cielo in modo molto efficiente. Sulla base di una serie di misure delle emissioni infrarosse eseguite in Oklahoma, i ricercatori stimano che la differenza termica tra le piastre potrebbe generare energia dell’ordine di qualche watt per metro quadrato; e ciò ininterrottamente, giorno e notte.



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