Generare elettricità pulita con le piume di pollo

 

Ogni anno vengono incenerite circa 40 milioni di tonnellate di piume di pollo. Questo non solo rilascia grandi quantità di CO₂, ma produce anche gas tossici come l’anidride solforosa. I ricercatori dell’ETH di Zurigo e della Nanyang Technological University di Singapore (NTU) hanno ora trovato un modo per mettere a frutto queste piume.

 

 

L’industria alimentare genera enormi quantità di rifiuti e sottoprodotti, anche dalla produzione di pollame. Ogni anno vengono incenerite circa 40 milioni di tonnellate di piume di pollo. Questo non solo rilascia grandi quantità di CO₂, ma produce anche gas tossici come l’anidride solforosa.

I ricercatori dell’ETH di Zurigo e della Nanyang Technological University di Singapore (NTU) hanno ora trovato un modo per mettere a frutto queste piume.

Utilizzando un processo semplice ed ecologico, estraggono la cheratina proteica dalle piume e la convertono in fibre ultrafini note come fibrille amiloidi.

Queste fibrille di cheratina possono essere utilizzate nella membrana di una cella a combustibile.

Le celle a combustibile generano l’elettricità senza CO₂ dall’idrogeno e dall’ossigeno, rilasciando solo calore e acqua.

Potrebbero svolgere un ruolo importante come fonte di energia sostenibile in futuro. Al centro di ogni cella a combustibile si trova una membrana semipermeabile.

Permette ai protoni di passare ma blocca gli elettroni, costringendoli a fluire attraverso un circuito esterno dall’anodo caricato negativamente al catodo caricato positivamente, producendo così una corrente elettrica.

Nelle celle a combustibile convenzionali, queste membrane sono state finora realizzate utilizzando sostanze chimiche altamente tossiche, che sono costose e non si decompongono nell’ambiente.

La membrana sviluppata dai ricercatori dell’ETH e della NTU, invece, è costituita principalmente da cheratina biologica, che è compatibile con l’ambiente e disponibile in grandi quantità: le piume di pollo sono composte per il 90% da cheratina.

Ciò significa che la membrana prodotta in laboratorio è già fino a tre volte più economica delle membrane convenzionali.

«Ho dedicato diversi anni alla ricerca di diversi modi in cui possiamo utilizzare i rifiuti alimentari per i sistemi di energia rinnovabile», afferma Raffaele Mezzenga, professore di alimenti e materiali morbidi presso l’ETH di Zurigo.

“Il nostro ultimo sviluppo chiude un ciclo: una sostanza che rilascia CO₂ e gas tossici quando viene bruciato e utilizzato in un ambiente diverso. Con la nostra nuova tecnologia non solo sostituisce le sostanze tossiche, ma previene anche il rilascio di CO₂, diminuendo il ciclo complessivo dell’impronta di carbonio”, afferma Mesenga.

Tuttavia, ci sono ulteriori sfide da superare prima che l’idrogeno possa affermarsi come fonte di energia sostenibile.

“L’idrogeno è l’elemento più abbondante nell’universo, ma purtroppo non sulla Terra”, dice Mezzenga. Poiché l’idrogeno non si trova qui nella sua forma pura, deve essere prodotto, il che richiede una grande quantità di energia.

Anche in questo caso, la nuova membrana potrebbe essere utile in futuro, perché può essere utilizzata non solo nelle celle a combustibile, ma anche nella scissione dell’acqua.

In un processo noto come elettrolisi, la corrente continua viene fatta passare attraverso l’acqua, causando la formazione di ossigeno all’anodo (questa volta) caricato positivamente, mentre l’idrogeno fuoriesce al catodo caricato negativamente.

L’acqua pura non è abbastanza conduttiva per questo processo e spesso richiede l’aggiunta di acidi. La nuova membrana, tuttavia, è permeabile ai protoni e quindi consente la migrazione delle particelle tra anodo e catodo necessaria per un’efficiente scissione dell’acqua, anche in acqua pura.

Il prossimo passo dei ricercatori sarà quello di studiare quanto sia stabile e durevole la loro membrana di cheratina e, se necessario, di migliorarla.

Il team di ricerca ha già depositato un brevetto congiunto per la membrana ed è ora alla ricerca di investitori o aziende per sviluppare ulteriormente la tecnologia e portarla sul mercato.

Immagine: ETH Zurich / NTU