Fotovoltaico e plastica riciclata, nuova strada per l’energia solare sostenibile

Un progetto dell’Università di Pisa dimostra che i concentratori solari luminescenti possono essere prodotti con plastica acrilica rigenerata, riducendo le emissioni fino al 75% rispetto ai materiali convenzionali.

 

Un team di ricerca dell’Università di Pisa ha sviluppato una nuova tecnologia fotovoltaica basata sull’uso di plastica acrilica rigenerata, dimostrando come materiali riciclati possano contribuire a ridurre in modo significativo l’impronta ambientale della produzione di energia solare.

 

Lo studio, pubblicato su Rsc Applied Polymers e selezionato dalla Royal Society of Chemistry per una raccolta dedicata agli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile delle Nazioni Unite, si concentra su una tipologia di dispositivi noti come concentratori solari luminescenti (Lsc, Luminescent Solar Concentrators).

 

Una nuova generazione di pannelli solari che facilita l’integrazione architettonica

 

Gli Lsc sono lastre trasparenti e colorate in Pmma (polimetilmetacrilato), un materiale plastico che agisce da guida d’onda per la luce solare catturata da fluorofori interni.

 

La radiazione viene convogliata verso moduli fotovoltaici disposti sui bordi, dove viene convertita in elettricità. Questo sistema consente di massimizzare la raccolta luminosa anche in ambienti urbani, sfruttando sia la luce diretta che quella diffusa.

 

L’innovazione introdotta dal gruppo pisano risiede nell’impiego di Pmma rigenerato tramite riciclo chimico, in alternativa al Pmma vergine. I ricercatori hanno dimostrato che, a parità di efficienza ottica ed elettrica, le lastre fotovoltaiche prodotte con Pmma riciclato possono ridurre le emissioni di CO2 fino al 75%, rendendo la tecnologia più coerente con i principi dell’economia circolare.

 

Dal laboratorio alla città: applicazioni urbane e prime sperimentazioni

 

Il sistema è pensato per essere integrato in serre, pensiline, vetrate e facciate trasparenti, rendendo il fotovoltaico compatibile con l’estetica e le esigenze funzionali dell’edilizia urbana.

 

Una prima applicazione è stata realizzata a Livorno, dove nel 2023 è stata installata una pensilina fotovoltaica con Lsc, inizialmente basata su Pmma sintetico. Il passo successivo è ora la sostituzione dei materiali vergini con polimeri rigenerati, grazie alla collaborazione con imprese italiane attive nella produzione di acrilici da riciclo, come Madreperla.

 

Lo studio si inserisce nel progetto Prin Luce e affronta uno dei principali limiti degli Lsc: l’elevato impatto ambientale del materiale plastico utilizzato, spesso maggiore rispetto a quello dei moduli fotovoltaici in silicio.

 

Attraverso la valutazione del ciclo di vita, i ricercatori hanno confrontato i dati relativi alla produzione di lastre in Pmma da sintesi e da riciclo, utilizzando come benchmark la Dichiarazione Ambientale di Prodotto (Epd) del pannello GreenCast.

 

Le potenzialità del Pmma rigenerato: tra sostenibilità e prestazioni

 

Il Pmma, noto per le sue caratteristiche di alta trasparenza, stabilità e resistenza, è oggi utilizzato in molti settori: edilizia, automotive, elettronica, dispositivi sanitari.

 

Tuttavia, solo l’1-2% del Pmma prodotto in Europa viene attualmente riciclato, a fronte di un costo elevato (3.000-4.000 €/tonnellata) che rende il suo recupero potenzialmente vantaggioso.

 

La rigenerazione avviene tramite pirolisi non catalitica, un processo ad alta resa ma anche ad alta intensità energetica, che consente la depolimerizzazione del materiale fino al monomero di partenza (Mma).

 

L’impiego di Mma riciclato consente un risparmio stimato di 830 kg di CO2 per metro cubo di Pmma prodotto, secondo i dati riportati nello studio. Le analisi comparative tra Lsc realizzati con Pmma vergine e rigenerato hanno evidenziato prestazioni termiche, ottiche e meccaniche sostanzialmente equivalenti, con differenze marginali nella stabilità chimica dovute a impurità residue.

 

Prospettive e limiti per il fotovoltaico plastico urbano

 

La ricerca dell’Università di Pisa rappresenta un passo concreto verso la realizzazione di tecnologie solari a minore impatto ambientale, pensate per essere installate in ambienti urbani senza occupare superfici aggiuntive.

 

Tuttavia, la bassa efficienza media degli Lsc (inferiore al 10%) e la necessità di stabilizzare le proprietà ottiche dei materiali riciclati restano sfide ancora aperte.

 

Nel quadro delle strategie europee per la transizione energetica, lo sviluppo di soluzioni scalabili e circolari per l’energia solare è una priorità. Tecnologie come quella sperimentata a Pisa potranno contribuire in modo significativo solo se supportate da politiche industriali orientate all’innovazione nei materiali, al recupero chimico e all’integrazione edilizia del solare.

 

Paolo Galli

 

 

Photo: creata con Ai