La canapa e i supercondensatori

Quale sarà mai il nesso tra un particolare sistema di accumulo elettrico, e la canapa? Apparentemente nessuno. Eppure la ricerca, per anni, ha lavorato ad un possibile utilizzo della canapa come materia prima per lo stoccaggio di energia.

É il 2013, quando sulla rivista ACS NANO viene pubblicato uno studio dal titolo “Nanosheet di carbonio interconnesse derivate dalla canapa per supercondensatori ultraveloci ad alta energia”. Nell’articolo è presentata l’analisi delle prestazioni di nanosheet di carbonio, realizzati dagli scarti delle fibre di canapa. Questi sottili strati, ritenuti utili per applicazioni in supercondensatori, hanno riportato risultati straordinari. Infatti, il dispositivo supercondensatore assemblato produce una densità di energia massima di 12 Wh/kg, che è superiore a quella dei supercondensatori disponibili in commercio (che si aggira intorno ai 5 Wh/kg).

Il supercondensatore è prezioso soprattutto nei casi di richiesta di elettricità fortemente variabile nel tempo o impulsiva. Il suo ruolo è di prendersi carico delle fasi a forte variabilità di erogazione lasciando al resto dell’alimentazione un lavoro stabile e costante nel tempo. Il vantaggio ottenuto è che la fornitura elettrica ha una qualità migliore, la vita prevista degli apparecchi è superiore, si possono ridurre le dimensioni di gran parte dei circuiti elettrici.

Dalla canapa ai nanomateriali

Il processo prende il nome di sintesi idrotermale. Essa si riferisce al trattamento di soluzioni acquose di sali metallici o metallorganici a temperature elevate, generalmente comprese tra i 100 e i 400°C e sotto pressione. Nel caso specifico, si parte dalla fibra di canapa composta da strati di lignina e emicellulosa. Questa fibra viene poi riscaldata a 180°C per 24 ore. Al termine del processo, è possibile ottenere nanoparticelle, che poi vanno a costituire le lamine ultrasottili (10-30 nm di spessore) di carbonio (molto simili a quelle che ha il grafene).

A seguito dei risultati promettenti ottenuti, David Mitlin, ingegnere e autore dell’articolo del 2013, ha fondato nel 2015 la start-up CQuest Partners, che è in procinto di raccogliere capitali per costruire il suo centro di ricerca e sviluppo e produzione pilota nelle vicinanze di Albany, New York. L’obiettivo è sviluppare questi nuovi materiali e prototipi di dispositivi di accumulo dell’energia.