Batterie dagli scarti del riso

Con i suoi 422 milioni di tonnellate prodotti ogni anno, il riso è una delle colture più diffuse sul nostro pianeta: cresce in 75 paesi ed è consumato da più di un terzo della popolazione mondiale come alimento di base. Cosa fare allora con i prodotti di scarto prodotti dalla sua coltivazione? Potremmo ad esempio usarli per alimentare le batterie, come propongono i ricercatori del Korea Advanced Institute of Science and Technology, in uno studio pubblicato su Pnas, in cui spiegano come trasformare la silice contenuta nella lolla del riso in silicio, che può essere utilizzato come anodo in batterie al litio ad alta portata.

La lolla del riso è il rivestimento esterno del chicco, e lo protegge da eventuali attacchi di insetti e batteri. Per svolgere questo compito, mantenendo al contempo la ventilazione e l’umidità, queste piante hanno sviluppato al loro interno dei livelli di silice nanoporosa unici nel loro genere, grazie ad anni e anni di evoluzione naturale. Ed è proprio grazie a questa struttura porosa che gli scienziati sono riusciti a convertire la silice in silicio, dimostrando che la lolla, la cui produzione annuale ammonta alle 108 tonnellate, può essere un’enorme risorsa per la produzione di elettrodi negativi che saranno poi utilizzati per le batterie al litio, le più diffuse tra quelle usate per laptop, cellulari e auto elettriche.

I ricercatori, guidati da Jang Wook Choi, hanno in primo luogo analizzato la lolla, proveniente dai raccolti di riso effettuati nel 2012 nei pressi di Daejeon, Corea del Sud, tramite microscopi ottici e spettroscopie, per ottenerne la morfologia e mapparne i vari elementi. In seguito è stato anche usato un microscopio elettronico per osservare le nanoparticelle di silice che, interconnesse tra loro, formano la struttura porosa. I gusci sono stati successivamente trattati con acido cloridrico e calore per eliminare tutte le impurità; sono stati poi sottoposti a un processo di riduzione per riuscire a ottenere il silicio dalla silice presente nella lolla, preservandone la nanostruttura tridimensionale.

Il silicio convertito è stato in seguito testato, e ha mostrato eccellenti performance elettrochimiche:il materiale sembra particolarmente adatto ad essere usato come anodo nelle pile al litio ad alta portata. Come suggerito dagli autori, la scoperta potrebbe avere molte applicazioni, in quanto mostra come un prodotto di scarto quale il guscio del riso sia invece un’enorme risorsa di silicio ancora non sfruttata.

Riferimenti: PNAS doi/10.1073/pnas.1305025110

Credits immagine: visualpanic/Flickr