Produrre elettricità verde con le piume di pollo

Nell'industria alimentare si generano enormi quantità di rifiuti e sottoprodotti, anche nella produzione di pollame. Ogni anno vengono inceneriti circa 40 milioni di tonnellate di piume di pollo. Questo non solo rilascia grandi quantità di CO₂ ma anche gas tossici come l'anidride solforosa.

I ricercatori dell'ETH di Zurigo e dell'Università di Tecnologia di Singapore (NTU) hanno ora trovato un modo per fare buon uso di queste piume. Utilizzando un processo semplice ed ecologico, hanno estratto la proteina cheratina dalle piume e l'hanno trasformata in fibre estremamente sottili, note come fibrille amiloidi. Queste fibre di cheratina vengono poi utilizzate nella membrana di una cella a combustibile.

Le celle a combustibile producono CO₂-I D-MTEC generano elettricità da idrogeno e ossigeno, rilasciando solo calore e acqua nel processo. In futuro potrebbero svolgere un ruolo importante come fonte di energia sostenibile. Il fulcro di ogni cella a combustibile è una membrana semipermeabile. Essa permette il passaggio dei protoni, ma blocca gli elettroni, costringendoli a fluire attraverso un circuito esterno dall'anodo con carica negativa al catodo con carica positiva, generando elettricità.

Come utilizzare gli scarti industriali

Nelle celle a combustibile convenzionali, per queste membrane sono state finora utilizzate sostanze chimiche altamente tossiche ("Forever Chemicals"). Sono costose e non si degradano nell'ambiente. La membrana sviluppata dai ricercatori dell'ETH e dell'NTU, invece, è costituita principalmente da cheratina biologica, ecologica e disponibile in grandi quantità: le piume di pollo sono composte per il 90% da cheratina. Questo rende la membrana fino a tre volte più economica da produrre in laboratorio rispetto alle membrane convenzionali.

"Da diversi anni ormai svolgo un'intensa attività di ricerca sui vari modi di utilizzare gli scarti alimentari per i sistemi di energia rinnovabile", afferma Raffaele Mezzenga, professore di Alimenti e materiali morbidi all'ETH di Zurigo. "Con il nostro ultimo sviluppo, stiamo chiudendo un cerchio: lo stesso materiale che produce CO₂ e gas tossici, sostituisce le sostanze tossiche nel nuovo sito d'azione e impedisce anche il rilascio di CO_2,che è il modo in cui possiamo utilizzare la CO₂-bilancio", afferma Mezzenga.

Versatile nell'uso

Tuttavia, è necessario superare altre sfide per affermare l'idrogeno come fonte di energia sostenibile. "L'idrogeno è l'elemento più comune nell'universo, ma purtroppo non sulla Terra", afferma Mezzenga. Poiché l'idrogeno non si trova qui nella sua forma pura, deve essere prodotto utilizzando una grande quantità di energia. La nuova membrana potrebbe essere utile anche in futuro, in quanto 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, provocando la formazione di ossigeno all'anodo, che questa volta è 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. Tuttavia, la nuova membrana è permeabile ai protoni e consente quindi la migrazione delle particelle tra anodo e catodo necessaria per la scissione dell'acqua, anche in acqua pura.

Brevetto in iscrizione

Nella fase successiva, i ricercatori studieranno la stabilità e la durata della loro membrana di cheratina e, se necessario, la miglioreranno. Il team di ricerca ha già presentato un'iscrizione congiunta per il brevetto della membrana ed è ora alla ricerca di investitori o aziende per sviluppare ulteriormente la tecnologia e portarla sul mercato.