Il rivestimento dei condensatori delle centrali elettriche potrebbe ridurre 460 milioni di tonnellate di CO2 all’anno

Liberare il mondo dai combustibili fossili richiederà del tempo, quindi trovare modi per rendere la produzione di energia più efficiente è ancora importante. Gli scienziati dell'Università dell'Illinois Urbana-Champaign hanno sviluppato un nuovo rivestimento per i tubi dei condensatori di vapore che, se srotolato su larga scala, potrebbe potenzialmente aggiungere più di una potenza extra russa all'anno.

Molti tipi di produzione di energia funzionano sul ciclo del vapore. In sostanza, una fonte di energia – che si tratti della combustione di combustibili fossili o della fissione nucleare – viene utilizzata per riscaldare l’acqua in una caldaia per produrre vapore, che viene poi incanalato per far girare una turbina, generando elettricità. Il vapore viene poi raccolto in un condensatore per recuperare l'acqua per continuare il ciclo.

I ricercatori del nuovo studio si sono proposti di migliorare l'efficienza del trasferimento di calore dei tubi del condensatore. Hanno sviluppato un rivestimento realizzato in carbonio fluorurato simile al diamante (F-DLC), un materiale idrofobo o idrorepellente. Quando il vapore si condensa sui tubi rivestiti, non forma più una pellicola sottile ma si accumula molto più facilmente in goccioline. Ciò lo aiuta a defluire più velocemente, consentendo a più vapore di entrare in contatto con il tubo prima.

Nei test, il team ha dimostrato che il rivestimento ha aumentato le proprietà di trasferimento del calore del tubo di un fattore 20, con un conseguente aumento dell'efficienza complessiva del 2%. Potrebbe non sembrare molto, ma secondo i loro calcoli, se tutte le centrali elettriche a carbone e gas naturale fossero più efficienti del 2%, ogni anno le emissioni globali di CO2 diminuirebbero di 460 milioni di tonnellate, 2 trilioni di litri di acqua di raffreddamento sarebbero risparmiati e verrebbero generati 1.000 TWh extra di elettricità. Si tratta di più di quanto la Russia consuma in un anno.

"È straordinario che possiamo raggiungere questo obiettivo con F-DLC, qualcosa che utilizza solo carbonio, fluorene e un po' di silicio", ha affermato Muhammad Hoque, autore principale dello studio. "E può rivestire praticamente qualsiasi metallo comune, inclusi rame, bronzo, alluminio e titanio."

È importante sottolineare che i rivestimenti sono stati testati sulla durabilità per 1.095 giorni e hanno riscontrato che hanno mantenuto la loro funzione per tutto il tempo. Lo hanno fatto anche dopo essere stati graffiati 5.000 volte in un test di abrasione.

Il prossimo passo, dice il team, sarà testare le prestazioni del rivestimento in condizioni industriali reali per sei mesi. Anche se ci sono ancora dubbi su come un tale rivestimento potrebbe essere utilizzato su vasta scala, anche solo pochi stabilimenti che lo adottano dovrebbero iniziare a fare la differenza. Rivestimenti simili sono stati realizzati con materiali come il grafene, con risultati simili.

“Se tutto andrà bene, speriamo di dimostrare a tutti che si tratta di una soluzione efficace ed economicamente sostenibile”, ha affermato Nenad Miljkovic, ricercatore capo del progetto. “Vogliamo che la nostra soluzione venga adottata, perché, nonostante lo sviluppo delle energie rinnovabili dovrebbe essere assolutamente una priorità, vale comunque la pena continuare a migliorare ciò che abbiamo ora”.

La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Nature Communications.

Fonte: Università dell'Illinois Urbana-Champaign