Trasformare il calore disperso in energia elettrica è possibile, usando il magnetismo

Ricercatori della Ohio State University e del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti hanno scoperto il modo per catturare il calore e trasformarlo in modo efficiente in energia, usando il magnetismo. Potrebbe funzionare sia con il calore prodotto dai processi industriali, sia con le sonde spaziali interplanetarie.

Un gruppo di ricerca che include scienziati della Ohio State University e dell’Oak Ridge National Laboratory del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, ha scoperto come catturare il calore e trasformarlo in elettricità. Lo studio, pubblicato sulla rivista scientifica Science Advances, potrebbe dare il via a una nuova generazione di energia più efficiente, ricavata dal calore prodotto dagli scarichi delle auto e dai processi industriali, ma anche da oggetti più esotici come le sonde spaziali interplanetarie. Calore che attualmente viene disperso, ma che può essere catturato e inserito in un’ottica di economia circolare.

Joseph Heremans, professore di ingegneria meccanica e aerospaziale alla Ohio Eminent Scholar in Nanotechnology presso la Ohio State University, spiega che “grazie a questa scoperta, dovremmo essere in grado di produrre più energia elettrica dal calore di quanto facciamo oggi. È qualcosa che, fino ad ora, nessuno pensava fosse possibile“.

La scoperta si basa su minuscole particelle chiamate “paramagnoni”. Tecnicamente non sono propriamente magneti, ma trasportano un flusso magnetico. È una differenza sottile ma molto importante perché i magneti, quando riscaldati, perdono la loro forza magnetica e diventano quelli che appunto si definiscono paramagneti. Un flusso di magnetismo, che gli scienziati chiamano “spin“, crea un tipo di energia chiamata termoelettricità a trascinamento di magnoni, qualcosa che non poteva essere usato prima per raccogliere energia a temperatura ambiente.

“Una volta la saggezza convenzionale suggeriva che, se hai un paramagnete e lo riscaldi, non succede nulla”, spiega Heremans. La novità sta nel fatto che “abbiamo scoperto che non è vero. Quello che abbiamo trovato è un nuovo modo di progettare semiconduttori termoelettrici, ossia materiali che convertono il calore in elettricità. I termoelettrici convenzionali che abbiamo avuto negli ultimi 20 anni o giù di lì sono troppo inefficienti e restituiscono troppa poca energia, ecco perché non sono molto diffusi. Questa scoperta però cambia questa comprensione. ”

I magneti sono una parte cruciale della raccolta di energia dal calore: quando un lato di un magnete viene riscaldato, l’altro lato (quello che resta freddo) diventa più magnetico, producendo una rotazione, uno “spin” appunto, che spinge gli elettroni nel magnete e crea elettricità.

Tuttavia c’è un paradosso: quando i magneti si surriscaldano, perdono la maggior parte delle loro proprietà magnetiche, trasformandosi in paramagneti. Fino a questa scoperta nessuno aveva mai pensato di usare i paramagneti per raccogliere calore perché si pensava che non fossero in grado di raccogliere energia. Invece il team di ricerca ha scoperto che i paramagnoni spingono gli elettroni solo per un miliardesimo di milionesimo di secondo, che sembra pochissimo, ma è sufficiente per rendere possibile la raccolta di energia nei paramagneti.

A questo punto i ricercatori hanno sviluppato dei test per verificare se i paramagnoni potessero, nelle giuste circostanze, produrre la rotazione necessaria. Il risultato è che, in effetti, generano il tipo di spin necessario per spingere gli elettroni, consentendo la raccolta di energia.