Corteccia degli alberi per batterie ecologiche

Quando si parla di tannini la prima cosa che viene in mente è il vino rosso, poiché questi composti polifenolici sono responsabili dei cambiamenti nel colore e nel gusto dei vini durante l’invecchiamento. Ma in un prossimo futuro i tannini potrebbero apparire sulle etichette delle batterie.

Attualmente, i principali sistemi di accumulo di energia elettrica di tipo elettrochimico (batterie) impiegano componenti a base di metallo che richiedono costosi processi di sintesi e che utilizzano risorse non rinnovabili. Per tale motivo negli ultimi decenni si sono cercati composti organici che potessero sostituire i metalli per la realizzazione dei catodi delle batterie. I biopolimeri hanno recentemente attirato l’attenzione di molti ricercatori data la loro ampia disponibilità in natura e il basso costo dei processi di estrazione.

Nello specifico i biopolimeri contenenti gruppi chinonici e fenolici (composti derivati dagli idrocarburi aromatici in cui, rispettivamente, un numero pari di gruppi –CH= è sostituito da gruppi –C(=O) – o in cui uno o più atomi di idrogeno, H, sono sostituiti con gruppi ossidrile, –OH) come la lignina e i tannini, sono di particolare interesse a causa delle loro eccellenti prestazioni elettrochimiche, caratterizzate da un’alta capacità di stoccaggio dell’energia ed un alta reversibilità. La lignina è sicuramente il polimero derivato da biomassa più studiato, però il contenuto in fenolo è relativamente basso comparato al suo alto peso molecolare, limitando così le potenziali performance di batterie a base di lignina.

In un recente studio pubblicato sulla rivista Nano Letters i ricercatori hanno dimostrato per la prima volta che i tannini, ricavati dalle cortecce degli alberi, possono essere impiegati nella realizzazione dei catodi delle batterie. Questi composti sono particolarmente promettenti poiché presentano il più alto contenuto in fenolo fra i biopolimeri prodotti da organismi viventi. Tale composto aromatico è il protagonista del processo di carica caratterizzato dalla reazione chimica reversibile in cui si ottiene il chinone per ossidazione del fenolo. Nel loro esperimento i ricercatori hanno realizzato un elettrodo integrando il tannino in una matrice polimerica costituita dal polimero coniugato polipirrolo, successivamente depositata sopra un substrato di legno carbonizzato. Il polipirrolo previene la solubilizzazione del tannino nella soluzione acquosa e fornisce una sufficiente conduttività elettronica, mentre il substrato di legno presenta numerosi canali allineati, creati dalla pianta per il trasporto di nutrienti e acqua, che conferiscono un’alta porosità che si traduce in un’area superficiale elevata, ciò facilita il trasporto di elettroni e ioni. Sebbene le performance siano ancora distanti da quelle delle batterie tradizionali, la ricerca è ancora agli inizi e c’è ampio margine di miglioramento per poter arrivare un giorno alla realizzazione di batterie ecosostenibili.

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