Colloidi a base di caffè per assorbimento solare diretto -ricerca italiana pubblicata su Nature

Matteo Alberghini , Matteo Morciano , Luca Bergamasco , Matteo Fasano , Luca Lavagna , Gabriele Humbert , Elisa Sani , Matteo Pavese , Eliodoro Chiavazzo &Pietro Asinari

La stampa 3D può essere eseguita in innumerevoli modi; infatti, le scelte sono infinite quanto la capacità di innovare usando questa tecnologia con una forza in espansione di hardware, software e materiali. È possibile realizzare molti tipi diversi di oggetti che non erano possibili in precedenza, oltre a consentire l’autosostenibilità nella creazione di articoli in laboratorio che possono favorire una varietà di studi. Questo è stato il caso durante un recente esame delle proprietà termo-fisiche da parte di ricercatori italiani, spiegato nel loro articolo pubblicato di recente, ” Colloidi a base di caffè per assorbimento solare diretto “.

I ricercatori hanno utilizzato la stampa 3D per creare “collettori” per i loro esperimenti di assorbimento solare, cercando un’alternativa ai soliti nanocolloidi a base di carbonio. Per evitare gli svantaggi del carbonio – tra cui citotossicità e danni all’ambiente – gli autori si sono spinti verso una miscela molto più naturale di:

Caffè Arabica
Acqua distillata
glicerina
Solfato di rame
Lo studio ruotava attorno alla creazione di un migliore assorbitore di superficie, funzionante attraverso la luce solare e la sua energia passata a un fluido vettore. Quel vettore deve possedere adeguate proprietà termiche e ottiche, tuttavia. Dato che il caffè è così scuro, è più propizio assorbire la luce del sole, e il calore risultante viene riportato a studi precedenti con inchiostro nero indiano. Quella ricerca è stata incoraggiante e, nel considerarlo, gli autori hanno combinato i loro esperimenti per cercare di includere nanocolloidi, ma senza la tossicità.

“Sono stati studiati diversi tipi di nanoparticelle, come nanotubi a parete singola o multipla, grafite, nano-corna o polvere di carbonio nell’acqua. Tuttavia, l’uso crescente di nanoparticelle di carbonio può portare a importanti preoccupazioni ambientali e rischi biologici, a causa della loro tossicità (citotossica). In questo senso, i colloidi biocompatibili (nano) possono rappresentare un’alternativa più sostenibile e sicura per progettazione alle nanosospensioni a base di carbonio “, hanno affermato i ricercatori.

Il caffè è molto più complesso di quanto tu possa immaginare (che potrebbe essere il segreto della magia che conferisce a molti di noi ogni mattina) e disponibile in una vasta gamma di composizioni diverse. Per questo esperimento, i ricercatori hanno utilizzato una caffettiera in alluminio piano cottura, con capacità massima di 100 cm 3 , un filtro di capacità di 35 cm 3 e una pentola con coperchio. I colloidi proposti sono stati quindi esaminati per quanto riguarda il coefficiente di estinzione e la frazione di energia immagazzinata, mentre la prestazione foto-termica è stata confrontata con un assorbitore di superficie selettivo utilizzando i collettori solari personalizzati stampati in 3D. Durante l’esperimento sono state esaminate tre diverse velocità di flusso.

“I test sperimentali vengono eseguiti nelle stesse condizioni per l’assorbimento diretto e indiretto e l’efficienza dei collettori confrontati”, hanno affermato i ricercatori nel loro articolo.

Per quanto riguarda le prestazioni dei collettori stampati in 3D, i ricercatori hanno spiegato che un equilibrio tra assorbimento e riflessione nella parte inferiore del canale era fondamentale. La conduttività termica è stata promossa tramite ‘tuning’ del canale della geometria.

“I test sul campo, in accordo con i modelli numerici, hanno dimostrato che questi fluidi possono fornire prestazioni simili al tradizionale assorbimento indiretto basato su superfici selettive”, hanno concluso i ricercatori.

“Questi risultati possono aprire la strada a una nuova famiglia non convenzionale di colloidi biocompatibili, eco-sostenibili ed economici per applicazioni solari, ad esempio adatti per la formazione di vapore, desalinizzazione dell’acqua di mare, produzione di acqua calda sanitaria o raffreddamento solare sostenibile.

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