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Una rappresentazione simbolica di una batteria agli ioni di sodio che emerge da cristalli di sale

Per anni, il litio è stato il re incontrastato delle batterie, alimentando smartphone, laptop e veicoli elettrici. La sua egemonia, però, è minacciata da un parente stretto, economico e incredibilmente abbondante: il sodio. La tecnologia delle batterie agli ioni di sodio ha raggiunto una maturità tale da uscire dai laboratori per entrare nella produzione di massa, promettendo una rivoluzione nel campo dell'accumulo energetico e della mobilità elettrica a basso costo.

Perché il sodio può sostituire il litio
Il sodio e il litio sono chimicamente molto simili, appartengono allo stesso gruppo della tavola periodica (i metalli alcalini) e possono quindi essere utilizzati in celle elettrochimiche con un funzionamento analogo. Il vantaggio cruciale del sodio è la sua abbondanza. È il sesto elemento più comune nella crosta terrestre e può essere estratto facilmente dal sale comune (cloruro di sodio). Al contrario, il litio è molto più raro e la sua estrazione è concentrata in poche aree geografiche, con costi economici, ambientali ed etici in costante aumento. L'utilizzo del sodio elimina anche la dipendenza da altri materiali critici e costosi come il cobalto e il nichel, spesso presenti nelle batterie agli ioni di litio.

Vantaggi e svantaggi della nuova tecnologia
Nessuna tecnologia è perfetta, e anche le batterie al sodio presentano un compromesso tra vantaggi e limiti, a seconda dell'applicazione.

• Vantaggi:
  • Costo: Nettamente inferiore grazie all'abbondanza delle materie prime.
  • Sicurezza: Generalmente più stabili e meno soggette a surriscaldamento e incendi rispetto alle batterie al litio.
  • Prestazioni a basse temperature: Mantengono oltre il 90% della loro capacità anche a -20°C, un punto debole per molte batterie al litio.
  • Sostenibilità: L'estrazione del sodio ha un impatto ambientale molto più basso.


• Svantaggi:
  • Densità energetica: Inferiore a quella delle batterie al litio. A parità di peso e volume, immagazzinano meno energia.
  • Cicli di vita: Le prime generazioni hanno un numero di cicli di carica/scarica inferiore rispetto alle più mature batterie al litio, anche se la tecnologia sta migliorando rapidamente.

Le applicazioni ideali: accumulo stazionario e city car
A causa della loro minore densità energetica, le batterie al sodio non sostituiranno il litio negli smartphone o nelle auto elettriche a lunga percorrenza, dove peso e dimensioni sono critici. Tuttavia, sono la soluzione perfetta per altri due settori in enorme crescita. Il primo è l'accumulo energetico stazionario: grandi sistemi di batterie per immagazzinare l'energia prodotta da fonti rinnovabili come il solare e l'eolico, stabilizzando la rete elettrica. In questo campo, il costo è il fattore più importante, mentre peso e dimensioni sono secondari.

Il secondo campo di applicazione ideale è la mobilità elettrica urbana. Le city car, i veicoli per le consegne dell'ultimo miglio e gli scooter elettrici non necessitano di autonomie estreme. L'adozione di batterie al sodio permetterebbe di abbattere drasticamente il prezzo di questi veicoli, accelerandone la diffusione e la democratizzazione.

L'era delle batterie al sodio è appena iniziata, ma le sue fondamenta sono solide. Non si tratta di una tecnologia "killer" destinata a soppiantare completamente il litio, ma di un'alternativa complementare, strategica e incredibilmente promettente. Offrendo una soluzione più economica, sicura e sostenibile per applicazioni specifiche, il sodio ha il potenziale per accelerare la transizione energetica globale, rendendo l'energia pulita e la mobilità elettrica accessibili a tutti.

Un'illustrazione artistica del drone Dragonfly della NASA mentre vola sopra la superficie di Titano

In una delle decisioni più audaci degli ultimi anni, la NASA ha dato il via libera definitivo alla missione Dragonfly. Non si tratta di un rover o di un orbiter, ma di qualcosa di molto più simile a un drone: un velivolo a propulsione nucleare delle dimensioni di un'automobile, progettato per volare attraverso la densa atmosfera di Titano, la più grande luna di Saturno. La missione promette di rivoluzionare la nostra comprensione di un mondo alieno che, per molti versi, assomiglia a una Terra primordiale.

Un laboratorio volante su un mondo alieno
Titano è un luogo unico nel nostro sistema solare. È l'unico corpo celeste, oltre alla Terra, a possedere un ciclo di liquidi stabile sulla sua superficie, con fiumi, laghi e mari. Ma al posto dell'acqua, su Titano scorre metano ed etano liquidi, a temperature glaciali di circa -180°C. La sua densa atmosfera, ricca di azoto e composti organici complessi, è considerata un laboratorio naturale per la chimica prebiotica, quella che potrebbe aver portato alla nascita della vita sulla Terra.

Dragonfly è un quadricottero a otto rotori, progettato per sfruttare proprio questa atmosfera densa (quattro volte più densa di quella terrestre) e la bassa gravità di Titano. Questo gli permetterà di volare da un sito di interesse all'altro, coprendo distanze molto maggiori di quanto potrebbe fare un rover. Tra un volo e l'altro, il drone si poserà sulla superficie per ricaricare le sue batterie tramite un generatore termoelettrico a radioisotopi (RTG) e per analizzare i campioni raccolti.

Obiettivi scientifici e strumenti di bordo
La missione ha obiettivi ambiziosi, che vanno dalla ricerca di firme biologiche alla comprensione della meteorologia di Titano. Per farlo, Dragonfly è equipaggiato con una suite di strumenti scientifici all'avanguardia.

• DraMS (Dragonfly Mass Spectrometer): Uno spettrometro di massa per identificare la composizione chimica dei campioni di superficie e atmosferici, alla ricerca di molecole organiche complesse e potenziali biofirme.
• DraGNS (Dragonfly Gamma-Ray and Neutron Spectrometer): Analizzerà la composizione elementare del terreno sotto il lander, senza bisogno di campionamento diretto.
• DraGMet (Dragonfly Geophysics and Meteorology Package): Una stazione meteorologica completa per misurare temperatura, pressione, vento e altri parametri atmosferici.
• DragonCam (Dragonfly Camera Suite): Un set di telecamere per la navigazione, l'osservazione scientifica dei siti di atterraggio e per fornire immagini panoramiche mozzafiato del paesaggio di Titano.

Un viaggio lungo e complesso
La complessità della missione è enorme. Il lancio è previsto per il 2028, ma Dragonfly non arriverà su Titano prima del 2034. Una volta atterrato, il drone inizierà una campagna scientifica della durata di almeno due anni, esplorando decine di luoghi diversi, da dune di sabbia organica a letti di fiumi prosciugati, fino al bordo di un cratere da impatto dove si ritiene che acqua liquida e materiali organici complessi possano essersi mescolati in passato.

Dragonfly rappresenta un cambio di paradigma nell'esplorazione planetaria. È una missione che unisce la mobilità aerea di un drone con la potenza analitica di un laboratorio geochimico stazionario. Se Ingenuity su Marte è stato il pioniere del volo extraterrestre, Dragonfly ne sarà l'erede potenziato, pronto a svelare i segreti di uno dei mondi più affascinanti e promettenti del nostro sistema solare, alla ricerca di risposte sulla possibile origine della vita oltre la Terra.