Dall’acciaio laser al combustibile ricavato dalle rocce, diamo un’occhiata alla conferenza sulle tecnologie energetiche ARPA-E del 2025.
Dove si possono trovare laser, chitarre elettriche e scaffali pieni di nuove batterie, tutti nella stessa stanza gigante? Questa settimana la risposta è stata il 2025 ARPA-E Energy Innovation Summit, appena fuori Washington.
L’innovazione energetica può assumere molte forme e la varietà della ricerca sull’energia era in mostra al summit. L’ARPA-E, che fa parte del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, finanzia progetti di ricerca ad alto rischio e ad alto rendimento. Il summit riunisce i progetti finanziati dall’agenzia, insieme a investitori, politici e giornalisti.
Durante la conferenza sono stati esposti centinaia di progetti in un’enorme sala, con dimostrazioni e risultati di ricerca. Ecco quattro delle innovazioni più interessanti che MIT Technology Review ha notato sul posto.
Acciaio realizzato con il laser
La startup Limelight Steel ha sviluppato un processo per produrre ferro, il componente principale dell’acciaio, utilizzando il laser per riscaldare il minerale di ferro a temperature elevatissime.
La produzione di acciaio rappresenta oggi circa l’8% delle emissioni globali di gas serra, in parte perché la maggior parte dell’acciaio è ancora prodotta con altiforni, che si basano sul carbone per raggiungere le alte temperature che innescano le reazioni chimiche necessarie.
Limelight invece fa brillare i laser sul minerale di ferro, riscaldandolo a temperature superiori a 1.600 °C. Il ferro fuso può quindi essere separato dalle impurità e sottoposto ai processi esistenti per la produzione di acciaio.
L’azienda ha costruito un piccolo sistema dimostrativo con una potenza laser di circa 1,5 kilowatt, in grado di trattare tra i 10 e i 20 grammi di minerale. L’intero sistema è composto da 16 matrici laser, ognuna delle quali è poco più grande di un francobollo.
I componenti del sistema dimostrativo sono disponibili in commercio; questo particolare tipo di laser viene utilizzato nei proiettori. La startup ha beneficiato di anni di progressi nel settore delle telecomunicazioni che hanno contribuito a ridurre il costo dei laser, afferma Andy Zhao, cofondatore e CTO dell’azienda.
Il prossimo passo sarà la costruzione di un sistema su scala più ampia che utilizzerà 150 kilowatt di potenza laser e potrebbe produrre fino a 100 tonnellate di acciaio nel corso di un anno.
Rocce che possono produrre carburante
I pezzi di roccia presenti in uno stand del MIT potrebbero non sembrare così tecnologici, ma un giorno potrebbero aiutare a produrre combustibili e sostanze chimiche.
Uno dei principali argomenti di conversazione al summit ARPA-E è stato l’idrogeno geologico: c’è molto entusiasmo per gli sforzi di trovare depositi sotterranei di questo gas, che può essere usato come combustibile in un’ampia gamma di settori, compresi i trasporti e l’industria pesante.
L’anno scorso, ARPA-E ha finanziato una serie di progetti sull’argomento, tra cui uno nel laboratorio di Iwnetim Abate al MIT. Abate è tra i ricercatori che mirano non solo a cercare l’idrogeno, ma anche a sfruttare le condizioni del sottosuolo per produrlo. All’inizio di quest’anno, il suo team ha pubblicato una ricerca che dimostra che, utilizzando catalizzatori e condizioni comuni nel sottosuolo, gli scienziati possono produrre idrogeno e altri prodotti chimici, come l’ammoniaca. Abate ha co-fondato un’azienda spinout, Addis Energy , per commercializzare la ricerca, che da allora ha ricevuto anche finanziamenti ARPA-E.
Tutte le rocce presenti sul tavolo, dal pezzo di basalto scuro e duro al più morbido talco, potrebbero essere utilizzate per produrre queste sostanze chimiche.
Una chitarra elettrica alimentata da magneti al nitruro di ferro
Il suono della musica proveniva dallo stand della Niron Magnetics e attraversava le passerelle vicine. Le persone che passavano di lì si sono fermate per provare a turno i magneti dell’azienda, sotto forma di chitarra elettrica.
La maggior parte dei magneti ad alta potenza oggi contiene neodimio, la cui domanda è destinata a salire alle stelle nei prossimi anni, soprattutto con la costruzione di più veicoli elettrici e turbine eoliche. Le forniture potrebbero assottigliarsi e la geopolitica è complicata perché la maggior parte delle forniture proviene dalla Cina.
Niron sta producendo nuovi magneti che non contengono metalli di terre rare. La tecnologia di Niron si basa invece su materiali più abbondanti: azoto e ferro.
La chitarra è un prodotto dimostrativo: oggi i magneti delle chitarre elettriche contengono tipicamente magneti a base di alluminio, nichel e cobalto che aiutano a tradurre le vibrazioni delle corde d’acciaio in un segnale elettrico che viene trasmesso attraverso un amplificatore. Niron ha invece realizzato uno strumento utilizzando i suoi magneti al nitruro di ferro. (Guarda le foto della chitarra da un evento dell’anno scorso qui).
Alla fine del 2024 Niron ha aperto un impianto commerciale pilota con una capacità di produzione di 10 tonnellate di magneti all’anno. Dall’ultima volta che ci siamo occupati di Niron, all’inizio del 2024, l’azienda ha annunciato i piani per un impianto su scala reale, che avrà una capacità annua di circa 1.500 tonnellate di magneti una volta che sarà completamente avviato.
Batterie per l’alimentazione dei data center ad alte prestazioni
La crescente domanda di energia da parte dell’intelligenza artificiale e dei centri dati è stato un altro tema caldo del summit, con rack di server che punteggiavano il piano espositivo per dimostrare le tecnologie destinate al settore. Uno di essi, per gentile concessione di Natron Energy, è stato riempito di batterie.
L’azienda produce batterie agli ioni di sodio per soddisfare la domanda di energia dei centri dati.
Le richieste energetiche dei data center possono essere incredibilmente variabili e, con l’aumento del loro fabbisogno energetico totale, queste oscillazioni possono iniziare a influenzare la rete. Le batterie agli ioni di sodio di Natron possono essere installate in queste strutture per contribuire a livellare i picchi più elevati, consentendo alle apparecchiature informatiche di funzionare a pieno regime senza gravare eccessivamente sulla rete, spiega Colin Wessells, cofondatore e CTO di Natron.
Le batterie agli ioni di sodio sono un’alternativa più economica alle batterie chimiche al litio. Inoltre, sono realizzate senza litio, cobalto e nichel, materiali la cui produzione o lavorazione è limitata. Stiamo assistendo alla comparsa di alcune varietà di batterie agli ioni di sodio nei veicoli elettrici in Cina.
L’anno scorso Natron ha aperto una linea di produzione in Michigan e ha in programma l’apertura di uno stabilimento da 1,4 miliardi di dollari in North Carolina.
