Zinco per immagazzinare l'energia solare
La riduzione dell'ossido di zinco (ZnO) con materiali carbonacei, usando l'irradiazione solare concentrata come fonte di energia, è un concetto innovativo nel campo dello stoccaggio di energia nello zinco (Zn) come "combustibile solare". Il contenuto energetico dello zinco può essere successivamente recuperato sotto forma di elettricità nelle pile a combustibile Zn-aria; in alternativa lo zinco può essere usato per produrre idrogeno ultra puro per reazione con il vapore acqueo. Entrambi i processi generano ZnO, che può essere ritrattato nel reattore solare per produrre nuovamente zinco metallico, con emissioni di CO2 estremamente ridotte in confronto al processo di produzione dello zinco con i combustibili tradizionali. Per valutare a scala di sperimentazione pilota il processo carbotermico solare di riduzione ZnO, il progetto SOLZINC, sostenuto dalla Commissione europea, ha progettato e fabbricato un reattore solare a due cavità di nuovo tipo. Una miscela di ossido di zinco e carbone, coke o carbonio di biomassa viene collocata nella camera del reattore, la cavità inferiore ben isolata. Una serie di eliostati riflette la luce solare su uno specchio iperbolico, che a sua volta riflette verticalmente verso il basso i raggi solari attraverso un concentratore secondario nel reattore solare situato al suolo. L'irradiazione solare riscalda la cavità superiore attraverso una finestra al quarzo, che poi riscalda indirettamente la cavità inferiore. A temperature superiori ai 1000° C, ossido di zinco e carbonio reagiscono principalmente in zinco gassoso e ossidi di carbonio. I prodotti gassosi vengono rimossi con un tubo off-gas, collegato a un sistema di raffreddamento per condensare lo zinco e creare una polvere fine che può essere maneggiata e trasportata in tutta sicurezza. Il monossido di carbonio può essere usato energeticamente. Dopo esaurienti prove con diversi prototipi da laboratorio, un reattore chimico solare pilota è stato integrato negli impianti solari del Weizmann Institute of Science israeliano, con una produzione che raggiunge 1 MW. I primi trial, che hanno usato il 30 % dell'energia solare disponibile per la reazione chimica e per produrre 45 kg di zinco all'ora, secondo gli obiettivi progettati, sono stati coronati dal successo. A livello di impianto industriale a scala reale, usando un processo di questo tipo si potranno ottenere quantità nettamente superiori. Il processo funziona sia con carbon fossile che con biomassa, per esempio sotto forma di coke. Se si usa il coke, l'intero processo risulta neutro al biossido di carbonio.
