Buongiorno, è venerdì e questa è TEW #9. Le batterie al litio sono il grande problema delle automobili elettriche per il loro difficile smaltimento e per i problemi derivanti dalla necessità di estrarre sempre più materiali rari dalla terra. Una nuova tecnologia ne promette un’opera di riciclo molto più efficiente.
La proliferazione del cloud e di nuovi servizi online spinge la richiesta di una sempre maggior larghezza di banda per le comunicazioni globali. Un tempo business esclusivo delle grandi aziende di telecomunicazioni, i cavi sottomarini transoceanici di fibra ottica sono adesso al centro degli interessi dei giganti della comunicazione, Google e Facebook in primis, che stanno costruendo le loro “autostrade” di dati.
Poi, oltre alle consuete sezioni #Brevi, #Grafico e #Video, da questa settimana anche #Formazione, dove vi segnalo i migliori corsi accademici e non, gratuiti o a basso prezzo, possibilmente in Italiano. Se volete sponsorizzare uno dei prossimi numeri di TEW, scrivetemi. Attendo i vostri commenti e suggerimenti, in fondo trovate il link. Alla prossima settimana.
Lo sponsor di questo numero è la rivista web B2B VOICE. La rivista, pubblicata dall’editore HDEMO, dal 2018 si occupa di tecnologia e industria - in inglese e italiano - con un crescente numero di visitatori mensili e di aziende che la scelgono per la loro pubblicità online.
Le batterie al litio riciclate possono essere della stessa qualità di quelle costruite da materiali vergini
Le batterie agli ioni di litio, con il loro uso di metalli estratti con elevato rischio, offuscano l'immagine verde dei veicoli elettrici. Il riciclaggio per recuperare quei metalli preziosi ridurrebbe al minimo l'impatto sociale e ambientale dell'estrazione mineraria, eliminerebbe milioni di tonnellate di batterie dalle discariche e ridurrebbe il consumo di energia e le emissioni create dalla produzione di batterie. Per una analisi approfondita dell’impatto ambientale di un veicolo commerciale EV, puoi leggere questa tesi di laurea.
L'industria del riciclaggio delle batterie EV sta iniziando a decollare, ma il problema è convincere le case automobilistiche a utilizzare materiali riciclati. "In generale, l'impressione delle persone è che il materiale riciclato non sia della stessa qualità del materiale vergine", afferma Yan Wang, professore di ingegneria meccanica al Worcester Polytechnic Institute. "Le aziende produttrici di batterie esitano ancora a utilizzare materiale riciclato nelle loro batterie."
Un nuovo studio di Wang e di un team che comprende ricercatori dell'US Advanced Battery Consortium (USABC), dimostra che le case automobilistiche non devono preoccuparsi. I risultati, pubblicati sulla rivista Joule, dimostrano che le batterie con catodi riciclati possono essere buone al pari, o anche meglio di quelle che utilizzano materiali nuovi.
Il team ha testato batterie con catodi NMC111 riciclati, la varietà più comune di catodo contenente in parti uguali nichel, manganese e cobalto. I catodi sono stati ottenuti utilizzando una tecnica di riciclaggio brevettata che Battery Resourcers, una startup cofondata da Wang, sta ora commercializzando.
Il materiale riciclato ha mostrato una struttura microscopica più porosa, qualità utile affichè gli ioni di litio scivolino dentro e fuori. Il risultato: batterie con una densità di energia simile a quelle realizzate con catodi commerciali, ma che hanno anche mostrato una durata del ciclo di vita fino al 53% più lunga.
Anche se le batterie riciclate non sono state testate su automobili, i test sono stati eseguiti su scala industriale rilevante. I ricercatori hanno realizzato celle standard da 11 Ampere-ora caricate con materiali alla stessa densità delle batterie EV. Gli ingegneri di A123 Systems hanno esegito la maggior parte dei test, afferma Wang, utilizzando un protocollo ideato dall'USABC per soddisfare gli obiettivi di redditività commerciale per i veicoli elettrici ibridi plug-in. I risultati dimostrano che i materiali catodici riciclati sono una valida alternativa ai materiali incontaminati.
Il riciclo delle batterie EV non è facile. I metodi in uso prevedono o di bruciarle usando molta energia o di macinarle e scioglierle nell’acido. La maggior parte delle grandi aziende di riciclaggio, che principalmente riciclano le batterie della elettronica di consumo, e le prossime startup di riciclaggio delle batterie utilizzano questi metodi per produrre elementi separati da vendere alle aziende produttrici di materiali per batterie, che a loro volta produrranno materiali di alta qualità per auto e produttori di batterie.
Ma il vero valore di una batteria EV è nel catodo, sottolinea Wang. I materiali catodici sono combinazioni proprietarie di metalli tra cui nichel, manganese e cobalto che vengono trasformati in particelle con dimensioni e strutture specifiche.
La tecnologia di riciclaggio di Battery Resources produce diversi materiali catodici NMC pronti all'uso in base alle richieste delle aziende automobilistiche. Ciò significa che vendere i materiali riciclati potrebbe trasformarsi in un profitto, qualcosa che è notoriamente difficile da ottenere per le aziende di riciclaggio. "Siamo l'unica azienda che fornisce un output che è un materiale catodico", dice Wang. "Le altre aziende fanno solo elementi. Quindi il loro valore aggiunto è inferiore".
La loro tecnologia prevede la triturazione delle batterie e la rimozione delle custodie in acciaio, dei fili di alluminio e rame, delle materie plastiche e dei materiali delle celle a sacchetto per il riciclaggio. La massa nera rimanente viene disciolta in solventi e la grafite, il carbonio e le impurità vengono filtrati o separati chimicamente. Utilizzando una tecnica chimica brevettata, il nichel, il manganese e il cobalto vengono quindi miscelati nei rapporti desiderati per produrre polveri catodiche.
Battery Resources sta già vendendo i propri materiali riciclati ai produttori di batterie su piccola scala. La società prevede di aprire il suo primo impianto commerciale, che sarà in grado di elaborare 10.000 tonnellate di batterie, nel 2022. A settembre, hanno raccolto invetimenti per 70 milioni di dollari, con i quali prevedono di lanciare altre due strutture produttive in Europa entro la fine del 2022.
Le grandi aziende tecnologiche ora costruiscono le proprie autostrade di dati. Facebook posa un cavo sottomarino di capacità record attraverso l'Atlantico
Le aziende di telecomunicazioni tradizionale stanno perdendo colpi nella corsa alla larghezza di banda globale mentre i giganti dei social e del cloud stanno costruendo le proprie reti globali.
Facebook ha commissionato al gigante dell'elettronica e dell'IT NEC Corporation la costruzione del cavo sottomarino con la più alta capacità al mondo. Quando sarà posato, potrà trasportare l'incredibile cifra di 500 Terabit (500.000 Gb/s) al secondo tra il Nord America e l'Europa, sull'autostrada di dati più trafficata del mondo.
Per decenni, i cavi transoceanici sono stati posati da consorzi di operatori di telecomunicazioni come AT&T e British Telecom. Con il cloud computing e i data center che si diffondono in tutto il mondo, Google, Amazon, Facebook e Microsoft cominciano a unirsi ai consorzi per il cablaggio e negli ultimi anni Google ha iniziato a costruire propri cavi. Il nuovo cavo darà a Facebook la proprietà esclusiva della più grande pipeline di dati del mondo.
I cavi transoceanici in fibra ottica sono le spine dorsali della rete globale di telecomunicazioni e il loro cambio di proprietà riflette la rapida crescita dei data center per il cloud computing e la distribuzione dei contenuti. Google ha 23 enormi data center in tutto il mondo, ciascuno dei quali ospita i dati cloud degli utenti di una particolare area geografica.
Tre anni fa, i flussi tra i data center rappresentavano il 77% del traffico transatlantico e il 60% del traffico transpacifico, ha detto all'epoca Alan Mauldin, direttore della ricerca di TeleGeography, un'unità di ricerca di mercato di PriMetrica con sede in California. Si ritiene che il traffico tra i data center stia crescendo più velocemente del consumo di dati pro-persona, che secondo Facebook aumenta dal 20 al 30% all'anno.
I produttori di fibre ottiche hanno lavorato sodo in questi anni per tenere il passo con la domanda di larghezza di banda. Per decenni, la capacità di dati di una singola fibra è aumentata a un ritmo più veloce rispetto alla legge di Moore per i transistor. Ma negli ultimi anni questa crescita è rallentata poichè le velocità dei dati si sono avvicinate al limite di Shannon, soglia per cui il rumore nel sistema di trasmissione oscura il segnale. Nel 2016 la velocità massima di dati per coppia di fibre (ogni fibra che trasporta un segnale in una direzione) era di circa 10 terabit al secondo, ottenuta inviando segnali a 100 gigabit al secondo su 100 lunghezze d'onda separate attraverso la stessa fibra.
L’uso di formati più efficienti per i segnali ha portato alcuni miglioramenti, ma non sufficienti per tenere il passo con la domanda di larghezza di banda. Quindi, l'unico modo per aggirare il limite di Shannon è stato quello di aprire nuove “autostrade” per la consegna dei dati.
Nel 2018, Facebook e Google hanno scommesso sull'ampliamento della banda di trasmissione delle fibre ottiche utilizzando un centinaio di nuove lunghezze d'onda per riuscire a spremere 24 terabit attraverso una singola fibra. Ognuno di essi ha acquistato una coppia di fibre del Pacific Light Cable che si estende da Hong Kong a Los Angeles. Il leader del consorzio, Pacific Light Data Communications, di Hong Kong, ha mantenuto le sue altre quattro coppie (complessivamente nel cavo vi sono sei coppie). Sebbene il cavo sia stato posato in tempi brevi, la Federal Communications Commission degli Stati Uniti ha rifiutato di concedere la sua connessione alla rete statunitense a causa di problemi di sicurezza derivanti dalle sue connessioni cinesi.
Nel frattempo, Facebook e Google hanno anche provato un altro approccio, ovvero aumentare il numero di fibre nei cavi. Tale numero era stato limitato a otto coppie dalla necessità per il cavo di fornire energia elettrica per amplificare ripetutamente i segnali ottici durante il loro viaggio attraverso l'oceano. I icercatori credevano però che il miglioramento della trasmissione di potenza e degli amplificatori ottici avrebbe permesso a una nuova generazione di cavi di portare da 16 a 25 coppie di fibre. Il cavo Dunant di Google, entrato in servizio a gennaio, ha 12 coppie di fibre con una capacità totale di 250 terabit al secondo. Il cavo del consorzio Amitié e i cavi Grace Hopper di Google, ora in costruzione nell'Atlantico, hanno entrambi 16 coppie con capacità stimata da 350 a 370 terabit al secondo.
Il nuovo cavo transatlantico di Facebook avrà 24 coppie di fibre, ognuna delle quali trasporta più di 20 terabit al secondo per una capacità complessiva record di 500 terabit (0,5 petabit) al secondo.
Il passo successivo è in via di sviluppo: fibre in grado di guidare diversi segnali luminosi alla stessa lunghezza d'onda lungo percorsi separati attraverso la fibra. Un approccio è la fabbricazione di fibre con più nuclei paralleli di guida della luce lungo le loro lunghezze. Un altro è la fabbricazione di nuclei più grandi dei soliti nove micrometri, progettati per guidare diversi segnali luminosi separati attraverso la loro lunghezza senza mescolarli insieme. Le due tecniche sono state combinate con successo in laboratorio, il che potrebbe moltiplicare la velocità dei dati. Una approfondita analisi della tecnologia MCF (Multicore fiber) potete leggerla qui.
Solo pochi giorni prima di annunciare il suo accordo con Facebook, NEC ha riportato con successo una prova sul campo di una fibra contenente quattro nuclei guida di luce interni in un cavo sottomarino, soddisfacendo "le stringenti esigenze delle reti di telecomunicazioni globali". NEC si aspetta che la fibra multicore moltiplichi il numero di percorsi di guida della luce disponibili attraverso le fibre, senza richiedere grandi cambiamenti nelle dimensioni e nella struttura del cavo: considerazioni importanti perché i cavi devono resistere alle enormi pressioni sul fondo dell'oceano. Con un po' di fortuna, questo potrebbe permettere di ottenere una larghezza di banda sufficiente a tenere il passo con la crescita del data center per diversi anni.
#Brevi
Gli studi sul clima terrestre dietro ai premi Nobel per la fisica 2021. Chi sono i fisici premiati e quali sono stati i loro contributi alle nostre conoscenze del clima terrestre? Ne hanno parlato su B2B VOICE.
La modalità “solo HTTPS” in Mozilla Firefox. Questa modalità di miglioramento della sicurezza impone a tutte le connessioni ai siti web di utilizzare il protocollo HTTPS. La maggior parte dei siti web supporta già il protocollo HTTPS e alcuni siti supportano sia il protocollo HTTP sia quello HTTPS. L'attivazione di questa modalità fornisce una garanzia che tutte le connessioni ai siti web utilizzino il protocollo HTTPS che protegge le informazioni sensibili.
Più di una dozzina di eminenti esperti di sicurezza informatica hanno criticato i piani di Apple e dell'Unione Europea per monitorare i telefoni delle persone alla ricerca di materiale illecito, definendo gli sforzi strategie inefficaci e pericolose che incoraggerebbero la sorveglianza del governo. La tecnologia, nota come scansione lato client, consentirebbe ad Apple – o, in Europa, potenzialmente alle forze dell'ordine – di rilevare immagini di abusi sessuali su minori nel telefono, scansionando le immagini caricate sul servizio di archiviazione iCloud di Apple. Via NYT
Cos'è COP26? Circa 20.000 persone si preparano a partecipare ai colloqui sul clima ospitati dalle Nazioni Unite a partire dalla fine del mese. La conferenza delle Nazioni Unite sul riscaldamento globale che inizia questo mese a Glasgow è considerata un momento cruciale per affrontare la minaccia del cambiamento climatico. Circa 20.000 capi di stato, diplomatici e attivisti dovrebbero incontrarsi di persona a partire dal 31 ottobre per fissare nuovi obiettivi di riduzione delle emissioni derivanti dalla combustione di carbone, petrolio e gas che stanno riscaldando il pianeta. La conferenza si tiene ogni anno, ma quest'anno è fondamentale perché gli scienziati dicono che le tutte le nazioni devono dare una immediata e brusca sterzata dai combustibili fossili se sperano di evitare gli impatti più catastrofici dei cambiamenti climatici. L'obiettivo è impedire che la temperatura media globale aumenti di oltre 1,5 gradi Celsius rispetto ai livelli precedenti alla rivoluzione industriale. Questa è la soglia oltre la quale gli scienziati dicono che i pericoli del riscaldamento globale – come ondate di calore mortali, carenza d'acqua, crollo dei raccolti e collasso dell'ecosistema – crescono immensamente. Via NYT.
Uno studio dell’Istituto di informatica e telematica del Cnr di Pisa in collaborazione con il Mit di Boston e il Politecnico di Torino dimostra come i pedoni scelgano i percorsi senza calcolare quello più corto per raggiungere la destinazione. “Questa strategia, nota come navigazione vettoriale, è stata osservata in studi precedenti effettuati su animali, dagli insetti ai primati”, spiega Paolo Santi dirigente di ricerca del Cnr-Iit. “La navigazione vettoriale viene usata perché richiede meno risorse cerebrali rispetto al dover calcolare il cosiddetto cammino minimo. Questo risparmio energetico cerebrale potrebbe essere il risultato dell’evoluzione, in modo da lasciare al cervello più risorse per compiere altre attività per la sopravvivenza”. I risultati dello studio potrebbero essere utilizzati per la progettazione urbana. Via Le Scienze.
10 grandi progetti di città che incontrano la natura – dai boschi verticali a un 'gangsta garden'. Abbiamo cominciato a notare fiori selvatici che prosperano nelle aree urbane dove i consigli comunali hanno deciso di lasciare che l'erba cresca spontaneamente. Queste piccole macchie colorate possono sembrare solo una vetrina di fronte al vasto declino, ma in tutto il mondo, le persone stanno accogliendo la fauna selvatica nelle città, dove vive più della metà di noi. In questo articolo, uno sguardo ai 10 progetti di biodiversità urbana più interessanti e innovativi (c’è anche la foresta verticale di Boeri a Milano). Via The Guardian
Il video sintetico sta raggiungendo nuove vette. Questo documento di arXiv delinea un nuovo approccio alla sintesi di scene che sempre più avvicinano la realtà.
#Formazione
Introduzione alla fisica sperimentale: elettromagnetismo, ottica, fisica moderna. Il corso affronta le tematiche dell'elettromagnetismo e dell'ottica, fornendo le nozioni che risultano utili per affrontare insegnamenti di fisica di base. Il corso - in Italiano - è erogato dal Politecnico di Milano e ospitato su Coursera.
Corso completo sulla programmazione in Python. Un corso completo in Italiano per uno dei linguaggi di programmazione più richiesti. Su Udemy adesso in offerta.
#Grafico
I social network più popolari in tutto il mondo al mese di luglio 2021, classificati per numero di utenti attivi (numeri in milioni).
#Video
ADOP: Approximate Differentiable One-Pixel Point Rendering. Una nuova tecnica di rendering avvicina il video sintetico alla realtà.
Come funziona la batteria agli ioni di litio?