Come cambierebbe la nostra vita se esistesse una tecnologia LED più economica, più facile da produrre e con un impatto ambientale ridotto rispetto a quelle attuali? Una possibile risposta arriva dai ricercatori dell’Università di Linköping (Linköping University), che hanno studiato e sviluppato i cosiddetti LED al perovskite, materiali in grado di generare luce in modo efficiente e con colori vividi, aprendo la strada a dispositivi innovativi sia in termini di prestazioni sia di sostenibilità.
Perché il perovskite potrebbe rivoluzionare i LED
Il termine “perovskite” indica una classe di materiali cristallini noti per la loro versatilità e le proprietà ottiche ed elettroniche particolarmente interessanti. Nei LED, l’uso di perovskiti promette vantaggi significativi:
- Costi di produzione ridotti: la sintesi dei materiali perovskitici è più semplice e potenzialmente meno costosa rispetto a tecnologie convenzionali, grazie all’uso di processi di fabbricazione a basse temperature e materiali di partenza relativamente economici.
- Colori più intensi: i perovskiti possono emettere luce con tonalità particolarmente vivaci. Ciò li rende appetibili, ad esempio, nell’ambito dei display di nuova generazione, dove la resa cromatica è essenziale.
- Maggiore flessibilità di impiego: la struttura chimica delle perovskiti è adattabile, il che significa che è possibile ottimizzare il materiale per ottenere le migliori prestazioni in base alle diverse applicazioni (illuminazione, schermi, sensori, ecc.).
L’importanza di una prospettiva a 360 gradi
Perché queste tecnologie si affermino sul mercato, però, le elevate prestazioni da sole non bastano. In uno studio pubblicato su Nature Sustainability, un team di ricercatori guidato da Feng Gao, professore di optoelettronica a Linköping, ha affrontato la questione considerando tre fattori chiave:
- Costo
- Prestazioni tecniche
- Impatto ambientale
All’interno di questa analisi, gli studiosi hanno esaminato in dettaglio sia il ciclo di vita dei dispositivi – dal reperimento delle materie prime fino allo smaltimento – sia i costi di produzione. L’idea di fondo è che un’innovazione abbia reali possibilità di successo se, accanto alle performance, risulta anche economicamente vantaggiosa e a basso impatto ambientale.
Perché guardare oltre il piombo
Spesso si sottolinea la presenza di piombo nei materiali perovskitici come principale fonte di preoccupazione ambientale. Effettivamente, il piombo è tossico e dovrebbe essere maneggiato con grande attenzione. Tuttavia, come spiegano i ricercatori, concentrarsi esclusivamente su questo aspetto potrebbe distogliere l’attenzione da altri fattori altrettanto importanti. Ad esempio, alcune perovskiti in cui si riduce la quantità di piombo necessitano dell’impiego di metalli preziosi come l’oro, la cui produzione è fortemente impattante sia dal punto di vista energetico sia da quello ambientale (per via di processi che rilasciano mercurio o cianuro).
Pertanto, spostare la ricerca verso perovskiti che richiedano meno oro (o sostituirlo con alternative come il rame, l’alluminio o il nichel) rappresenta un passaggio cruciale per ridurre l’impronta ecologica complessiva dei LED. D’altra parte, la piccola quantità di piombo ancora richiesta può essere bilanciata da processi di recupero e riciclo più efficienti.
Il nodo della durabilità
Un fattore determinante per l’affermazione dei LED al perovskite è la loro longevità. Oggi, la vita media di questi dispositivi raggiunge qualche centinaio di ore, mentre gli esperti ritengono che siano necessarie almeno 10.000 ore per competere sul mercato e ridurre in maniera sensibile l’impatto ambientale (grazie a un utilizzo prolungato nel tempo).
Anche se la strada verso una lunga durabilità è ancora da percorrere, i progressi registrati negli ultimi anni sono promettenti: la ricerca in questo campo è in rapido sviluppo e molte soluzioni innovative mirano a migliorare la stabilità dei materiali, avvicinandosi all’obiettivo delle 10.000 ore.
Verso un futuro più sostenibile
La direzione intrapresa dal gruppo di ricerca svedese è chiara: rendere i LED al perovskite una tecnologia competitiva non solo sul piano dell’efficienza luminosa, ma anche su quello economico e ambientale. Nel prossimo futuro, sarà fondamentale:
- Investire nella ricerca di materiali sostitutivi che riducano o eliminino componenti ad alto impatto (come oro o alcune leghe rare).
- Progettare e ottimizzare processi di riciclo per le piccole quantità di piombo e altre sostanze critiche ancora necessarie.
- Migliorare la stabilità dei dispositivi, per allungarne la vita utile e renderli realmente vantaggiosi rispetto ai LED tradizionali.
Come sottolinea Feng Gao, i dispositivi al perovskite potrebbero rappresentare la prossima generazione di LED, offrendo colori di elevata qualità e costi di produzione inferiori rispetto alle tecnologie attuali. Se l’industria e la comunità scientifica sapranno collaborare su più fronti – performance, costi e sostenibilità – è probabile che i LED al perovskite inizino a diffondersi in diversi settori, dai display fino all’illuminazione domestica e urbana.
I risultati ottenuti dai ricercatori di Linköping ci ricordano che un’innovazione deve essere valutata nel suo insieme: solo così potremo avere un progresso tecnologico davvero rispettoso dell’ambiente e aperto a un’adozione su larga scala. I LED al perovskite, in questo senso, rappresentano una scommessa entusiasmante: più vicina di quanto si possa immaginare a rivoluzionare il modo in cui illuminiamo il mondo.
Stefano Camilloni
