Anche la Regina del Sole era una chimica

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Giorgio Nebbia

“Regina del Sole”, Sun Queen, è stata chiamata Maria Telkes (1900-1995) per i suoi contributi all’utilizzazione dell’energia solare, fatti con successo proprio perché era una chimica. Maria Telkes era nata in Ungheria e si era laureata in chimica nell’Università di Budapest.

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Dopo il dottorato, nel 1925 si trasferì negli Stati Uniti ed è stata assunta come biochimica presso la Cleveland Clinical Foundation dove ha messo a punto apparecchiature elettroniche per indagini cliniche. Nel 1937 fu assunta dalla Westinghouse Electric e nel 1939 passò al Massachusetts Institute of Technology (MIT). Qui ebbe l’incarico di collaborare alla costruzione di una abitazione “solare”, la Dover House, per la quale progettò il sistema di accumulo del calore solare. Per conservare il calore solare raccolto di giorno e nei mesi caldi e per renderlo disponibile di notte e nelle stagioni fredde, la Telkes propose un ingegnoso sistema consistente nel far circolare l’aria calda, raccolta nei pannelli solari, in adatti serbatoi isolati termicamente, pieni di solfato di sodio decaidrato.
Il sale di Glauber ha la proprietà di “fondere” nella propria acqua di cristallizzazione a temperature superiori a 32°C con assorbimento di circa 200 MJ/kg, e di tornare allo stato cristallino quando la temperatura si abbassa, con liberazione della stessa quantità di calore di fusione. La casa solare fu completata nel 1948 ed ebbe una certa risonanza.

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Durate la II Guerra mondiale il governo americano chiese alla Telkes di progettare un distillatore solare, un dispositivo in grado di trasformare l’acqua del mare in acqua dolce, utilizzabile dalle zattere dei naufraghi, la cui sopravvivenza dipendeva dalla disponibilità di anche modeste quantità di acqua dolce.

L’idea dei distillatori solari era antica; Ne aveva suggerito uno Giovan Battista Della Porta (1535-1615); nel 1886 nel Cile ne era stato costruito uno capace di fornire, ai minatori nell’altopiano delle Ande, 4000 litri di acqua dolce al giorno, distillando col calore solare l’acqua salina dei pozzi locali.

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Un distillatore solare non fa altro che riprodurre, in uno spazio ristretto, il ciclo naturale di evaporazioni e condensazioni dell’acqua; è costituito da una scatola di legno o metallo nella quale viene immesso uno strato di alcuni centimetri di spessore dell’acqua marina o salmastra; la scatola è coperta da una lastra inclinata di vetro o di altro materiale trasparente che lascia passare la radiazione solare ma non la radiazione infrarossa e che quindi trattiene all’interno della scatola il calore solare che scalda l’acqua e ne fa evaporare una parte. Il tetto trasparente, a contatto con l’aria esterna più fredda, funziona anche da condensatore del vapore; una grondaia raccoglie l’acqua distillata che scivola sella superficie interna del tetto. In questo modo è possibile ottenere, nelle zone temperate e calde, fra tre e sei litri di acqua distillata al giorno per ogni metro quadrato di vasca esposta al Sole. Poco, ma sufficiente per sopravvivere se non c’è altra acqua.

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Telkes propose una ingegnosa variante; si trattava di una specie di pallone di plastica gonfiabile; a metà del pallone era sospeso uno strato di tessuto spugnoso; il naufrago riempiva di acqua marina il pallone; lasciava drenare l’eccesso di acqua non trattenuta dalla spugna; poi gonfiava col fiato il pallone e lo faceva galleggiare; la parte inferiore del pallone era raffreddata dall’acqua di mare e fungeva da condensatore del vapore; l’acqua distillata, circa un litro al giorno, poteva poi essere estratto da una valvola sul fondo.

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Il distillatore solare divenne di dotazione dell’aeronautica americana; pareche abbia salvato molte vite ed è descritto nella rara pubblicazione:
National Defense Research Committee, Office of Science Research and
Development, OSRD Report 5225, May 1945 (posso fornirne una copia a chi è
interessato), nella quale è anche esposto il bilancio termico del processo.

La Telkes descrisse poi il suo distillatore solare e la teoria deldispositivo in un articolo pubblicato nella rivista Industrial and Engineering Chemistry, 43, 1108-1114 (May 1953).  Ricordo bene la cosa perché il fascicolo, datato maggio, arrivò in biblioteca nel luglio, e nell’agosto 1953 il mio primo distillatore solare, fatto di plexiglas (vasca, superficie trasparente del tetto-condensatore e canale di raccolta del distillato), era già in funzione su una terrazza dell’Università di
Bologna. Una passione che non mi ha più abbandonato per molti decenni.

2015-06-07 Telkes figura 1

Il distillatore solare costruito da Giorgio Nebbia

Il lavoro della Telkes sull’energia solare è continuato, sempre ispirato all’idea originale, molto “ecologica” e ”sostenibile”, di “consumare” meno energia fossile e di risolvere problemi umani, di mancanza di beni essenziali, dall’acqua potabile al calore per cuocere; a lei si devono vari fornelli solari, molto semplici, per esempio costituiti da quattro pezzi di lamiera inclinati in modo da riflettere la radiazione solare su una pentola, posta nel “fuoco” di questo semplice collettore. I fornelli solari erano pensati per i paesi poverissimi, in cui le donne dei villaggi potessero
cuocere il cibo evitando di bruciare legno o carbonella in fornelli fumosi.

Negli anni quaranta e cinquanta del Novecento la Telkes aveva condotto anche interessanti ricerche, in parte brevettate, sulla termoelettricità. In quegli anni, prima della scoperta (1954) dei semiconduttori a base di silicio, per ottenere elettricità dall’energia solare si poteva contare soltanto sulle proprietà fotoelettriche del selenio, utilizzato negli esposimetri delle macchine fotografiche e in dispositivi per l’apertura automatica delle porte scorrevoli; quando la persona in entrata interrompeva un raggio di luce che colpiva appunto una cella fotoelettrica, si metteva in moto il comando elettrico dell’apertura. Il rendimento era però molto basso e l’effetto termoelettrico sembrava promettente per applicazioni solari.
Un’idea già proposta da Antonio Pacinotti (1841-1912).

Telkes studiò vari nuovi materiali adatti a trasformare il calore solare in elettricità; purtroppo il rendimento dei dispositivi termoelettrici aumenta con l’aumentare della differenza di temperatura fra le saldature “calde” e quelle “fredde” per cui, a fini pratici, è necessario concentrare la radiazione solare con specchi. La Telkes progettò e brevettò anche dei frigoriferi basati sull’effetto Peltier.

Gli anni di più intensa attività della Telkes furono quelli cinquanta e sessanta nei quali peraltro l’attenzione per l’energia solare si stava attenuando, un po’ per merito del petrolio abbondante a basso prezzo, un po’ per le promesse, poi deluse, dell’energia nucleare. Abbastanza curiosamente la Telkes un giorno predisse che l’interesse per l’energia solare sarebbe risorto partire dal 1975, ed è avvenuto proprio così, con la prima crisi petrolifera e poi con le prospettive della scarsità di petrolio e con la crisi climatica. Molti lavori di quella primavera dell’energia solare sono stati dimenticati e sarebbe forse utili disseppellirli dall’oblio perché forse contengono delle idee che potrebbero ancora tornare utili.

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Maria Telkes ha partecipato a innumerevoli congressi, sempre ambasciatrice delle soluzioni semplici per mettere il Sole al servizio delle necessità umane, soprattutto nei parsi arretrati. E’ stata attiva nei movimenti per i diritti della donne, ha avuto vari premi internazionali, anche come “donna” inventore (o si dice “inventrice” ?); nel 1952 ebbe il riconoscimento di prima donna ingegnere e ormai è ricordata, da quei pochi che la ricordano, col titolo, come si diceva all’inizio, di “Regina del Sole”. La Telkes è morta nel 1995 in Ungheria, il paese natale che era andata a visitare per la prima volta dopo l’emigrazione negli Stati Uniti.

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