Il Problema energetico e l’ambiente
Alunni della Classe V B
Prof.ssa A. Castiello
Foggia, 8-9-10 novembre 2012
“Mio padre cavalcava un cammello,
io guido un auto,
mio figlio pilota un aereo a reazione
suo figlio cavalcherà un cammello”.
(detto saudita)
Nel 1885 il fisico Rudolf Clausius scriveva:
“Per quanto riguarda il consumo di energia meccanica, viviamo oggi in
un’epoca meravigliosa. In economia vi è una regola generale secondo la
la quale il consumo di un dato bene in un dato
periodo non deve consumare la sua produzione
nello stesso periodo. Insomma, dovremmo
consumare solo il combustibile che si riproduce
attraverso lo sviluppo delle foreste, anche se in
pratica ci comportiamo in modo del tutto
diverso: sappiamo che sotto terra vi sono da
tempi remoti depositi di carbone,
massicciamente accumulati grazie alla crescita
della vegetazione allora esistente sulla Terra per
periodi così lunghi che, al loro confronto, i tempi
storici appaiono infinitamente brevi: Oggi
stiamo consumando questo patrimonio,
comportandoci come eredi scialacquatori……”
Il secondo principio della termodinamica, elaborato da
Clausius nel 1865 afferma che “L’entropia di ogni sistema
isolato tende ad aumentare”
Materia
Energia
Sistema aperto
Energia
Sistema chiuso
Materia
Energia
Sistema isolato
In un sistema isolato prima o poi tutta l’energia si
trasforma in calore, non utilizzabile per compiere lavoro.
La Terra è un sistema aperto, in cui le varie parti
sono collegate tra loro e ognuna influisce sull’altra
.
Da circa 5 miliardi di anni il pianeta Terra riceve
energia dal Sole, fonte gratuita e rinnovabile.
Tale energia è stata capitalizzata nei combustibili
fossili: carbone, petrolio e gas naturale
Il problema, com’è noto, è rappresentato dai
lunghissimi tempi necessari che questi processi
naturali richiedono, che rendono queste risorse non
rinnovabili
La pianificazione di interventi energetici
innovativi risponde proprio all’esigenza di
ridurre l’utilizzo dei combustibili fossili
.
1800= 1 miliardo
Oggi = 7 miliardi
L’uso di cibo e acqua è triplicato,
l’uso di fonti energetiche fossili
quadruplicato
Jonathan Foley, direttore dell’Istituto per la protezione
dell’ambiente, università del Minnesota sostiene: “Abbiamo
bisogno di approcci innovativi per guidare la nostra civiltà verso
un futuro sostenibile. Dobbiamo sviluppare una nuova etica e
porci uno scopo collettivo, in quanto responsabili del
benessere, umano e del pianeta.”
Rispetto al passato, attualmente c’è
maggiore consapevolezza
dell’impatto delle attività umane
sul pianeta e della complessità dei
cambiamenti globali.
Il problema energetico è sicuramente il
principale tra le questioni che riguardano
l’evoluzione pacifica della società
moderna
L’energia è alla base di ogni forma di sviluppo
materiale e sociale dell’umanità e della sua
sopravvivenza
Ruolo delle Scienze naturali: integrarsi con
le altre discipline per avere una visione più
unitaria della Terra
La politica energetica è parte della più
generale politica economica
Economia ed ecologia (eco
deriva dal greco oikos, casa o
ambiente di vita) dovrebbero
avere come obiettivo comune
la salvaguardia dell’integrità
del sistema terrestre.
Rapporto tra economia ed ecologia.. Herman Daly.1996
Così nel 1996 l’economista Herman
Daly rappresenta il rapporto tra
economia ed ecologia: l’economia
preleva dalla natura le risorse, le utilizza
producendo rifiuti che reimmette
nell’ecosistema, ma non è possibile
ingrandire indefinitamente il rettangolo
mantenendolo all’interno del cerchio
che è fisso.
L’impronta ecologica
Introdotto nel 1996 da Mathis
Wackernagel e William Rees nel loro libro
"Our Ecological Footprint: Reducing Human
Impact on the Earth.“, l’impronta
ecologica rappresenta l’ indicatore utilizzato
per valutare il consumo umano di risorse
naturali rispetto alla capacità della Terra di
rigenerarle. Misura la quantità di superficie
terrestre e di acqua di cui una popolazione ha
bisogno per produrre le risorse che consuma,
smaltire i rifiuti prodotti e assorbire le
emissioni di CO2 (quantità di terra forestata
necessaria per assorbirla).
In un mondo globalizzato
Carbon fossile, gas naturale e petrolio
generano il 68% dell’energia elettrica che il
mondo consuma.
Secondo gli esperti la domanda mondiale di
energia direttamente reperibile in natura
passerà dagli attuali 12 miliardi di TEP ai a
circa 17 miliardi di TEP del 2035
SCENARIO MONDIALE
Le dinamiche dei mercati energetici sono sempre più
determinate dai Paesi non OCSE che, tra il 2010 e il 2035,
saranno responsabili del 90% della crescita demografica,
del 70% dell’aumento dell’attività economica e
rappresenteranno oltre il 90% dell’incremento previsto
della domanda globale di energia.
Nel 2035 la domanda energetica della Cina supererà del
70% quella degli Stati Uniti, anche se allora il consumo di
energia procapite della Cina sarà ancora meno della metà
di quello statunitense.
India, Indonesia, Brasile e Medio Oriente
sperimenteranno tassi di crescita della domanda di
energia ancora più sostenuti della Cina.
Fonte: IEA, World Energy Outlook 2011
Conseguenze dei consumi
• I paesi emergenti ricorrono
all’utilizzo delle fonti fossili.
• Le fonti fossili anche se non
rinnovabili, sono “affidabili
e costantI”: non sono
soggette a variazioni
climatiche e all’alternarsi
del dì e della notte. Il vento,
infatti, non soffia sempre
con la stessa velocità, la
portata dell’acqua dipende
dal ciclo stagionale, il Sole in
alcuni momenti ..non c’è.
MA:
La combustione delle fonti
fossili provoca l’emissione
dei cosiddetti gas serra
responsabili
dell’innalzamento termico
del nostro pianeta
Una questione di quantità
Una questione di quantità
L'anidride carbonica è un gas serra normalmente presente
in natura. I raggi del Sole attraversano l'atmosfera e
riscaldano la Terra. In condizioni normali circa il 30% del
loro calore viene disperso nello Spazio. Il resto viene
riflesso dal vapore acqueo e dai gas serra presenti in
atmosfera che, insieme, formano una specie di barriera
che garantisce una temperatura media sul nostro Pianeta
di 15 °C, indispensabile per la vita. Senza questa cupola
protettiva - e senza gli oceani - la temperatura
scenderebbe a - 18 °C! Attualmente, però, i gas serra
stanno aumentando, impedendo la giusta dispersione del
calore e causando l'innalzamento della temperatura.
Anche i vulcani, emettono CO2 ma non possiamo fermarli!
L'uomo invece ha la possibilità - e la responsabilità - di
intervenire sulle sue emissioni antropogeniche
diventando quindi la soluzione del problema..
Il più diffuso gas serra è l'Anidride Carbonica(CO2) che
copre il 77% del totale, seguita dal Metano(CH4) che si
produce dalla fermentazione di sostanze organiche in
assenza di Ossigeno(condizione che si verifica per esempio
nelle paludi, nelle risaie, nei ruminanti, nelle discariche,
nelle combustioni di biomasse...)
CCS (Carbon capture and sequestration), definisce una
tecnologia che consente di catturare la CO2 dalla fonte di
emissione, di trasportarla e di stoccarla in siti geologici
profondi dove rimarrà intrappolata definitivamente.
Poco conosciuta, è una
tecnologia già in uso da
diverso tempo nel mondo
e oggi sta assumendo un
ruolo di primo piano per
il contributo che può dare
nella battaglia mondiale
contro il cambiamento
climatico
Secondo la IEA (International Energy
Agency) non è possibile raggiungere gli
obiettivi di riduzione delle emissioni di
CO2 fissati dall’Unione Europea, senza
ricorrere alla tecnologia CCS.
.
l’Unione Europea ha scelto di investire sulla CCS, insieme
all’efficienza energetica e alle rinnovabili, per ridurre gli
effetti della produzione energetica sull’ambiente e sul clima.
Strategia Europa 2020
L'energia sostenibile è al centro della
strategia economica di lungo termine
dell'UE e della sua azione contro i
cambiamenti climatici.
L'Unione si è data un triplice obiettivo
per il 2020: ridurre del 20% le
emissioni di gas serra, aumentare del
20% l'efficienza energetica e portare al
20% la quota di energie rinnovabili.
Nel mondo
ANTARTIDE
Princess Elisabeth
Antarctica è una stazione
polare ad emissioni zero
garzie ai pannelli fotovoltaici
installati sul tetto e a sei
turbine eoliche
BRASILE
I veicoli flexi-fuel utilizzano
direttamente i biocarburanti
che vengono miscelati con la
benzina o il diesel .In Brasile
queste auto e il bio-pieno
sono una realtà già
standardizzata da anni.
Infatti, per legge, il diesel
deve contenere il 5% di
biodiesel e la benzina il 25%
di bioetanolo.
AUSTRALIA
L'Australia ha individuato al largo
delle proprie coste 10 aree
idonee per lo stoccaggio della
CO2: si tratta di bacini di gas
naturale ormai esauriti che si
trovano sotto il fondo
marino.
CANADA
A Weyburn, dal 2000 vengono
iniettate circa 1,5 milioni di
tonnellate di CO2 all’anno in un
giacimento petrolifero a
profondità compresa tra 1.300
e 1.500 m per incrementarne la
produzione.La CO2 proviene da
un impianto di gassificazione
del carbone del North Dakota.
COSTA RICA
In Costa Rica, che è il Paese più ecologico del mondo, le
emissioni di CO2 verranno azzerate entro il 2021, grazie ai
programmi del Governo che prevede di dare sempre maggiore
spazio alle fonti rinnovabili e alla piantumazione di milioni di
alberi.
Inoltre,diversi produttori di zucchero costaricani generano
energia termica ed elettrica grazie alla combustione degli
scarti ottenuti dalla lavorazione della canna da zucchero.
L'energia prodotta viene utilizzata per alimentare i loro
processi industriali ma è anche immessa nella rete elettrica
nazionale
DANIMARCA
entro il 2050 potrà diventare totalmente
indipendente dalla fonti fossili, riducendo dell’8095% le proprie emissioni di gas serra attraverso
l’uso congiunto dell’energia del vento e del mare.
HAWAY
Sono state avviate delle ricerche per mettere a
punto la produzione di biodiesel dalle alghe
del mare che, secondo gli studi già effettuati,
non solo hanno una resa 400 volte superiore
alle piante da terra ma richiedono anche
molta meno energia.
GRAN BRETAGNA
All'aeroporto John Lennon di Liverpool è in fase di test uno
speciale bio-filtro che contiene alghe: proprio queste
filtrano l'aria del terminale e in più riutilizzano la
CO2 imprigionata come nutrimento. Le alghe, una volta
cresciute, saranno raffinate per produrre biocombustibile
con cui rifornire i veicoli di terra usati all'interno
dell'aeroporto. Secondo gli ingegneri che seguono il
progetto si potrà arrivare a produrre 250 l di biocarburante
al giorno.
La nostra
esperienza
Esperienze di laboratorio: produzione del biodiesel
Bibliografia
• 1) “Scienze Globali” di Antonio Varaldo, Linx
Magazine n.12/2012;
• 2) Biologia –Sadava e altri- Zanichelli ed. 2010;
• 3) L’energia a portata di cattedra, opuscolo
informativo “Play Energy” a cura di Enel Energia;
• 4) L’energia a portata di banco, opuscolo
informativo “Play Energy” a cura di Enel Energia
• 5) www. playenergy.enel.com
• 6) “Green è bello e necessario” di Simona Regina,
Linx Magazine n.13/2012