Documentazione dell'Unità di competenza:

Cambiamenti climatici…una sfida per l’ecosfera

Liceo Statale “F.Cecioni”-Livorno

Classi 2 B e 2E Scienze Applicate

Ore dedicate al percorso: 30 ore

Descrizione della genesi del percorso didattico

La costruzione del percorso, definita dai due insegnanti che hanno portato avanti il progetto ma proposta e discussa all’inizio dell’anno scolastico all’interno del dipartimento di scienze, ha tenuto conto di alcuni elementi fondamentali:- rendere i soggetti in grado di conoscere gli elementi acqua e suolo, come essi costituiscono una risorsa per l’uomo e quali sono gli errori che finora l’uomo ha fatto nel rapportarsi con essi; -evidenziare come il riscaldamento globale e il dissesto idrogeologico siano la conseguenza di azioni irresponsabili che l’uomo ha regolarmente compiuto e che devono essere analizzate criticamente. - sottolineare la necessità di un’analisi dei dati e della loro velocità di cambiamento che inciti ad un rispetto maggiore dell’ambiente e delle risorse, attraverso la consapevolezza delle conseguenze delle singole azioni dell'uomo- comprendere come dalla conoscenza delle dinamiche chimico-fisiche che riguardano le acque, il suolo e la loro interazione può derivare la consapevolezza di quali sono gli errori e quali le buone pratiche da mettere in atto per arrestare il degrado del nostro pianeta- la scuola è un ambiente dove gli alunni dovrebbero acquisire comportamenti corretti per essere buoni cittadini, quindi è necessario che la scuola diventi un modello di buone pratiche per migliorare la sostenibilità della nostra società

Udc U43: Acqua e suolo

Il percorso è stato portato avanti dall’insegnante,dai ragazzi e dagli esperti

Approfondimento sulle acque a cura di: Giulia, Lisa, Giordana,Martina, Letizia, Clara, Serena,Rebecca, Aurora, Alice, Laura

Approfondimento sul suolo a cura di: Marco, Enrico, Lorenzo, Francesco, Lorenzo, Paolo, Giacomo, Lorenzo, Lorenzo, Claudio, Filippo, Leonardo, Edoardo :Gli esperti:

Approfondimento sullo spreco di energia a cura di: Sara, Giacomo, Michele, Irene, Marco, Samuele, Marco,Leonardo.

Approfondimento sulla raccolta differenziata a cura di: Luca, Alessandro, Matteo, Valentina, Ramos, Sergio, Gabriele, Leonardo, Marta, Carmine

Approfondimento sul consumo dell'acqua a cura di: Alessio, Jacopo, Camilla, Alessio, Marco, Stefano, Antonio, Luca.

Udc U274: A scuola di …. ambiente: i problemi ambientali a scuola

Il tema dei cambiamenti climatici deve necessariamente far parte del percorso educativo e formativo scolastico. L’attuazione di questo progetto non solo ha fornito un’ottima occasione per affrontarlo, ma ha permesso di svolgere una parte del programma previsto nella classe seconda dell’indirizzo scienze applicate, l’ecologia, in modo approfondito e di affrontare le problematiche energetiche anche dal punto di vista disciplinare. L’incontro con gli esperti ha inoltre permesso di ampliare le conoscenze su quanto viene fatto nelle realtà locali, come l’ASA, l’AAMPS e l’EALP e in sede di sperimentazione, come al CNR, per migliorare il rapporto uomo-ambiente e mostrare così ai ragazzi che con opportune scelte si può davvero essere protagonisti di un cambiamento di tendenza.

Ricadute sul curriculo

Descrizione del percorso didatticoIl nostro percorso:

-Proprietà dell’acqua in relazione alle composizione e struttura chimica-Con un approccio di tipo sperimentale abbiamo verificato le varie proprietà dell’acqua-Abbiamo chiarito quali diverse conseguenze portino lo scioglimento dei ghiacciai continentali e quelli galleggianti, con verifica in laboratorio-Abbiamo approfondito la conoscenza sulle acque con gli esperti dell’ASA in due diversi momenti : incontro in classe per conoscere il Progetto Acqua e visita ai laboratori di analisi dove viene controllata l’acqua e dove si trova il depuratore

Il suolo: composizione e struttura.- Valutare l'importanza del suolo come risorsa naturale, in particolare agricola e alimentare.- Conoscere il legame suolo-acqua come due importanti aspetti:l'acqua modella il suolo, il suolo è un'importante riserva di acqua- Conoscere quale può essere una originale applicazione, per ora in via sperimentale,del suolo : i tetti verdi.-Sapere individuare il legame fra attività antropiche e cambiamenti climatici,con particolare attenzione riguardo la velocità dei cambiamenti in atto e il problema dell'energia, per arrivare alla consapevolezza che solo cambiando l'atteggiamento dell'uomo verso la natura si può salvare il pianeta e far sì che le risorse siano sufficienti per tutta l'umanità che è in crescita

La molecola dell' acqua

La molecola dell'acqua è costituita da due atomi di idrogeno e uno di ossigeno

Proprietà dell'acqua

positiva

In laboratorio...

Per conoscere meglio l’uso dell’acqua

Incontro in classe con un esperto dell’ASA

Visita al laboratorio e al depuratore dell’acqua di Livorno

Incontro in classeIl signore Coppoli, esperto dell’ASA di Livorno, ci ha illustrato il “Progetto acqua” finalizzato a far conoscere l’importanza della risorsa acqua, l’attuale condizione mondiale di carenza di acqua per un miliardo di persone, la realtà di quanta acqua viene sprecata e la proposta di utilizzare per bere l’acqua potabile del rubinetto evitando così l’uso dell’acqua minerale in bottiglia.

Evitare l’uso dell’acqua in bottiglia soprattutto quelle in plastica

Il trasporto dell’acqua avviene su gomma e quindi contribuisce fortemente all’aumento delle emissioni di CO2

La plastica delle bottiglie soprattutto se riscaldata rilascia nell’acqua sostanze tossiche come gli ftalati

Fontanelle  ASA, in collaborazione con il Comune di Livorno (assessorato all’Ambiente) ha provveduto alla realizzazione di circa trenta fontanelle pubbliche che erogano acqua naturale ad Alta Qualità (AQ) e ne curerà la gestione e manutenzione. Si ricorda che le fontanelle, oltre a fornire un servizio, tutelano l’ambiente riducendo il consumo delle bottiglie di plastica, attraverso il riutilizzo di contenitori riciclabili. Nel Comune di Livorno, solo nel 2013, sono stati erogati dalle fontanelle “AQ” oltre 2 milioni e mezzo di litri d’acqua, risparmiando così circa 1 milione e mezzo di bottiglie di plastica da 1,5 litri. Se si pensa che una bottiglia di plastica pesa circa 30 grammi, non sono stati immessi nell’ambiente circa 50 tonnellate di plastica.

Visita al laboratorio e al depuratore dell’ASA

In laboratorio gli esperti hanno spiegato come viene effettuato il controllo chimico e microbiologico dell’acqua potabile (Guarda il video

successivo)

Il depuratore

Le vasche di depurazione Come funziona

(Guarda il video successivo)

Il suolo

Il suolo è parte importante del paesaggio e contribuisce a determinare il modo in cui la vegetazione naturale, le coltivazioni e gli insediamenti umani si distribuiscono sul territorio. Ma l’importanza del suolo risiede soprattutto nella sua duplice funzione di riserva degli elementi nutritivi e dell’acqua e di supporto meccanico (come farebbero a stare in piedi le piante se non avessero il suolo in cui affondare le radici?) per la vegetazione, consentendo la formazione di boschi, foreste ed aree protette.

PROCESSO DI FORMAZIONE DEL SUOLOIl suolo deriva dall’azione degli agenti climatici e

dall’attività di piante animali e microbi sulla roccia madre e sul suo prodotto di disfacimento.

BIOMASSA totale 1380 g/m2

In quanto tempo si forma?

Il tempo necessario per la formazione di un suolo dipende dalla latitudine:in ambienti caratterizzati da un clima temperato, si forma 1 cm di suolo ogni 200-400 anni;più veloce è la formazione di un suolo in zone tropicali umide dove occorrono 200 anni;perché si accumuli una quantità di sostanze per rendere fertile un terreno è necessario un periodo di 3000 anni.Per questi motivi il suolo è considerato una risorsa non rinnovabile: una volta distrutto, è perduto.

Benefici della Sostanza Organica nel Suolo•Benefici Diretti

1.Migliora la struttura del suolo

2.Riduce l’erosione

3.Riduce l’inquinamento diffuso

4.Purifica l’acqua

5.Degrada gli inquinanti

6.Aumenta la disponibilità idrica

7.Immagazzina nutrienti

8.Migliora raccolto e biomassa prodotta

9.Garantisce nutrienti/energia agli organismi del suolo

10.Tampona le variazioni

Benefici ausiliarii e Servizi di Ecosistema

1.Immagazzina la CO2

2.Aumenta l’ossidazione di CH4

3.Recupera gli ecosistemi degradati

4.Aumenta la biodiversità

5.Aumenta l’uso efficiente di input

6.Riduce la perdita di acqua e nutrienti

7.Migliora l’habitat naturale

8.Accresce la resilienza

9.Rafforza i meccanismi del riciclo

10.Migliora l’ambiente

Gli organismi che si muovono nel terreno possono contribuire a frantumare ulteriormente le particelle del suolo, come vermi e coleotteri, che trasportano i resti di piante e di animali dalla superficie negli strati inferiori.

Il degrado del suoloIl suolo è un sistema dinamico in equilibrio con gli altri elementi dell’ambiente circostante, che l’uomo può compromettere attraverso le sue attività e comportamenti. Lo sviluppo urbano delle città, l’espansione industriale, la costruzione di infrastrutture quali ferrovie, strade, ponti, l’agricoltura, sono tutte attività che hanno modificato la destinazione del suolo nel corso del tempo e ne hanno in alcuni casi determinato il degrado. Il degrado del suolo si manifesta, in tempi più o meno lunghi, attraverso alcuni fenomeni: la desertificazione, l’erosione dello strato superficiale, l’aumento anomalo del contenuto in sali (salinizzazione), l’acidificazione e la presenza di inquinanti.

Erosione Desertificazione

Salinizzazione

AGRICOLTURA INTENSIVANormalmente lo sviluppo agricolo di tipo intensivo è considerato più avanzato di quello estensivo perché implica l'utilizzo di nuove tecnologie e nuove tecniche, è tipico quindi delle piccole proprietà terriere che si affidano a questo metodo per produrre di più

AGRICOLTURA ESTENSIVANell'agricoltura estensiva tradizionale, invece, si fa scarso uso di macchinari e gli investimenti sono minimi. Tale tipo di agricoltura si differenzia da quella intensiva, proprio per la quantità di input immessi per unità di superficie. I suoli necessariamente devono essere molto estesi, e spesso una parte di essi è lasciata a riposo (maggese) o adibita al pascolo. È tipica del latifondo, delle piantagioni e delle grandi estensioni di coltivazioni.

Approccio in Agricoltura ”intensiva” per compensare la mancanza di Sostanza Organica•concimazioni chimiche (per compensare la ridotta disponibilità di nutrienti)

•antiparassitari(per contrastare lo sviluppo di patogeni dovuto alla riduzione di attività biologica del suolo)

Le moderne aziende agrarie utilizzano oggi prodotti chimici di origine industriale (fertilizzanti e fitofarmaci) in grande quantità. Se questi prodotti vengono utilizzati in modo improprio e in quantità eccessive, possono dar luogo a fenomeni di inquinamento delle acque, dell’aria e del suolo e a fenomeni di tossicità per l’uomo e gli animali.

L’agricoltura, più di ogni altro settore, sta risentendo dei cambiamenti climatici. Infatti, il lavoro dei campi è da sempre influenzato dai fenomeni meteorologici

Fertilizzanti chimici e allevamenti producono grandi quantità di gas serra estremamente dannosi per l’atmosfera

l’aumento delle temperature ha causato perdite annuali di circa 40 milioni di tonnellate per le maggiori coltivazioni agricole del mondo, corrispondenti a un danno di 55 miliardi di dollari.

Se da un lato, però, l’agricoltura è fortemente influenzata dai cambiamenti climatici, dall’altro contribuisce direttamente al riscaldamento globale attraverso l’emissione dei principali gas serra. L’agricoltura industriale moderna contribuisce a modificare il clima con pratiche quali il drenaggio delle zone umide, l’aratura profonda che espone il terreno agli agenti atmosferici, l’utilizzo di macchinari pesanti che compattano il terreno e la prassi di coltivare monocolture su larga scala. Dal 1970 le emissioni di metano e protossido d’azoto sono aumentate rispettivamente del 40% e del 50%.

Agricoltura e cambiamenti climatici

L’agricoltura sostenibileCome abbiamo visto, il suolo è un elemento essenziale per la sopravvivenza dell’intera umanità. L’uomo ha sviluppato nel tempo modi di coltivare che consentono di ottenere buone produzioni a costi contenuti. L’agricoltura sostenibile nasce dall’integrazione di pratiche colturali tradizionali, che fanno uso di prodotti chimici come fertilizzanti e fitofarmaci, con quelle biologiche, ossia pratiche a minore impatto ambientale che richiedono una conoscenza profonda delle complesse interazioni tra suolo, acqua, vegetazione e animali.Ogni anno 30-80 miliardi di tonnellate di suolo vengono perse per erosione: è come se un treno carico di terra scaricasse il proprio carico nello spazio 12 volte ogni anno. Per prevenire o arrestare l’erosione si impiegano diverse tecnologie e tecniche. Una delle tecniche più efficaci utilizza alcune piante, specie erbacee da prato, che, trattenendo con le radici le particelle di terra, limitano l’effetto erosivo del vento e dell’acqua.

•Fermare l’espansione dei terreni agricoli

•Eliminare le differenze di resa

•Usare le risorse in modo più efficiente

•Disincentivare il consumo di carne

•Ridurre gli sprechi di cibo

Alcune soluzioni proposte

Visita al CNR

CNR di Pisa: Il progetto Car.Pe.T.

ll progetto Car.Pe.T.(Carta Pellet Tetti) si propone come esempio virtuoso di simbiosi industriale nell’intento di massimizzare l'impiego efficiente di materiali di scarto (i fanghi di cartiera), come input per altri processi produttivi (realizzazione di tetti verdi), allo scopo di migliorare le condizioni ambientali urbane.

I vantaggi dei tetti verdi

• Isolamento termico della casa.

• Assorbimento di CO2 e polveri sottili presenti nell’aria.

• Aumento della biodiversità in aree antropizzate.

• Riduzione del carico d’acqua sull’ambiente urbano.

• Depurazione delle acque.

I tetti verdi non offrono solo vantaggi economici dati dal risparmio energetico sull’isolamento termico e l’impermeabilizzazione, ma sono molto utili anche sotto il punto di vista della sostenibilità ambientale.Ecco degli esempi:

Approfondimento in classe •Incontro con un esperto del CNR

Uso terreno agricolo

Alcune soluzioni proposte

•Fermare l’espansione dei terreni agricoli•Eliminare le differenze di resa•Usare le risorse in modo più efficiente•Disincentivare il consumo di carne•Ridurre gli sprechi di cibo

Durante il progetto “ Cambiamenti climatici… una sfida per l’ecosfera“ ci siamo recati più volte nel laboratorio di informatica per analizzare grafici relativi all'ambiente, all'inquinamento, all'acqua e al suolo; mettendo particolare attenzione al cambiamento che hanno avuto tutti questi aspetti nel tempo.

Abbiamo trovato utili i siti web: http://www.worldmapper.org/ e http://www.gapminder.org

Incremento delle emissioni di anidride carbonica fra il 1980 e il 2000 http://www.worldmapper.org/posters/worldmapper_map297_ver5.pdf

L'uso dell'acqua:http://www.worldmapper.org/posters/worldmapper_map104_ver5.pdf

Su questo sito abbiamo trovato particolarmente interessanti i grafici che mostrano il cambiamento relativo ai vari argomenti, usando un grafico a “bolle”. Ci siamo così resi conto di quanto siano veloci i cambiamenti del pianeta in questo ultimo secolo

Emissioni di CO2 procapitedal 1800 al 2011 nei vari stati

Energia utilizzata per l’accesso a fonti d’acquadal 1990 al 2010 nei vari stati

Energia necessaria per l’utilizzo urbano dell’acqua dal 1990 al 2010 nei vari stati

(Guarda il video successivo 1) (Guarda il video successivo 2) (Guarda il video successivo 3)

Abbiamo trovato particolarmente interessante vedere i vari temi trattati nelle fasi del progetto sotto forma di grafici diversi, e siamo stati molto sensibilizzati al cambiamento di essi nel tempo. E’ stato possibile vedere chiaramente questa variazione molto veloce grazie ai grafici, in cui abbiamo trovato una visione diversa degli argomenti pretrattati.

Variazione dell’orbita

Indicatori dell’attività industriale

Variazione dell’attività solare

Descrizione del percorso didattico

COMPETENZE SPECIFICHE PROMOSSE

Monitoraggio ambienti della scuola causa di potenziale danno ambientaleProposta di soluzioni percorribili per migliorare l'impatto ambientale della scuola

COMPETENZE TRASVERSALI PROMOSSE

Sensibilizzare i singoli sul peso che i comportamenti di ognuno ha in una comunità ristrettaSensibilizzare i soggetti interni alla scuola sulla responsabilità individuale nella realizzazione di una società più sostenibile

Il Cecioni è una scuola con oltre 1700 alunni. Ha una sede distribuita su quattro piani e due succursali.

Per prima cosa abbiamo recuperato le planimetrie dell'intera scuola dal DSGA e ad ogni gruppo abbiamo assegnato una porzione di scuola da monitoriare.

Obiettivi del monitoraggio: sprechi di energia, sprechi di acqua, cattiva gestione dei rifiuti.

Sprechi energiaLe luci talvolta sono posizionate in ambienti già ben illuminati

naturalmente con conseguente spreco di energia.

Nel monitoraggio abbiamo verificato significative presenze di aule vuote con luci, PC o LIM accese, sia nelle ore di buco che

a fine mattinata. Talvolta lo spreco si verifica anche nelle ora notturne (lab. Informatica 1 e 2 e

aule artistico)

Cattiva gestione dei rifiutiNella scuola non è ancora organizzata

la raccolta differenziata. In ogni aula e nei corridoi sono presenti

dei cestini dell'indifferenziato dove vengono conferiti tutti i

rifiuti.

Abbiamo stimato che solo di bottiglie di plastica da 500 ml ogni anno al Cecioni ne vengono gettate circa

30.000 nel cassonetto dell'indifferenziata !!!!!!!!

Tentativi precedenti di avviare la raccolta differenziata non sono ancora riusciti nell'intento per

difficoltà “organizzative”

Negli ultimi mesi, grazie alla forza di volonta di uno studente di quinta, è stato avviato

un tentativo non molto strutturato di raccolta differenziata.

Sprechi di acquaSon state individuate nel monitoraggio alcune perdite di acqua

particolarmente significative che sono state immediatamente riparate dal servizio tecnico. Pochi lavandini hanno i rubinetti a

pressione che consumano mediamente più acqua di quelli normali. Perdita

Studio casi

oraria al giorno mensile annua

Perdita rubinetti tempo (s)

ml l m3 m3 m3

Bidet-1 bagno docenti 1° piano 9,62 260 97 2,3 70 841

Bidet-2 bagno docenti 1° piano 16,58 470 102 2,4 73 882

Lavandino bagno docenti 1° piano 120 170 5 0,1 4 44

Goccia a goccia in Lab. Biologia 60 30 2 0,0 1 16

Nella scuola sono presenti diversi distributori bevande e di bottiglie di acqua potabile che hanno un impatto

sull'ambiente importante visto che le bottiglie di plastica vanno a finire nell'inceneritore. Da un paio di anni è

presente una fontanella provvista di un piccolo filtro.

Dopo la fase di monitoraggio abbiamo fatto quattro incontri con gli esperti di EALP e AAMPS che ci hanno aiutato a capire come

lavorare sulle soluzioni.

Sprechi energia- Promuovere una cultura di maggior attenzione al risparmio energetico.- L'ultimo che esce dall'aula spenge la luce.- Se c'è abbastanza luce naturale ridurre quella artificiale.- Se non si usa il PC va spento.- Prevedere lo spegnimento dei PC del laboratorio dal PC del docente.- Sostituire le lampadine ove necessario con quelle a basso consumo.

Sprechi acqua- Eliminare le perdite.- Mettere riduttori di flusso ai rubinetti.- Sostituire i rubinetti a pressione con quelli normali.

Raccolta differenziata- Risolvere i problemi organizzativi (ditta pulizie/custodi/gruppi di studenti) per permettere il conferimento dei rifiuti differenziati negli appositi contenitori esterni alle scuola.- Fornire la scuola di contenitori idonei per la raccolta differenziata.- Istituire la figura del/dei responsabile/i ambientale di classe (anche a turno) che si occupi ove necessario del risparmio delle risorse e della raccolta differenziata. - Attivare la campana dell'organico.- Aumentare la dotazione di fontanelle di acqua potabile per ridurre il consumo di bottiglie di plastica.

Proposta di soluzioni percorribili per migliorare l'impatto ambientale della scuola

Risultati ottenuti

Il risultato che riteniamo più importante è l’interesse suscitato verso l’argomento che ha portato i ragazzi ad impegnarsi negli approfondimenti e nelle varie attività con il desiderio di “saperne di più”. E’ ormai noto, a chi insegna da molti anni, come intraprendere un’attività diversa dalle normali lezioni faccia scattare automaticamente un livello di attenzione maggiore. Altro punto di forza sono le “uscite”, sempre gradite dagli alunni,dove l’occasione di osservare e apprendere cose nuove viene colta da tutti i ragazzi ; anche l’incontro con gli esperti diventa un’occasione di maggior interesse e attenzione.E’ stato veramente importante che un gruppo di ragazzi abbia visto la propria scuola come un luogo dal quale, una volta preso atto degli sprechi e delle cattive prassi, si può cominciare il cambiamento verso un mondo più sostenibile.Il questionario di soddisfazione fatto fare al termine del percorso ha rivelato mediamente un buon grado di soddisfazione sia per l’interesse suscitato dal progetto, sia per quello che gli alunni ritengono di avere imparato.Aldilà dell’acquisizione di contenuti, crediamo che il risultato più rilevante sia quello di aver sensibilizzato questi ragazzi sull’importanza che le scelte che ciascuno di noi fa e farà avranno un peso sulla salute del pianeta; se riusciamo in questo intento possiamo pensare davvero che il ruolo educativo della scuola si sia realizzato.

Progetto realizzato dalle classi 2 B e 2E Scienze applicate del

Liceo “F.Cecioni”

“Cambiamenti climatici… una sfida per l’ecosfera”

Anno scolastico 2014-15