ITI “L. da Vinci” 4 C

Area di progetto

9 Maggio 2014

La chimica nella vita

Pollution provection act

Nasce negli anni 90 , negli USA , afferma che l'abbattimento dei rifiuti deve avvenire alla fonte con una serie di accorgimenti e tecnologie che vanno dai filtri dell'aria al controllo dei gas emessi dai fumaioli , ai controlli ingegneristici che possono minimizzare la quantità di sostanze che potrebbero divenire rifiuti

I dodici principi1 PREVENZIONE

2 ECONOMIA DI ATOMI

3 REAZIONI CHIMICHE MENO PERICOLOSE

4 PRODOTTI CHIMICI PIU’ SICURI

5 SOLVENTI E PRODOTTI AUSILIARI PIU’ SICURI.

6 EFFICACIA ENERGETICA:

7 MATERIE PRIME RINNOVABILI

8 RIDUZIONE DI DERIVATI

9 CATALISI.

10 SOSTANZE NON PERSISTENTI NELL’AMBIENTE

11 ANALISI IN TEMPO REALE DEI PROCESSI CHIMICI

12 CHIMICA PIU’ SICURA PER LA PREVENZIONE DEGLI INCIDENTI

La sostenibilità

I

catalizzatori

Solventi “green”

Liquidi ionici

Inquinamento del suolo da Piombo

e principali tecniche di bonifica

I metalli pesanti (in particolare il piombo) sono estremamente tossici per l’ambiente poichè tendono a bioaccumularsi e a dare fenomeni di biomagnificazione.

Dal suolo essi sono trasmessi alle piante e agli animali e quindi agli alimenti fino all'uomo.

Cause di contaminazione da metalli pesanti

Vari processi industriali Centrali termoelettriche Traffico motorizzato Utilizzo di fertilizzanti Sfruttamento e successiva dismissione di miniere Accumulo di rifiuti urbani e loro incenerimento

Utilizzi del PiomboFabbriche di munizioni ed

esplosivi

Batterie ed accumulatori

Vernici e smaltiVetri e ceramiche

Tossicità dei metalli pesanti Deposizione nelle cellule mediante

interazioni con biomolecole (proteine,enzimi ed acidi nucleici)

Forte affinità del catione metallico per i gruppi ‑SH dell’amminoacido cisteina con formazione di un complesso metallo-zolfo che compromette la funzionalità enzimatica

Modifica della conformazione

attiva

Blocco di siti funzionali

Spostamento di ioni metallici essenziali

Saturnismo

anemia ipertensione neuropatia coliche addominali

impotenza e sterilità

L’intossicazione proveniente da una elevata

esposizione al piombo è chiamata saturnismo (dal

nome dato al piombo dagli alchimisti medioevali) e si

manifesta con :

Trattamenti chimico-fisici

Biorisanamento:

trattamenti microbiologici

fitodepurazione

Bonifica dei Siti Inquinati

Artemisia princeps

Acidithiobacillus ferrooxidans

Trattamento sul posto del materiale contaminato

INTERVENTI DI BONIFICA

in situ

ex situ

Rimozione fisica del materiale e successivo trattamento

on-site

off-site

Trattamenti chimico-fisicimetodi di precipitazione/sedimentazione

Sfruttano la proprietà dei metalli di essere precipitati come idrossidi,

solfuri o carbonati per poi essere separati per sedimentazione

complessazione mediante ligandiPrevedono l’utilizzo di ligandi (es.EDTA) in grado di complessare i

cationi

metallici con conseguente solubilizzazione

metodi di ossidazione/riduzione chimica Si effettuano con l'aggiunta di agenti riducenti,ossidanti o

neutralizzanti in grado di trasformare il metallo nelle sue forme meno tossiche o

meno solubili

BiorisanamentoIl biorisanamento utilizza il potenziale metabolico dei microrganismi e/o delle piante per ridurre l'inquinamento di aria,acque e suolo.

Esiste purtroppo una vasta gamma di microrganismi in grado di vivere in presenza di elevate concentrazioni di ioni metallici verso i quali hanno sviluppato meccanismi di resistenza molto conservati nel tempo e tra le diverse specie

Fitodepurazione Specie vegetali come filtri biologici:

Crescita di piante su terreni contaminati in modo che gli inquinanti possano percolare attraverso il sistema radicale e accumularsi in radici, fusti, foglie etc. La biodisponibilità di un metallo può essere incrementata attraverso la somministrazione di agenti chelanti (EDTA), che facilitano l’assorbimento del metallo da parte delle piante.

Tali agenti devono essere: non tossici biodegradabili economici facilmente reperibili assorbibili dalle specie accumulatrici

Fitostabilizzazione

Sfrutta la capacità di alcune piante di produrre composti chimici nelle radici in grado di immobilizzare i metalli all’interfaccia radici-suolo riducendone

la biodisponibilità ed evitandone la migrazione verticale verso le falde acquifere

Sfrutta la capacità di alcune piante, dette metalloaccumulatrici, di estrarre i metalli dal terreno attraverso l’apparato radicale e di concentrarli in germogli e foglie.

Piante a crescita rapida e non da utilizzare come foraggio

Fitoestrazione

Riportiamo alcune specie vegetali accumulatrici di metalli pesanti, tra cui il piombo:

Specie vegetale Metalli accumulabili

Artemisia princepsBeta maritima Brassica campestrisBrassica nigraBrassica junciaPoa annua Brassica hirta

Cd, Zn, Cu, PbPb, Cu, ZnPbPbCd, Ni, Pb, SeCd, Cu, Ni, Cd, Zn, PbHg, Pb

Utilizzate soprattutto piante della famiglia delle Brassicaceae.

Brassica juncia può rapidamente concentrare all’interno dei suoi tessuti radicali, cadmio, nikel, piombo e selenio, abbassandone il livello nel suolo circostante del 55% il primo anno e di un ulteriore 16% il secondo.

Sezione schematica di un impianto di fitodepurazione

Al termine del trattamento la biomassa vegetale deve essere raccolta e smaltita.

Le piante vengono essiccate ed incenerite a temperature inferiori a 600°C per non disperdere il metallo nell’ambiente.

Talvolta si rende necessario effettuare più cicli di coltivazione e raccolta per il recupero totale del sito

Phytoremediation del Piombo

Piuttosto difficoltosa per il piombo perché:

saldamente trattenuto dai materiali presenti nel suolo

poche piante sono in grado di iperaccumulare piombo senza subire danni irreparabili alle proprie cellule.

E’ stato dimostrato che i cationi metallici inibiscono l’attività mitotica e di conseguenza la divisione cellulare Il piombo, alterando le strutture mitocondriali, può disaccoppiare la fosforilazione ossidativa e interferire con la sintesi proteica delle cellule vegetali.

Svantaggi dei trattamenti chimico-fisici

Costi elevati

Rimozione incompleta dei metalli e bassa selettività

Alti consumi energetici e di reagenti

Produzione di fanghi tossici e altri prodotti di rifiuto.

Vantaggi dei trattamenti microbiologici

Costi minori

Minimo impatto ambientale per i trattamenti in situ

Maggiore semplicità di processo

Tempi di bonifica relativamente brevi

La contaminazione alimentare da piombo e da metalli pesanti è

una realtà!

La nostra indagine ci ha confermato che le popolazioni sono esposte inconsapevolmente ad un rischio non trascurabile, che può diventare significativo per quegli individui che, per età o per stato di salute, sono più vulnerabili di altri.

Per arrivare alla sostenibilità si parte da lontano: il 1972

Con il movimento ambientalista negli anni sessanta del XX secolo , annunciato dal libro Silent Spring (1962) di Rachel Carson e fortificato dalla ricerca Rapporto sui limiti dello sviluppo (1972) da parte del Massachusetts Institute of Technology (MIT-Cambridge,Massachusetts-USA).

Conferenza di Stoccolma organizzata dalle Nazioni Unite sui problemi ambientali dell’industrializzazione ( con elaborazione di 109 raccomandazioni e creazione dell’UNEP –United Nations Environment Programme )

Gli anni ’70 del NovecentoVengono posti in rilievo:- Il problema crescente

dell’inquinamento;- L’eccessiva e crescente

divaricazione fra la disponibilità di risorse naturali e la relativa domanda a livello globale.

Si suggerisce di abbandonare l’idea della crescita illimitata, attraverso l’introduzione , nelle politiche economiche, di un vincolo,determinato dai limiti naturali dello sviluppo, intesi in termini di :

- Limitatezza delle risorse naturali;

- Degrado dei suoli per utilizzi urbani, industriali e infrastrutturali

Gli anni ’80 del Novecento

Pubblicazione del Rapporto Brundtland (1987) , che introduce il concetto di “sviluppo sostenibile”, cioè uno “ sviluppo che soddisfa i bisogni del presente senza compromettere la possibilità delle generazioni future di soddisfare i loro bisogni”.

I principi base dello sviluppo sostenibile (H.Daly, 1988)

• Il principio del rendimento sostenibile : le risorse naturali devono essere consumate a una velocità tale da permettere il ripristino naturale, aumentando il ripristino naturale , aumentando i meccanismi di riciclo e incentivando gli usi alternativi.

• Il principio della capacità di assorbimento: i rifiuti devono essere prodotti a una velocità compatibile con quella del loro riassorbimento da parte dell’ecosistema, evitando fenomeni di accumulo.

Gli anni ’90 del NovecentoVertice sulla terra di Rio de Janeiro, in Brasile(1992): si

sottoscrivono le convenzioni sul clima e sulla biodiversità , si esplicitano la “dichiarazione di Rio” (27 principi per uno sviluppo ecosostenibile) e l’Agenda 21, un documento programmatico non solo per l’ambiente ma anche per lo sviluppo locale.

L’Agenda 21 opera non solo a livello

internazionale ma anche locale.

Gli anni ’90 del NovecentoProtocollo di Kyoto (1997) per la soluzione del

problema dell’effetto serra e del cambiamento climatico. È entrato in vigore solo il 16-2-2005, dopo ben otto anni, dopo la firma della Russia.

I Paesi aderenti dovrebbero ridurre, nel periodo 2008-2012 le emissioni totali di anidride carbonica del 5% rispetto al livello del 1990.

Il protocollo è sostanzialmente fallito

Il XXI secolo- Summit internazionale sullo sviluppo

sostenibile di Johannesburg (2002)- Il WWF pubblica un rapporto, a cadenza

biennale, sullo stato del pianeta (Living Planet Report 2002) che riprende il concetto di impronta ecologica.

L’ultimo rapporto è del 2008.

Sviluppo sostenibile nella scuola italiana

Ecologia Economia Equità Cultura

• Salvaguardia delle risorse ambientali e culturali;

• Preservazione delle risorse per le generazioni future;

• Limitare l’utilizzo e il consumo delle risorse;

• Rivederne la distribuzione fra le diverse aree del pianeta

= Un nuovo “modello di vita”

GALILEO GALILEI

L’interesse per la Terra, per

l’osservazione degli astri era

presente già in uno studioso

toscano del 1600, conosciuto

sia come scienziato che

come letterato. Stiamo

parlando di Galileo,

considerato l’inventore del

cannocchiale, della prosa

scientifica e del metodo

sperimentale.

Galileo portò avanti la teoria

copernicana, sebbene fu

costretto ad abiurarla

dinanzi al Tribunale

dell’Inquisizione nel 1633

poiché essa si

contrapponeva alla teoria

aristotelica che era

ammessa dalla Chiesa.

La teoria copernicana è l'ipotesi antica di un universo eliocentrico, con la Terra decentrata. Questa teoria diede inizio a quel processo di mutamenti scientifici che oggi noi chiamiamo Rivoluzione copernicana La visione copernicana, successivamente appoggiata da Egidio Amato, fu per circa un secolo considerata con sospetto perché poneva la Terra, e dunque l'uomo, in posizione decentrata, non fondamentale nell'universo creato da Dio. Seguendo il pensiero di Aristotele e del tempo, la Chiesa cattolica accettava la teoria geocentrica, e questo causò discussioni e prese di posizione anche drammatiche

La Terra compie in 24 ore una rotazione completa da ovest a est intorno al proprio asse.

La Terra non è il centro dell'Universo ma solamente dell'orbita della luna e compie una rivoluzione annua intorno al Sole.

Tutti i pianeti ruotano intorno al Sole, che è il centro dell'Universo.

La prima ipotesi è in grado di spiegare il moto apparente della volta celeste durante la giornata, che rimane immobile ma vediamo ruotare per effetto del movimento della Terra.

La seconda ipotesi spiega il moto annuo del sole lungo la linea immaginaria denominata eclittica.

La terza ipotesi invece riesce a descrivere il moto retrogrado dei pianeti in modo molto più semplice e chiaro delle teorie ritenute vere in quel periodo.

La Teoria Copernicana, per quanto fosse rivoluzionaria, mantenne comunque alcuni principi riconducibili al sistema Tolemaico: le orbite circolari, l'immutabilità dei cieli e continuava a portare avanti il principio di un universo finito

Galileo cercò di diffondere la sua teoria nella

sua opera più famosa “ Dialogo sopra i due

massimi sistemi del mondo”, scritta in volgare

toscano affinché fosse accessibile ad un

pubblico più vasto, nella forma del dialogo che

rendeva la lettura piacevole e accattivante.

Altra opera fondamentale per l’ affermazione

delle scoperte astronomiche è il “Sidereus

nuncius” , scritto in latino poiché rivolto alla

comunità scientifica dell’ epoca . In essa si

parla delle superficie lunare e dei pianeti che

Galileo aveva osservato con l’ausilio del

cannocchiale.: Venere,Giove,Saturno.

Individuò la forma allungata dii Saturno,

prodotta da quelli che successivamente

sarebbero stati individuati come i suoi anelli;

scoprì l’irregolarità della superfice lunare, le

creste circolari di profondi crateri e le distese

più scure, definite successivamente “

mari”. Ciò mostrò che la luna non era una

sfera perfetta e di natura divina, come ogni

corpo celeste secondo della scienza ufficiale.

L’astronomia di Galileo non

è più soltanto osservazione

e costruzione matematica

fatta al solo scopo di per

vedere correttamente le

posizioni degli astri erranti,

come si era considerata fino

ad allora, ma un passo

decisivo verso la

conoscenza della struttura e

della vera essenza dell’

universo.

Per un po’ la Chiesa plaudì a Galileo,

studioso profondamente religioso e

stimato dall’autorità ecclesiastica,

divenne sempre più evidente che il

suo lavoro non era soltanto un

esercizio di calcoli e dimostrazioni

ma lo spirito che lo animava era

rivolto alla ricerca della verità, la

spinta rivoluzionaria delle sue idee

divenne insostenibile per chi voleva

ancorare la scienza a comode e

grossolane certezze, e al tempo

stesso per chi voleva vincolare il

mondo ad antichi principi che, al di là

delle sue strutture tortuose che si

costruivano su di essi, giustificavano

privilegi e potere.

Ma quella condanna e quella dolora

abiura furono presto cancellate dalla

storia

Grazie per l’attenzione