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)

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……”

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

Materia Energia

Energia Materia Energia

Il secondo principio della termodinamica, elaborato da Clausius nel 1865 afferma che “L’entropia di ogni sistema isolato tende ad aumentare”

In un sistema isolato prima o poi tutta l’energia si trasforma in calore, non utilizzabile per compiere lavoro.

Sistema aperto Sistema chiuso Sistema isolato

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.

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

L’impronta ecologica

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

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..

Una questione di quantità

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

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.

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.

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’80-95% 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