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Il metodo made in Italy per produrre Idrogeno

26 Lug

Da molti anni, ormai, sentiamo parlare di un futuro energetico incentrato sull’idrogeno. Molti, parlano di questo possibile combustibile addirittura speculando su un passaggio dall’era del petrolio a quella dell’idrogeno. Come tutti sappiamo, questa soluzione potrebbe essere utilizzata in tantissimi settori. Anche se il più noto, e lasciatemi dire su cui tante leggende sono state create, è quello delle macchine alimentate a idrogeno, questo elemento potrebbe servire per produrre corrente elettrica ed energia nei più svariati settori industriali, consentendo, finalmente, di mettere da parte i fortemente inquinanti idrocarburi ma, soprattutto, l’economia basata su questi oli che non ha fatto altro che creare centri di potere, in primis, e guerre per l’appropriazione e lo sfruttamento dei giacimenti sparsi per il mondo.

Perché, ancora oggi, visto che molti parlano di una panacea di tutti i mali, non utilizziamo l’idrogeno?

Come sapete, molti parlano di poteri forti in grado di bloccare lo sviluppo di queste tecnologie per puri fini economici. Da un lato, queste affermazioni sono corrette. Non voglio nascondermi dietro un dito e dire che viviamo in un mondo ideale. Come tutti sanno, i soldi fanno andare l’acqua in salita ma, soprattutto, decidono dove l’acqua deve passare e dove no. Questo lato economico-oscuro non è però materia del nostro blog. Quello su cui invece vorrei spingere tutti a ragionare è il discorso prettamente energetico e ambientale dell’idrogeno.

Anche molti tra i cosiddetti esperti dell’energia, un po’ per secondi fini ma, mi dispiace dirlo, a volte anche per ignoranza, quando parlano di fonti alternative, dunque non solo idrogeno, dimenticano sempre di prendere in considerazione l’intera filiera del settore che non comprende solo l’utilizzo della risorsa ma anche la sua estrazione o eventuale produzione, stoccaggio, distribuzione, ecc.

Che cosa intendo con questo?

Facciamo un esempio pratico ma inventato. Immaginate di trovare una nuova fonte energetica che possa essere utilizzata per alimentare le automobili. Questa risorsa rende la vostra macchina assolutamente non inquinante e costa 1/10 della benzina. Bene, annunciate la vostra scoperta su internet e immediatamente si formerà un esercito di internauti pronti a parlare della vostra genialata e del fatto che la ricerca, insieme con qualche burocrate in giacca, cravatta e occhiali scuri, vi sta ostacolando. Scommetto che questa storiella ve ne ricorda tante altre sentite in questi anni. Dov’è il problema? Semplice, anche se il nostro carburante costa poco e non inquina, come si produce? Dove si estrae? Se per produrre questo carburante dovete utilizzare carbone, oli o elementi chimici che produrrebbero un effetto sull’atmosfera peggiore di quella dell’uso del petrolio, la vostra invenzione sarebbe ancora molto conveniente? Direi proprio di no.

Bene, questo è quello che vorrei far capire. Ogni qual volta si parla di qualcosa legato all’energia e all’inquinamento, dovete sempre mettere in conto tutti gli aspetti legati a quella determinata risorsa. Esempio pratico? I pannelli solari producono energia dalla fonte rinnovabile per eccellenza, il Sole. Nessuno però vi racconta mai dei costi di produzione dei pannelli o, soprattutto, di quelli di smaltimento dei pannelli ormai esausti. Tenendo conto di questi fattori, si deve ridimensionare molto il vantaggio ottenuto con l’uso di pannelli commerciali. Per carità, non voglio dire che questa soluzione debba essere scartata. Il mio pensiero vuole solo mostrare gli altri aspetti che spesso, soprattutto tra i sostenitori di una tecnologia, vengono completamente taciuti.

Perdonate questa mia lunga introduzione, ma quanto detto è, a mio avviso, importante per inquadrare al meglio la situazione.

Tornando ora al discorso idrogeno, come forse avrete letto, un team di ricercatori del CNR, per essere precisi della sezione di Firenze, ha trovato un nuovo processo di produzione dell’idrogeno che riesce a sfruttare i cosiddetti oli rinnovabili.

Perché è così interessante questa notizia? Alla luce di quanto detto sopra, ad oggi, esistono due modi principali di produzione dell’idrogeno, entrambi con criticità molto importanti. Il primo metodo di produzione consiste nell’estrazione dell’idrogeno dal metano. Per poter avviare il processo è però necessario ossigenare l’ambiente. In questo caso, la produzione di idrogeno è accompagnata da quella di anidride carbonica. Risultato? La produzione di CO2, come è noto, è da evitare per le conseguenze sull’ambiente. Vedete come le considerazioni iniziali ci consentono di fare ora un’analisi critica dell’intero processo?

Il secondo metodo possibile per la produzione dell’idrogeno è semplicemente basato sull’elettrolisi dell’acqua, cioè nella scomposizione di questa fonte nota e ampiamente disponibile in idrogeno e ossigeno. Quale sarebbe ora il rovescio della medaglia? Per fare l’elettrolisi dell’acqua occorre fornire molta energia, energia che deve ovviamente essere messa in conto quando si calcola il rendimento della risorsa. Esempio pratico, se per innescare l’elettrolisi utilizzate energia prodotta da fonti rinnovabili, questo contributo inquinante deve essere contabilizzato e l’idrogeno non è più così pulito. Oltre al problema del costo energetico di produzione, nel caso dell’elettrolisi si deve considerare anche il fattore sicurezza. Idrogeno e ossigeno vengono prodotti ad alte pressioni. Se, per puro caso, i due elementi vengono in contatto tra loro, si crea una miscela fortemente esplosiva.

Alla luce di quanto detto, credo che ora sia più chiaro a tutti il perché, escluso il discorso economico legato al petrolio, ancora oggi la futuribile economia dell’idrogeno ancora stenta a decollare.

Bene, quale sarebbe allora questo metodo made in Italy che i ricercatori del CNR hanno inventato? Come anticipato, questo sistema di produzione sfrutta gli alcoli rinnovabili. Credo che tutti abbiamo bene in mente cosa sia un alcol, perché però parliamo di rinnovabili? Detto molto semplicemente, si tratta degli alcoli, glicerolo, metanolo, ecc., prodotti dalle biomasse, quindi sfruttabili, rinnovabili e anche assolutamente diffuse.

Come funziona questo metodo?

Come noto alla chimica, rompere la molecola d’acqua in presenza di alcoli richiede molta meno energia rispetto a quella necessaria in presenza di sola acqua. Nessuno però, fino ad oggi, aveva pensato di sfruttare questa evidenza per la produzione di idrogeno. La vera innovazione di questo processo è nell’aggiunta di elettrodi nanostrutturati ricoperti di palladio che fungono da catalizzatori per il processo e raccolgono l’idrogeno prodotto nella reazione. A questo punto, immergendo gli elettrodi in una soluzione acquosa di alcoli è possibile rompere la molecola di acqua producendo idrogeno, evitando la formazione di ossigeno libero e, soprattutto, risparmiando il 60% dell’energia rispetto all’elettrolisi.

Come annunciato anche dagli stessi ricercatori, questo sistema potrà servire in un primo momento per la produzione di batterie portatili in grado di fornire energia in luoghi isolati e, a seguito di ulteriori ricerche e perfezionamenti, potrà essere sfruttato anche per la realizzazione di generatori da qualche KWh fino a potenze più alte.

Apro e chiudo parentesi, non per essere polemico ma per mostrare l’ambito nel quale molto spesso le ricerche si svolgono. Il gruppo di ricerca è riuscito a trovare i finanziamenti per i suoi studi perché al progetto hanno partecipato alcuni enti privati finanziatori, tra cui il credito cooperativo di Firenze.

Solo per concludere, e giusto per ricalcare nuovamente il fatto che la ricerca non si è dimenticata dell’idrogeno, anche a livello governativo, nelle direttive per l’obiettivo 2020 è stato imposto un target di 45KWh per la produzione di 1 Kg di idrogeno. Obiettivo considerato futuribile fino ad oggi ma che richiedeva ricerca aggiuntiva sui sistemi di produzione. Bene, il metodo inventato dal CNR richiede soltanto 18.5KWh per produrre 1 Kg di idrogeno. Direi che questo rende sicuramente il processo economicamente vantaggioso e apre finalmente le porte a un utilizzo, che sarà sempre e comunque graduale, di questa risorsa nella vita di tutti i giorni.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

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All’autogrill pipi’ e benzina tutto insieme

17 Nov

Da anni siamo afflitti dal caro benzina. La spesa necessaria per il pieno della nostra macchina continua ad aumentare nel tempo, complici le guerre, la crisi, gli screzi tra Stati, ecc. Tutte cose cosi’ lontane, anche solo apparentemente, da noi e che necessariamente fanno aumentare il prezzo del carburante.

Quante volte avrete sentito dire la frase: “la benzina costa troppo, quanto sarebbe bello farla andare a pipi’!”.

La frase non e’ assolutamente sparata a caso, anzi qualcuno ci ha pensato veramente.

Lo scorso fine settimana, durante la Fiera del Lavoro Verde a Porto Conte in Sardegna, un imprenditore locale ha presentato proprio un motore alimentato ad urina.

Forse vi sembrera’ uno scherzo, ma e’ proprio cosi’.

Ad essere sinceri, l’imprenditore sardo Franco Lisci ha presentato due diversi motori alimentati con lo speciale carburante. Uno dei due motori puo’ essere utilizzato per il trasporto, auto, moto, camion e anche barche, mentre il secondo e’ studiato ed ottimizzato per essere utilizzato come gruppo elettrogeno. In particolare, questo secondo motore e’ pensato per alimentare apparecchi domestici come forni, pc, lavatrici, ecc.

Cerchiamo pero’ di dare qualche dettaglio in piu’ su questa possibile svolta ecologica dei nostri motori.

Come e’ facile immaginare, questo speciale carburante e’ talmente diffuso e disponibile che gia’ in molti avevano provato ad utilizzarlo come combustibile. Questa applicazione presentava pero’ delle limitazioni assolutamente non banali da superare.

Qualche anno fa, ad esempio, venne proposta una cella elettrolitica in grado di separare l’urina in azoto, acqua e idrogeno ed alimentare cosi’ piccoli motori. Analoga cosa venne proposta diverse volte per i motori elettrici. Il problema principale di queste soluzioni era la scarsa autonomia, la rumorosita’ dei motori realizzati ma soprattutto la manutenzione degli stessi. Utilizzare urina all’interno dei motori creava una patina di sostanze inquinanti in grado di rovinare irrimediabilmente i dispositivi.

L’idea innovativa dell’imprenditore sardo e’ stata appunto quella di realizzare uno speciale filtro per bloccare gli inquinanti. Piccola premessa, Franco Lisci e’ coinvolto con la sua azienda nel progetto Casa Verde CO2.0, rete di diverse ziende sarde che si scambiano idee e progetti per trovare soluzioni verdi per il futuro. Proprio grazie a questa collaborazione e’ stato possibile realizzare il filtro fondamentale per  questo motore.

Lo speciale filtro, chiamato Orilana Smart, e’ un semplice tampone realizzato al 100% con lana di pecora, ovviamente proveniente dalla Sardegna. Con questo abbiamo dunque un prodotto e un’innovazione completamente made in Italy.

Fate pero’ attenzione ad una cosa, se provate a leggere gli articoli in rete che parlano di questa innovazione, trovate delle idee un po’ confuse. Molti giornali, forse leggendo frettolosamente la notizia, non ha capito a pieno come funziona e cercano di farvi credere che il futuro dei trasporti sara’ questo:

1-carburante-urina

Prima di tutto, per la legislazione italiana, una pratica del genere e’ illegale. Non e’ possibile infatti sostituire completamente la tipologia di carburante per motivi ambientali, o forse economici. I due motori proposti dall’imprenditore sardo sono invce gia’ stati regolamentati per legge ed approvati dallo Stato italiano. Per ottenere questo risultato, l’urina non viene utilizzata come carburante, bensi’ come additivo. Questo consente, come detto, di rendere legali i motori, ma soprattutto di ottimizzare la resa.

Quali vantaggi si ottengono utilizzando questi motori?

Come dichiarato dallo stesso Franco Lisci, il risparmio sarebbe del 35% sui motori a benzina, del 60% su quelli a gasolio e anche fino all’80% sui motori a gas. Inoltre, questo sistema sarebbe perfettamente utilizzabile anche per i camion e le barche.

Grazie all’utilizzo di questo speciale motore, i prodotti di scarico delle automobili sarebbero molto meno inquinanti ed inoltre verrebbe prodotta, come uscita del filtro, acqua ricca di sostanze nutritive, utilizzabile dunque nell’agricoltura per irrigare.

Diversi agricoltori sardi hanno gia’ fatto richiesta per utilizzare questi motori nelle loro aziende alimentandoli mediante l’urina degli animali, perfettamente compatibile con il sistema e simile a quella umana,

Detto questo, quella presentata in Sardegna potrebbe rappresentare una buona innovazione nel mercato dei motori. Come detto, non pensate di poter aprire il tappo della vostra auto e decidere di fare un pieno natuale. Si tratta di motori prototipali che necessiteranno di studi prima di poter essere applicati su vasta scala. Sicuramente, le premesse sono ottime e soluzioni di questo tipo potranno dare un contributo importantissimo per la lotta all’inquinamento dei motori.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

Inquinamento e disturbi dell’uomo

31 Ott

Attraverso la sezione:

Hai domande o dubbi

un nostro caro lettore ci ha fatto una domanda molto complessa, ma estremamente affascinante. In sintesi la richiesta e’: esistono delle correlazioni certe tra inquinamento o modificazioni dei mangimi degli animali e disturbi nell’uomo? Con disturbi intendiamo patologie che vanno dall’aumento dell’insorgenza delle allergie fino ai tumori.

Come potete facilmente capire, questa domanda e’ molto complessa, soprattutto perche’ tocca moltissimi argomenti, non sempre chiari. Con questo intendo dire che, come di sovente accade, li dove ci sono interessi economici, non sempre la quantita’ di dati disponibili e’ cosi’ vasta. In questo poi ci dobbiamo mettere anche la cattiva informazione dilagante in rete, sia da un lato che dall”altro. Chi deve guadagnare da queste attivita’, dice che e’ tutto nella norma, chi invece le vuole combattere vede nero ovunque. In questo scenario, non e’ semplice trovre la giusta via che, il piu’ delle volte, e’ nel mezzo.

Fatta questa breve introduzione, cerchiamo di trovare noi il nostro equilibrio e le nostre risposte cercando il piu’ possibile di rimanere oggettivi.

Cominciamo dunque dal discorso inquinamento, sicuramente molto sentito e da cui nessuno di noi e’ esente. Se proviamo a cercare una correlazione con le allergie, troviamo, come anticipato, una giungla mediatica di opinioni in completo contrasto tra loro. Per prima cosa, vi siete mai chiesti cosa sono le allergie? Sappiamo che una grossa percentuale della popolazione soffre di qualche forma allergica. Senza andare a toccare le intolleranze alimentari, anche queste molto diffuse ma diverse di principio, quasi una persona su 3 soffre di reazioni allergiche a qualche agente che puo essere polvere, pollini di varia natura o altro.

Detto in maniera molto semplice, le allergie possono essere viste come un errore genetico del nostro sistema immunitario. In tal senso, in presenza di un allergene, quasi sempre del tutto innocuo per la salute, il nostro sistema immunitario ha una reazione eccessiva che provoca disturbi.

Come sapete bene, soprattutto se siete allergici a qualcosa, le reazioni che un individuo allergico ha vanno da un’eccessiva lacrimazione ad un gocciolmento del naso, fino anche a febbre. Detto in altri termini, e’ come se il nostro organismo provasse in modo eccessivo ad eliminare quella che viene riconosciuta come una minaccia.

Le allergie hanno origini diverse, molto spesso da ricercarsi in cause ereditarie. Questo discorso e’ facilmente comprensibile se pensiamo al discorso genetico del sistema immunitario. Fate pero’ attenzione, se uno dei genitori e’ allergico a qualcosa, puo’ nascere un figlio a sua volta allergico, ma non necessariamente allo stesso allergene.

La speculazione tra allergie ed inquinamento nasce anche vedendo i dati sulla popolazione. Negli ultimi 10 anni infatti, il numero di individui allergici, ad esempio in Italia, e’ passato dal 20 al 25%, con un incremento assolutamente non trascurabile. Proprio questo repentino aumento porta a considerare l’origine delle allergie nell’inquinamento.

Mi dispiace deludervi, ma studi clinici condotti hanno dimostrato come l’inquinamento non possa essere imputato come una causa delle allergie. Attenzione pero’, questo non lo toglie assolutamente dalla scena. Come anticipato, la reazione allergica di un soggetto puo’ essere piu’ o meno acuta. In tal senso, e’ come se ci fosse una scala di allergie intesa come sensibilita’ stessa all’allergene. Molte persone possono essere allergiche ad una sostanza e non accorgersene fino a quando non si trovano in presenza di una concentrazione elevata o in determinati stati sensibili. Proprio quest’ultimo caso ricade in realta’ sull’inquinamento.

La presenza di inquinanti nell’aria, dovuti agli scarichi delle automobili o alle industrie, provocano delle infiammazioni all’apparato respiratorio crescenti all’aumentare della concentrazione degli inquinanti. In queste condizioni, il nostro sistema respiratorio e’ piu’ sensibile alle sostanze contenute nell’aria dal momento che questa viene filtrata di meno. Capite dunque dove e’ da cercare la relazione tra inquinamento e allergie. Se una persona e’ poco allergica ad una sostanza, respirando aria inquinata crea la condizione affinche’ l’allergia si manifesti.

Sempre secondo gli studi condotti, ed in rete ne trovate a bizzeffe, l’aumento delle allergie e’ da ricercarsi in buona parte anche all’inquinamento, ma non come causa iniziale, piuttosto come fattore scatenante di una situazione pregressa.

Altra considerazione importante e spesso non conosciuta. I soggetti maggiormente esposti agli inquinanti dell’aria sono proprio i bambini. Poiche’ molte sostanze inquinanti hanno pesi specifici elevati, ad esempio le catene di benzene e i residui di combustione, tendono a depositarsi negli strati bassi piu’ vicini all’asfalto e alle marmitte. I bambini dunque, a causa della minor altezza da terra, risultano piu’ esposti a questi inquinanti. Oltre al pericolo oggettivo di questa esposizione, si registra negli ultimi anno un vero e proprio boom di allergie manifestate in eta’ infantile.

Sempre in questa ottica, l’inquinamento provocato da gas di scarico ha subito un notevole incremento a causa dell’aumento dei veicoli alimentati a gasolio. Motori di questo tipo emettono infatti molte piu’ molecole inquinanti rispetto ai motori a benzina, soprattutto come residui incombusti.

Detto questo, passiamo invece alla parte alimentare. Come richiesto nella domanda, in questo caso e’ doveroso fare un discorso piu’ ampio parlando di patologie in generale.

Come sapete bene, in questo contesto quello che negli ultimi anni ha fatto maggiormente discutere e’ l’utilizzo dei cibi geneticamente modificati sia negli alimenti direttamente consumati dall’uomo che nei mangimi degli animali.

Anche qui, purtroppo, il discorso non e’ semplice per via dei soliti interessi economici sempre presenti.

Forse faro’ saltare qualcuno dalla sedia ma, parere di ricercatore, non trovo assolutamente nulla di sbagliato nello studio e nell’utilizzo dei cibi OGM. Fate pero’ attenzione, per poter inserire nella nostra dieta cibi di questo tipo, e’ necessario fare una serie di studi approfonditi che spesso viene saltata o ridotta per entrare subito nel mercato.

Facciamo un esempio semplice, sappiamo che i pomodori sono commestibili e fanno anche bene. Perche’ lo sappiamo? Perche’ per secoli abbiamo mangiato i pomodori e li abbiamo anche studiati in dettaglio. Se ora prendo un pomodoro OGM in cui, sempre per fare un esempio, sono state eliminate delle proteine per vari motivi, quel pomodoro e’ uguale a quello naturale? Forse lo sara’ come sapore, ammettendo che i pomodori che compriamo ancora lo abbiano, ma dal punto di vista biologico, devo valutare bene quali conseguenze puo’ avere quella modifica genetica che abbiamo apportato.

L’esempio del pomodoro non e’ assolutamente casuale. Quando parliamo di cibi OGM abbiamo due casi separati. Alcune volte vengono inseriti nella catena genetica nuovi gruppi di aminoacidi per modificare o incrementare delle caratteristiche: crescita, sapore, dimensione, ecc. Altre volte invece, vengono eliminati dei pezzi di codice genetico per cambiare alcuni parametri. In tal senso, esistono dei pomodori OGM in cui un enzima viene sottratto per rallentare la maturazione e cambiare quindi il mese in cui questi frutti sono disponibili.

Capite bene che, in un caso o nell’altro, il cambiamento fatto a livello genetico deve essere controllato nei minimi dettagli soprattutto per quanto concerne l’influenza che questa modificazione puo’ avere sul consumatore, molto spesso l’uomo.

Come viene fatta la sperimentazione?

Si prende un alimento OGM e si fa la solita procedura. Si inizia, dove possibile, vedendo gli effetti che questo cibo ha su vari animali e poi si passa ad una sperimentazione sull’uomo. Dal punto di vista formale, la procedura e’ simile a quella che subisono i medicinali prima di essere inseriti sul mercato. Capite anche come questa procedura sia molto lunga, se non altro per la necessita’ di condurre un’analisi statistica con un campione sufficiente di casi.

A volte, in presenza di effetti di lieve entita’ o molto poco probabili, si procede comunque alla messa in commercio. Purtroppo, questo sistema, cosi’ come e’ strutturato, puo’ alimetare delle falle che portano a decisioni affrettate.

Come forse ricorderete, in passato si sono avuti diversi casi di alimenti OGM che presentavano delle conseguenze non banali anche nell’uomo. Per fare un esempio, ci sono almeno un paio di casi di soia o grano OGM prodotto dalla Monsanto che, in almeno due casi, provocavano ingrossamento del volume dei reni. Questo effetto era stato visto durante la sperimentazione, ma era stato ritenuto non statisticamente importante.

Mia considerazione personale. Quando si parla di cibo che deve essere consumato dall’uomo, lo “statisticamente importante” e’ un qualcosa non facilmente gestibile ma, soprattutto, non quantificabile. Dal momento che parliamo di cosa che vanno mangiate, forse la sperimentazione e la gestione dei risultati andrebbe fatta in modo piu’ scientifico basandosi su campioni sufficientemente grandi, e magari da espandere in caso di evidenza di qualche disturbo, e da piu’ di un organismo indipendente.

Ovviamente, a posteriori, i prodotti in questione sono stati ritirati dal mercato. Per tornare in tema, in questi casi si parlava di alimenti sia destinati al consumo da parte dell’uomo, sia per la produzione di mangimi per animali.

Come visto per l’inquinamento, anche in questa parte alimentare dobbiamo stare attenti alle considerazioni che facciamo. Cosi’ come visto in precedenza, non possiamo parlare di allergie provocate dalla presenza di qualche sostanza nel cibo. Piuttosto, dobbiamo considerare se ci sono inquinanti in grado di creare condizioni anomale in cui le allargie possono manifestarsi piu’ violentemente.

Ora pero’ fate attenzione, se dal un lato questo chiude il discorso allergie, lascia del tutto aperto quello di altre patologie. Cosi’ come visto, se ci sono sostanze in grado di creare un ambiente in cui le allergie possono manifestarsi, ci possono essere altre sostanze in grado di attaccare il nostro organismo in qualche forma.

Ovviamente, e’ impossibile fare degli studi mettendo in correlazione tutte le patologie con qualsiasi tipologia di cibo possiamo mangiare. Vero e’ pero’ che molti dei cibi che oggi mangiamo vengono trattati con prodotti chimici di qualche forma e questi possono poi essere direttamente ingeriti dall’uomo.

Da ricercatore, non posso che essere a favore di una sperimentazione e di una continua evoluzione anche in questo settore. Quello che pero’ maggiormente mi spaventa e’ il solito interesse economico che troppo spesso porta a fare considerazioni non oggettive.

Questo non significa demonizzare i prodotti chimici per l’agricoltura, i pesticidi, gli OGM o altre tecniche atte a migliorare la produzione di qualcosa. Questa affermazione e’ anche giustificabile se pensiamo al continuo incremento della popolazione ma soprattutto all’aumentato benessere, e quindi richiesta di cibo, da parte di paesi ormai emersi e con economie forti nel mondo.

Detto questo, ci sono correlazione forti tra quello che magiamo e respiriamo e l’aumento di patologie nell’uomo. Come visto pero’, alcune volte gli inquinanti non sono le cause ma i veicoli di creazione di ambienti affinche’ queste patologie possano manifestarsi. Non dobbiamo guardare alla ricerca in questi settori come alchimia o qualcosa di negativo, la cosa importante e’ sempre utilizzare la testa e ragionare piu’ con la scienza che con il portafoglio.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

Numerosi sinkhole a Samara

11 Apr

In diversi articoli abbiamo parlato del fenomeno dei sinkhole, cioe’ di quegli enormi buchi che si formano nel terreno, apparentemente da un momento all’altro, e che spesso raggiungono dimensioni anche elevate:

Enorme cratere si apre in Cina

Enormi voragini si aprono in Florida

Come visto in questi articoli, i crateri formati molto spesso raggiungono diametri anche di qualche metro e sono in grado di inghiottire macchine, camion, autobus, e purtroppo, cosi’ come avvenuto nel caso della Florida, anche persone.

Perche’ torniamo sull’argomento?

Negli ultimi tempi, il fenomeno dei sinkhole sta creando non pochi problemi nella citta’ di Samara in Russia. Qui infatti, si sono creati diversi crateri causando non pochi problemi alla popolazione locale. Fortunatamente, c’e’ da dire che, almeno al momento ma speriamo il dato non cambi, non ci sono state vittime. Praticamente, i giornali locali parlano di qualcosa come una decina di sinkhole formati a Samara, con dimensioni che vanno da 1 metro, fino anche a 10. Anche la profondita’ e’ abbastanza variabile, arrivando pero’ a toccare punte di 20 metri nei casi maggiori.

Come detto, al momento non ci sono vittime tra la popolazione, ma diversi automobilisti hanno visto letteralmente sprofondare la propria auto, inghiottita dalla Terra che improvvisamente sembra aprirsi. Ecco alcune foto trovate su web:

Foto dei sinkhole di Samara

Foto dei sinkhole di Samara

Come vedete, il fenomeno sta causando ingenti danni economici. Diversi giornali parlano addirittura di una citta’ che sta sprofondando. Pensate che solo qualche giorno fa, i cittadini spaventati hanno addirittura organizzato una raccolta firme da inviare al governo per “salvare la citta’ di Samara”.

Cosa sta succedendo?

Ovviamente la notizia non e’ passata inosservata su tanti siti catastrofisti. Al solito, c’e’ chi parla di fine del mondo e del nostro pianeta che ci sta inviando chiari segnali inequivocabili del cambiamento in atto. Inoltre, i fenomeni di Samara hanno riacceso anche molti animi complottisti e ufologici. Come ricorderete, a febbraio, sempre in Russia ma nella citta’ di Chelyabinsk, e’ esploso un meteorite in atmosfera causando molti feriti. Anche se io dico “meteorite”, molti siti hanno fantasticato sull’evento tirando fuori assurde teorie del complotto ma anche ipotizzando che invece di un corpo celeste, quello caduto sugli Urali fosse un disco volante.

Al solito, ci vuole sempre troppo poco a distorcere la realta’.

Lasciando da parte queste fantasie, occupiamoci invece del fenomeno dal punto di vista scientifico. Come visto negli articoli riportati, i sinkhole sono un fenomeno noto e che purtroppo si concentra in diverse localita’ del pianeta. La causa che crea la voragine non e’ sempre univoca, ma sono stati osservati fenomeni simili nel risultato, ma con origini diverse.

Nel caso di Samara, i crateri che si formano sono dovuti ad una combinazione tra morfologia del terreno e clima della zona. L’acqua delle pioggie cadute durante l’inverno, a contatto con il suolo, assorbe il biossido di carbonio causato da attivita’ antropiche e dalla vegetazione, divenendo leggermente acida. Questa acqua penetra poi nel terreno, generalmente poroso, giungengo fino allo strato delle rocce solubili. A questo punto, grazie anche all’acidita’, l’acqua corrode molto facilmente lo strato creando degli ampi spazi vuoti sotterranei. Ora, come e’ facilmente immaginabile, a lungo andare il terreno e’ destinato a cedere sotto il suo stesso peso.

In geologia questo feomeno e’ noto come subsidenza. L’intero processo puo’ durare anche decine di anni, fino al momento in cui il terreno cede creando appunto i sinkhole. Ovviamente, queste tempistiche non sono facilmente valutabili. Nel caso di Samara, si deve prendere in cosiderazione, oltre alla stratigrafia e alla struttura del terreno, la quantita’ di acqua caduta durante i mesi invernali.

Per essere precisi, la subsidenza non avviene solo con questo meccanismo. Oltre a quello visto, lo sfruttamento del terreno per l’estrazione di risorse naturali puo’ provocare il fenomeno dei sinkhole. In particolare, sia l’estrazione di petrolio e gas naturale che la creazione di miniere possono risultare in vasti svuotamenti sotterranei che possono provocare il cedimento del terreno.

In questa figura vengono riportate ed illustrate le principali cause all’origine dei sinkhole:

Meccanismi di formazione della subsidenza

Meccanismi di formazione della subsidenza

Come anticipato, anche in funzione della specifica causa, la formazione delle voragini puo’ richiedere piu’ o meno tempo. Tornando al caso di Samara, la zona e’ fortemente sfruttata e ricca di miniere che possono provocare fenomeni come quelli riportati.

Per completezza, vi dico che questo genere di fenomeni, ripeto completamente noti dal punto di vista scientifico e geologico, vengono monitorati continuamente nelle zone considerate piu’ sensibili. A tale scopo, viene utilizzata la telemetria laser, la livellazione del terreno ma anche, come visto in questo post:

Il sistema di posizionamento Galileo

la rivelazione continua GPS. Il nuovo sistema europeo Galileo, dovrebbe dunque offrire uno strumento ancora piu’ preciso anche per lo studio di questi fenomeni.

Per inciso, anche in Italia abbiamo fenomeni di subsidenza. Il caso piu’ importante e’ forse quello del delta del Po. Questa zona e’ ricca di giacimeti di gas naturale e per diverso tempo, almeno fino agli anni ’60, l’estrazione della risorsa e’ avvenuta senza una seria regolamentazione. Risultato di questo e’ un abbassamento del terremo anche fino a 3.5 metri. Proprio queste evidenze hanno portato ad interrompere l’attivita’ di estrazione che nel 1959 si attestava a circa 300 milioni di metri cubi estratti ogni anno.

Concludendo, diversi sinkhole si sono aperti nella citta’ russa di Samara. Questi fenomeni non sono assolutamente correlabili a fantasie complottiste, ma la loro spiegazione e’ nota dal punto di vista scientifico. In questo genere di fenomeni la conformazione del terreno, ma anche le precipitazioni annuali, possono creare svuotamenti sotterranei destinati, prima o poi, a cedere creando appunto le voragini che abbiamo visto.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

La migliore arma contro i terremoti?

4 Feb

Su questo blog, diverse volte ci siamo trovati a parlare di terremoti, sia dal punto di vista scientifico, sia anche per analizzare la situazione in diverse parti d’Italia:

– Analisi statistica dei terremoti

– Riassunto sui terremoti

– Dati falsi sui terremoti

– Terremoti, basta chiacchiere. Parliamo di numeri

– La sequenza del Pollino

Garfagnana: cosa succede, cosa succedera’?

Come ormai abbiamo capito a fondo, ad oggi non esiste un metodo scientifico e universalmente riconosciuto per prevedere un terremoto. Questa e’ l’informazione principale che dobbiamo tenere a mente.

Dunque? Come possiamo combattere un nemico che non sappiamo quando attacchera’, dove e con che potenza?

In diversi post abbiamo fatto la considerazione secondo la quale la miglior prevenzione contro i terremoti e’ solo quella di prevenire i danni ed i morti del terremoto. Questo significa che dovremmo investire nella sicurezza dei nostri edifici e delle nostre abitazioni. Come sapete, molto spesso, le vittime di un terremoto sono quelle che restano sotto le macerie. Impedire che gli edifici ci crollino sulla testa e’ sicuramente un’ottima prevenzione contro i terremoti.

Dobbiamo convivere con questi punti fermi. Non siamo in grado, al momento, di prevedere un terremoto, e non saremo mai in grado di fermare o di impedire un terremoto. Dunque, la cosa migliore e’ ridurre al minimo, o al limite azzerare, i morti e i danni di un sisma.

Ora pero’, come giustamente mi hanno fatto notare in alcuni commenti, cosa significa mettere in sicurezza un edificio? E’ possibile ristrutturare la propria abitazione per renderla piu’ sicura? Che spesa comporterebbero questi lavori?

Per poter rispondere a queste domande, e’ necessario fare delle considerazioni per cercare di circoscrivere il problema.

Il territorio italiano e’ tra quelli in Europa che presenta il maggior rischio sismico. Nell’ultimo millennio, abbiamo avuto circa 30000 terremoti, di cui 220 completamente distruttivi. Solo nell’ultimo secolo, le vittime dei terremoti sono state 120000, di cui 80000 solo nel terremoto del 1908 che ha colpito Reggio Calabria e Messina. Se ci limitiamo agli ultimi 40 anni, il costo della ricostruzione post sisma e’ stato di ben 100 miliardi di euro.

Teniamo a mente questi numeri, saranno molto utili nella discussione successiva.

Ora, non penso di dare una nuova informazione dicendo che molti dei nostri edifici sono antichi e dunque non costruiti secondo norme antisismiche. Quello che forse non tutti sanno e’ che solo negli anni ’80 sono state introdotte vere e proprie norme antisismiche per le nuove costruzioni. Questo significa che la quasi totalita’ degli edifici con piu’ di 3o anni non sono assolutamente concepiti per resistere ad un terremoto.

Oltre a questo dato, gia’ di per se allarmante, ha contribuito alla non sicurezza anche il ritardo con cui sono state pubblicate e aggiornate le carte della pericolosita’ sismica. Come forse ricorderete, a seguito del terremoto in Emilia del 2012, si torno’ a discutere di queste mappe del rischio, proprio in virtu’ del fatto che le mappe non erano aggiornate e non prevedevano un rischio sismico elevato per le regioni della pianura padana.

Vi mostro due cartine del rischio sismico, una relativa al 1984 ed una del 2003:

Mappe del rischio sismico nel 1984 e nel 2003

Mappe del rischio sismico nel 1984 e nel 2003

Come vedete, nel 1984, diverse zone del nostro paese non erano nemmeno classificate. La situazione miglioro’ poi nel 2003, ma anche questa carta e’ completamente diversa ed il rischio sottostimato rispetto alla situazione attuale in cui e’ stato adottato un sistema di classificazione molto piu’ preciso e con dettaglio molto migliore:

Attuale mappa del rischio sismico preparata dall'INGV

Attuale mappa del rischio sismico preparata dall’INGV

Ad oggi dunque, circa il 45% del territorio nazionale presenta un rischio sismico molto elevato. A causa dei ritardi nella compilazione di queste mappe, piu’ e’ alto il rischio sismico, piu’ stringenti sono le norme per le nuove costruzioni, e del ritardo legislativo nell’applicazione delle norme di rischio, si stima che solo il 14% degli edifici italiani sono in realta’ concepiti per resistere ad un sisma.

Questi numeri sono davvero preoccupanti!

Oggi come oggi, la situazione e’ ovviamente diversa. Tutte le nuove costruzioni devono sottostare a norme severe direttamente recepite dalla legislazione europea. Torniamo pero’ alle domande che ci siamo posto all’inizio. Se solo il 14% dei nostri edifici sono antisismici, cosa possiamo fare per quelli gia’ esistenti?

A differenza di quanto si potrebbe pensare, rendere antisismico un edificio non e’ un lavoro impossibile. Certamente le tecniche ed i rimedi da utilizzare variano da caso a caso, ed anche il costo di questi lavori non e’ univocamente determinato. Nonostante questo, cerchiamo di capire meglio come si potrebbe agire, ma soprattutto proviamo a dare una stima del costo.

Per prima cosa, dobbiamo cercare di capire meglio cosa significa antisismico. A differenza di quanto si potrebbe pensare, affinche’ una casa resista alle intense spinte longitudinali date da un terremoto, non si deve assolutamente appesantire la struttura. Al contrario, sono necessarie opere di consolidamento e di alleggerimento in grado di rendere elastica la nostra abitazione.

In caso di terremoto, una struttura leggera ed elastica riesce a resistere meglio alle sollecitazioni riuscendo ad assorbire le forti spinte in gioco. Al contrario, una struttura pesante e rigida rischia di “spaccarsi” immediatamente sotto l’azione di queste forze.

Altra idea sbagliata comunemente diffusa e’ quella che una struttura antisismica sia indistruttibile. Come e’ facilmente intuibile, una casa non puo’ essere concepita per resistere a terremoti di magnitudo elevata a piacere. Secondo la legislazione vigente, una casa antisismica deve poter resistere senza danni strutturali fino ad un terremoto M6.5. Per intensita’ maggiori la struttura non deve crollare immediatamente. Cosa significa questo? Semplicemente che in caso di terremoto di elevata magnitudo, la nostra abitazione deve darci il tempo di poter scappare fuori. Questa e’ la vera definizione di casa antisismica. In presenza di un terremoto, dobbiamo evitare che la casa ci crolli in testa causando vittime. Se abbiamo il tempo utile per uscire fuori e metterci in salvo, abbiamo praticamente annullato il rischio vitale.

Detto questo, i lavori da fare per rendere antisismica una abitazione ovviamente dipendono dal tipo stesso di casa. La prima grande divisione e’ tra abitazioni in muratura ed in cemento armato. In generale pero’, in tutti e due i casi, i primi lavori importanti prevedono l’alleggerimento del tetto, l’inserimento di strutture in grado di assorbire le spinte dinamiche del terreno e l’aggiunta di rinforzi collegati alle pareti dell’abitazione.

E’ possibile inoltre inserire catene e altri sistemi di raccordo per unire saldamente le pareti opposte degli edifici. Come sappiamo bene, molte delle case distrutte da un sisma presentano un crollo delle pareti che necessariamente indeboliscono la strutture e possono causare crolli dei piani superiori.

Importanti opere di consolidamento possono essere fatte per migliorare la distribuzione dei pesi e per rinforzare i pilastri dell’edificio. In questo modo, il conseguente alleggerimento delle travi, puo’ ritardare, in caso di terremoto di elevata intensita’, il crollo dell’edificio anche di diverse ore.

Capite bene che opere di questo tipo possono risultare molto diverse parlando di case o di appartamenti. In quest’ultimo caso, i lavori di ristrutturazione devono necessariamente essere inseriti in un opera complessiva. Intervenire su un singolo appartamento all’interno di un edificio con molte unita’ abitative puo’ risultare del tutto inutile.

Detto questo passiamo quindi ai costi. Premesso quanto detto in precedenza sui fattori di variabilita’ di questa stima, opere di questo tipo prevedono una spesa che si aggira intorno ai 500-600 euro per metro quadro, con picchi che possono arrivare a 1000 euro/m^2 nei casi piu’ difficili. Capite dunque che non si tratta di opere a costo zero, ma da cui potrebbe dipendere la nostra vita.

Quando diciamo che i nostri governanti dovrebbero pensare ad investire sulla prevenzione e sulla messa in sicurezza degli edifici, intendiamo certamente una spesa statale da devolvere per ospedali, scuole, luoghi istituzionali, uffici ecc, ma, a mio personale avviso, si dovrebbero prevedere anche dei piani di sgravio fiscale per chi decide di ristrutturare la propria casa e renderla resistente ai terremoti. In questo senso, si potrebbe pensare all’annullamento dell’IVA, ad un contributo statale, a meccanismi di ritorno dell’investimento, insomma si dovrebbero prevedere agevolazioni per la messa in sicurezza degli edifici. Questo sarebbe sicuramente un investimento per la sicurezza dei cittadini.

A riprova di queste considerazioni, vi voglio mostrare qualche numero importante. Se ci limitiamo alle aree dell’Italia che presentano il maggio rischio sismico, la spesa stimata per la messa in sicurezza degli edifici e’ di circa 200 miliardi di euro. Cifra che a prima vista potrebbe sembrare enorme. Ripensate pero’ a quanto detto in precedenza: solo negli ultimi 40 anni, la spesa statale per la ricostruzione dopo i terremoti e’ stata di ben 100 miliardi di euro. A fronte di questa cifra, la spesa per la messa in sicurezza non appare cosi’ impossibile e sicuramente l’inserimento di meccanismi di facilitazione fiscale sicuramente sarebbero ampiamente ripagati.

Prove di laboratorio sugli isolatori sismici

Prove di laboratorio sugli isolatori sismici

Solo per concludere, le nuove norme antisismiche prevedono la realizzazione di costruzioni non piu’ solo alleggerite per seguire l’onda del terremoto. In questo caso infatti si possono verificare fenomeni di risonanza tra l’oscillazione dell’edificio e quella del terreno che portano al crollo della struttura. Per evitare questo, si sta puntando sempre di piu’ sull’inserimento degli isolatori sismici, cioe’ sistemi in grado di isolare l’abitazione dal terreno e renderla quindi non oscillante. Opere di questo tipo possono essere realizzate solo su nuove costruzioni dal momento che anche gli impianti devono essere progettati in modo specifico. In caso contrario l’oscillazione del terreno rispetto alla casa che resta ferma potrebbe danneggiare i tubi degli impianti che fungono da collegamento tra la casa ed il terreno. Oltre a questi metodi passivi, negli ultimi anni la ricerca ingegneristica si sta anche orientando verso sistemi attivi, cioe’ in grado di modificare l’intervento in base alla sollecitazione, ed in questo senso si sta lavorando a soluzioni simili a quelle utilizzate in meccanica per la tenuta della stabilita’ o per il controllo antisbandata nelle automobili.

 

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.