Dall’asfalto bollente all’energia

In questo articolo:

– Caldo record? In Germania scoppiano le autostrade?

e’ stato fatto un commento davvero molto interessante. Come potete leggere, il commento pone l’attenzione sugli studi attualmente in corso per la produzione di energia sfruttando il calore accumulato dall’asfalto delle nostre strade. Questa possibile soluzione non e’ in realta’ l’unica al vaglio dei ricercatori e proprio per questo motivo, credo sia interessante fare il punto della situazione.

Come sapete bene, diverse volte ci siamo occupati di fonti di energia alternativa o anche di utilizzi piu’ intelligenti delle risorse a nostra disposizione. Questi sono solo alcuni degli articoli che potete trovare sul blog:

– Elezioni, promesse verdi e protocollo di Kyoto

– Il futuro verde comincia da Masdar

– Energia solare nel deserto

– Pannelli, pannelli e pannelli

– Il led rosso dello stadby …

– Elettrodomestici e bolletta

Ora, come anticipato, vogliamo analizzare le possibili tecniche per sfruttare il calore che viene raccolto dalle nostre strade per poter creare energia elettrica. Come sapete bene, l’asfalto e’ in grado di accumulare una notevole quantita’ di calore, che poi viene ceduta all’ambiente in tempi molto lunghi. Proprio per questo motivo, le nostre strade rimangono ad una temperatura elevata anche per diverse ore dopo il tramonto del sole. Purtroppo, riuscire a catturare questo calore non e’ semplice. Prima di tutto, una limitazione e’ data dall’enorme superficie da cui estrarre calore, cioe’ l’intera lunghezza della strada, e soprattutto nella scelta del metodo piu’ adatto per raccogliere efficientemente questa energia.

Il metodo proposto nel commento da cui siamo partiti, punta ad utilizzare il calore per scaldare l’acqua contenuta all’interno di piccole tubature inglobate nell’asfalto stesso. In tal senso, tubicini di materiale in grado di condurre molto bene il calore vengono posizionati a circa 1 cm dalla superficie, in modo da poter raccogliere il calore del catrame. L’acqua cosi’ riscaldata puo’ poi essere utilizzata per produrre energia o anche per fornire acqua calda sanitaria per le diverse postazioni o edifici intorno alla strada stessa. Questo metodo presenta anche due ulteriori vantaggi importanti. Il primo e’ che in questo modo viene ridotto il calore che rimane intrappolato nell’asfalto e che, quando ceduto all’ambiente, crea il cosiddetto problema dell’isola di calore soprattutto nelle nostre citta’. L’altro vantaggio notevole e’ che un impianto cosi’ realizzato potrebbe essere sfruttato anche al contrario, un po’ come avviene nei pannelli radianti sotto il pavimento utilizzati per riscaldare le nostre case. Cosa significa? Durante i mesi invernali, si potrebbe pompare nel sistema acqua a temperatura maggiore, in modo da riscaldare la strada e non permettere la formazione di ghiaccio, responsabile molto spesso di incidenti.

Questa che abbiamo visto, non e’ pero’ l’unica soluzione al vaglio dei ricercatori.

Un altro metodo per sfruttare le nostre strade e’ quello di integrare direttamente pannelli solari. Cosa significa? Come detto in precedenza, l’asfalto e’ soggetto, molto spesso, ad un irraggiamento notevole. Le piu’ grandi arterie sono praticamente sempre assolate garantendo un’esposizione buona ai raggi solari. Bene, sostituendo le nostre strade con una sequenza di pannelli solari, si potrebbe produrre direttamente elettricita’ sfruttando l’effetto fotovoltaico. Questa energia potrebbe al solito essere utilizzata per alimentare aree di servizio e abitazioni in prossimita’, ma potrebbe anche essere immessa nelle rete elettrica e dunque essere a disposizione dei consumatori.

Come e’ possibile mettere un pannello solare al posto delle strade?

Ingegneristicamente parlando, la soluzione proposta e’ molto interessante. Negli USA e’ gia’ in corso uno studio utilizzando pannelli di larghezza 3,7 metri, che e’ la larghezza standard delle corsie americane. Se consideriamo un’esposizione di 4 ore al giorno, con un efficienza anche solo del 10%, poiche’ l’orientamento dei pannelli e’ deciso dalla strada e non dall’ottimizzazione dell’esposizione, si potrebbero produrre circa 5-6 KWh per pannello al giorno. Se ora pensiamo che, solo negli Sati Uniti, ci sono circa 100000 Km di autostrade, direi che i numeri cominciano a diventare interessanti.

Tornando pero’ all’ingegneria, come puo’ un pannello resistere al passaggio di una macchina o, ancor piu’, ad un mezzo pesante? I pannelli per questo scopo sono costruiti con una protezione in vetro, pensata come quella dei vetri anti proiettile delle vetrine. Essendo questi vetri studiati per resistere ai notevoli impulsi dei proiettili, sarebbero in grado di supportare anche il peso di un veicolo. C’e’ un altro problema da considerare. Per evitare slittamenti dei veicoli al loro passaggio sul vetro, la superficie verrebbe lavorata in piccolissimi prismi, in grado di assicurare una buona presa degli pneumatici sui pannelli. Come detto, una sperimentazione in questa direzione e’ gia’ in corso negli USA appunto per verificare costi e benefici di una soluzione del genere.

C’e’ poi un’ultima soluzione che vorrei presentarvi, anche se leggermente diversa dalle precedenti. Il problema principale di molte strade e’, come sappiamo bene tutti, il traffico. Per sfruttare questo, una compagnia privata giapponese, ha studiato uno speciale dosso in grado di trasformare il passaggio di un mezzo in energia elettrica. Il meccanismo e’ semplicissimo. Quando un veicolo passa su questo speciale dosso, manda in pressione dei pistoni idraulici che a loro volta possono essere sfruttati per far muovere delle turbine e produrre corrente elettrica. Un primo prototipo di dosso e’ stato costruito ed e’ lungo circa 1 metro, con un’altezza dell’ordine dei 6 mm. Questa soluzione andrebbe implemantata nei punti piu’ nevralgici per il traffico dove si hanno molti mezzi pesanti che circolano a velocita’ ridotta. Soluzioni ottimali potrebbero essere all’interno delle citta’, in prossimita’ dei porti o anche vicino ad aree di parcheggio. Il costo di questo sistema non e’ molto basso e si aggira intorno ai 300000 dollari a dosso, comprensivi ovviamente anche del sistema di produzione dell’energia. Secondo quanto riportato dalla ditta, in un punto di traffico sostenuto in cui transitano circa 20000 veicoli al giorno, il prezzo verrebbe ripagato nel giro di 3-4 anni e sarebbe in grado di fornire corrente per almeno 100 case. Ovviamente, si tratta di numeri molto provvisori, detti poi dalla ditta produttrice del sistema.

Concludendo, esistono diversi metodi per poter sfruttare le nostre strade nella produzione di energia. Come avete visto, non stiamo parlando di soluzioni innovative di tecnologie non utilizzate prima, bensi’ di applicazioni, a mio avviso anche molto intelligenti, di sistemi conosciuti in ambiti nuovi. Questo rientra a pieno titolo nello sfruttamento piu’ intelligente dei sistemi che gia’ conosciamo. Ora, come detto, si tratta di soluzioni sulle quali sono in corso studi ancora molto preliminari, ma chissa’ che un giorno queste non diventeranno soluzioni standard nella costruzione delle nostre, assolutamente non eliminabili, strade.

 

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

Una riflessione sulle sigarette

Un affezionato lettore del blog, mi ha lasciato un commento molto interessante nella sezione:

– Hai domande o dubbi?

La richiesta e’ apparentemente semplice: visto che molte persone sono in ansia per la fine del mondo, perche’ non parlare invece di quanti fumatori ci sono e, invece di preoccuparsi dei danni che si arrecano, si preoccupano di pseudo-profezie?

Ora, come detto, questa e’ una domanda lecita, apparentemente molto semplice, ma che mi ha portato a fare una riflessione diversa. Per prima cosa, tutti, anche i fumatori, sanno bene quanto siano dannose le sigarette e del danno che arrecano alla loro salute. Dico questo da “esperto” del settore, dal momento che anche io appartengo alla categoria dei fumatori. Con questo, non voglio certo sminuire i problemi di salute apportati dal fumo. Nessuno dira’ mai che fumare fa bene, magari troverete qualcuno che si giustifica dicendo che l’aria che respiriamo e’ piu’ inquinata e dannosa, ecc. Personalmente la trovo una giustificazione debole. E’ come dire “stanno per spararmi in testa” per evitare questo “mi taglio le vene”. Forse l’esempio e’ un po’ forte, ma fa comprendere l’assurdita’ di affermazioni di questo tipo.

Detto questo, non direi nulla di nuovo parlando dei danni del fumo, ma, come anticipato, la richiesta fatta mi ha spinto a fare una riflessione diversa e legata, tema che spesso trattiamo, invece all’inquinamento dovuto alle sigarette.

In particolare, vorrei concentrare il discorso su due aspetti, in primis sul contributo all’inquinamento dell’aria dovuto al fumo ma anche sul danno ambientale dovuto ai mozziconi, cioe’ a quelli che chiamiamo comunemente “cicche”.

Partendo dall’inquinamento dell’aria, non e’ semplice ottenere un quadro completo della cosa. Molto spesso, quando si fa questo tipo di ricerca, si trovano due filoni opposti, i fondamentalisti anti-fumo e i fumatori. Come potete immaginare, i primi vedono il fumo come un male supremo causa di ogni possibile forma di inquinamento, i secondi invece tendono a sminuire del tutto gli effetti da loro stessi apportati all’ambiente.

In questo articolo, cerchero’ di mantenere un profilo super partes cercando di fare considerazioni oggettive basate, ovviamente, su dati scientifici ma soprattutto cercando di fare un po’ di chiarezza nelle tante ipotesi opposte che si trovano in rete.

Come tutti sanno, il fumo di sigaretta contiene circa 4000 sostanze, di cui circa 3500 considerate tossiche, cancerogene o irritanti. In questo mix entrano ovviamente la nicotina, il catrame, tantissimi metalli pesanti, piccole concentrazioni di polonio assorbito dalle radici del tabacco ma anche moltissimi additivi chimici, diversi da marca a marca, aggiunti per dare alle sigarette un sapore personalizzato e unico.

Quando si parla di inquinamento dell’aria, molto spesso si tende a calcare la mano non distinguendo tra inquinamento all’interno di luoghi chiusi o all’aperto. Tutta la comunita’ scientifica e’ d’accordo infatti che il fumo rappresenta uno degli inquinanti maggiori e potenzialmente pericolosi all’interno delle nostre case. Importante contributo a questo effetto viene ovviamente dallo scarso ricambio d’aria delle stanze che fa aumentare notevolmente la concentrazione di inquinanti nell’aria.

Una ricerca molto interessante in questo senso e’ stata fatta dall’Istituto dei Tumori di Milano che ha provato a confrontare l’inquinamento dovuto al fumo di sigaretta con quello di un motore a combustione. Per questo confronto, in un ambiente chiuso, si e’ confrontato l’apporto di polveri sottili dovuto ad una sigaretta fumata con quello di una Harley Davidson tenuta accesa per lo stesso tempo. Bene, la ricerca ha evidenziato che le polveri sottili prodotte dalla moto erano tre volte inferiori a quelle della sigaretta.

Il risultato di questa ricerca ci fa capire quanto alto sia l’inquinamento all’interno degli ambienti chiusi dovuto al fumo. Attenzione pero’, questo risultato va contestualizzato nell’ambiente in cui e’ stato realizzato. Come detto, stiamo parlando di ambienti chiusi e senza ricambio d’aria. E’ assolutamente sbagliato pensare che i fumatori siano la causa principale di inquinamento delle nostre citta’, scagionando i motori a combustione. Dico questo perche’, in alcuni casi, il risultato ottenuto viene utilizzato in modo sbagliato puntando il dito contro i fumatori piuttosto che contro i veicoli. Nelle nostre strade, oltre alle moto, ci sono automobili, camion, in un numero sicuramente molto alto e con motori che vano da euro 2 a euro 4, almeno nelle citta’ in cui e’ fatto divieto di circolazione per le euro 0 e 1, tenuti accesi per un tempo molto piu’ lungo di quello di una sigaretta. Inoltre, se parliamo di inquinamento dell’aria, oltre alle polveri sottili, dobbiamo puntare il dito contro i gas serra, il riscaldamento degli strati piu’ bassi che favosriscono l’ozono a bassa quota, ecc. Tutti parametri a cui le sigarette non contribuiscono.

Come anticipato, non voglio scagionare le sigarette. Il risultato dimostra quanto sia alto l’inquinamento indoor ma assolutamente non va utilizzato per dimostrare che l’inquinamento dei motori a combustione sia non determinante. Inoltre, quando si pensa all’inquinamento delle nostre case, non dobbiamo mai dimenticare i possibili danni arrecati anche ai non fumatori a causa del fumo passivo.

Molto poco dibattuto e’ invece il discorso dei mozziconi. Vi invito prima di tutto a fare una riflessione: in Italia, ci sono circa 15 milioni di fumatori. Supponendo che ognuno di loro fumi, in media, 15 sigarette al giorno, ci sono piu’ di 82 miliardi di mozziconi da smaltire ogni anno. Molto spesso, anche se come visto prima e’ preferibile, la maggior parte di queste sigarette verranno fumate all’aperto e, dunque, in larga percentuale, i mozziconi saranno abbandonati nell’ambiente. Se rapportiamo il discorso a livello mondiale, ci rendiamo conto di quanto importante sia questo rifiuto.

Ora, dal punto di vista tecnico, i filtri delle sigarette sono fatti con fibre di  acetato di cellulosa incollate con glicerolo triacetato. Nonostante i nomi chimici terrificanti, non sono sostanze pericolose. Attenzione pero’, i filtri delle sigarette non sono biodegradabili. Anche su questo punto, trovate ricerche molto controverse. Gli ambientalisti parlano di dissolvimento nell’ambiente con periodi tra 7 e 12 anni, le compagnie produttrici, che dispongono di laboratori molto sofisticati per valutare i loro prodotti, parlano di tempi compresi tra 1 e 3 anni. Anche se i numeri sono in disaccordo, e’ necessario fare una considerazione aggiuntiva, quando si parla di “dissolvimento nell’ambiente” non si parla di degradabilita’, bensi di riduzione in nanoparticelle. Questo solo per specificare che, come anticipato, i filtri non sono biodegradabili.

Facciamo una considerazione aggiuntiva: questi discorsi, per quanto importanti, riguardano i filtri nella loro composizione. Un fumatore che butta una cicca, disperde nell’ambiente un prodotto che, per sua stessa definizione, ha trattenuto sostanze chimiche. Questo e’ il vero punto su cui ragionare quando si parla di inquinamento.

Come detto in precedenza, ci sono migliaia di sostanze contenute nel fumo di sigaretta. Fare una stima di tutte sarebbe molto difficile e dispendioso. Nonostante questo, prendiamo il veleno piu’ conosciuto contenuto nelle sigarette, la nicotina,  e facciamo qualche semplice calcolo. In media, una sigaretta contiene 15 mg di nicotina. Di questi, circa 1/3 rimane nel filtro, dunque circa 5 mg per mozzicone. Poiche’ prima parlavamo di 82 miliardi di mozziconi all’anno in Italia, ci saranno piu’ di 400 tonnellate di nicotina che, potenzialmente, possono raggiungere l’ambiente. Senza ovviamente considerare tutte le altre sostanze, in quantita’ minore, ma, in alcuni casi, molto piu’ tossiche.

Da questi pochi numeri si capisce bene l’entita’ del fenomeno. Inoltre, dobbiamo considerare che il fenomeno dell’abbandono delle cicche e’ altissimo nelle spiagge, dove, se non gettato direttamente, puo’ facilmente raggiungere il mare. Vista l’alta concentrazione di sostanze inquinanti e la massa relativamente piccola di molte specie marine costiere, ciascun mozzicone puo’, potenzialmente, uccidere un pesce, una tartaruga o altre specie viventi, oltre a diluire inquinanti in mare.

Ora, vorrei spezzare una lancia, seppur minima, nei confronti dei fumatori. In moltissimi casi, e non solo in Italia, gli stabilimenti balneari non sono attrezzati con posacenere sotto l’ombrellone. Ovviamente questo non giustifica il fumatore dal gettare la cicca in mare o seppellirla nella sabbia, ma sicuramente avere un contenitore apposito ridurrebbe molto il problema. In molti stati europei, ed in rari casi italiani, alcuni stabilimenti si stanno attrezzando fornendo ai clienti piccoli posacenere portatili, richiudibili e ignifughi. Esattamente lo stesso discorso vale per le nostre strade. Molto semplicemente, basterebbe attrezzare i secchi della spazzatura con appositi contenitori per le cicche. In questo caso, sarebbe allora giustificato prevedere serie sanzioni per chi getta mozziconi a terra, come avviene in molti stati europei. Certo, molto spesso, nelle nostre strade non troviamo nemmeno secchi per la spazzatura, figuriamoci porta-cicche, ma questo e’ un discorso che va ben oltre quello che stiamo trattando.

Per concludere, vi correi parlare anche di un’iniziativa molto importante che e’ stata lanciata in alcuni paesi da una compagnia chiamata TerraCycle. L’iniziativa, chiamata appunto “No Butts”, prevede la raccolta dei mozziconi delle sigarette per riciclarli industrialmente. Questi scarti possono infatti avere una seconda vita differenziando le parti che li compongono. Il tabacco e la carta possono essere utilizzati per produrre compost, mentre i filtri possono essere utilizzati, dopo averli fusi e trasformati in polimeri, per produrre sedie, tavoli e altri prodotti in plastica. Tra l’altro, la TerraCycle prevede la spedizione dei mozziconi raccolti direttamente a loro spese. Il progetto No Butts e’ stato lanciato inizialmente negli Stati Uniti e ora si pensa di estenderlo anche ad alcuni paesi europei, per il momento non ancora in Italia.

Concludendo, il fumo di sigaretta sicuramente rappresenta la principale fonte di inquinamento negli ambienti chiusi per via delle sostanze inquinanti rilasciate, pericolose non solo per i fumatori. Confrontare invece il contributo delle sigarette con quello dei motori a combustione, e’ azzardato e rischia di distrarre l’opinione pubblica dal problema degli inquinanti rilasciati soprattutto nei centri abitati. Notevole fonte di inquinamento, dovuto anche ai grandi numeri coinvolti, e’ dovuto ai mozziconi, specie se rilasciati nell’ambiente. Come visto, sia le sostanze inquinanti che il materiale stesso di cui sono costituiti i filtri, rappresentano un problema ambientale notevole e assolutamente non trascurabile. Iniziative volte al riciclo di questi inquinanti sono senza dubbio lodevoli e vanno incoraggiate ed esportate in tutto il mondo.

 

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