Tag Archives: comparazione

Il suono più forte mai udito!

12 Ott

Dopo questo articolo:

Il suono del vinile

vi riporto la seconda domanda che mi è stata posta in questi giorni via mail da alcuni nostri lettori. La domanda in realtà è una richiesta di conferma circa un articolo pubblicato da Pianeta Blu News, che cito senza problemi e che, come già detto, vi consiglio di visitare, che in questo pezzo:

Pianeta Blu, Krakatoa

afferma che il suono più forte mai udito in epoca moderna dall’uomo è quello che si è generato in occasione dell’eruzione del vulcano Krakatoa il 27 agosto 1883.

Vi premetto subito che quanto affermato nell’articolo è assolutamente corretto. In occasione di questa eruzione esplosiva, venne generato un boato che oggi possiamo stimare di 172 decibel fino a 160 Km di distanza.

Per darvi una stima di quanto potente sia un rumore di 172 decibel proviamo a fare degli esempi pratici utili per confrontare questi valori espressi in una scala poco familiare ai più.

Per prima cosa, se vogliamo essere formali dal punto di vista scientifico, in acustica si utilizzano i dB_SPL per indicare il livello di pressione acustica. Questa definizione è alquanto intuitiva se pensiamo che i suoni che noi udiamo sono semplicemente prodotti dalla pressione dell’aria che giuge ai nostri timpani mettendoli in vibrazione. Utilizzando questa unità di misura, wikipedia riporta una tabella molto istruttiva con diverse fonti sonore accompagnate con il corrispondente suono in dB_SPL:

dBSPL Sorgente
300 Eruzione del Krakatoa nel 1883
250 All’interno di un tornado
180 Razzo al decollo
140 Colpo di pistola a 1 m, auto di Formula 1
130 Soglia del dolore
125 Aereo al decollo a 50 m
120 Sirena,
110 Motosega a 1 m
100 Discoteca, concerto rock
90 Urlo, fischietto
80 Camion pesante a 1 m
70 Aspirapolvere a 1 m; radio ad alto volume
60 Ufficio rumoroso, radio, conversazione
50 Ambiente domestico; teatro a 10 m
40 Quartiere abitato, di notte
30 Sussurri a 1 m
20 Respiro umano
0 Soglia dell’udibile
-9 Camera anecoica

Considerando che la scala in dB è una scala logaritmica, c’è una notevole differenza, ad esempio, tra l’eruzione del Krakatoa e il rumore prodotto da un razzo al decollo, facilmente identificabile come un suono di notevole intensità.

Detto questo, sempre per farvi capire il livello del suono prodotto dall’esplosione del Krakatoa, pensate che il boato venne udito chiaramente fino a 5000 km di distanza. Chiunque si fosse trovato ad una distanza inferiore ai 100Km, come accaduto ad alcuni occupanti di una nava di passaggio nei pressi dell’isola, avrebbe avuto danneggiamenti permanenti ai timpani.

Anche se l’eruzione del vulcano non causò morti direttamente, le conseguenze dell’esplosione furono devastanti. Ad oggi, si stimano circa 36000 morti dovuti in larga parte al successivo Tsunami, di 45 metri, che si creò.

Esistono anche delle curiosità molti interessanti sull’eruzione del Krakatoa. Durante l’esplosione, vennero riversati in atmosfera 21 kilometri cubi di roccia e fumi. Queste emissioni, modificarono a lungo non solo la zona dell’eruzione, ma portarono conseguenze all’intero pianeta. Per farvi un esempio, l’illustratore britannico William Ashcroft notò in quel periodo che i colori dei tramonti visibili dalla sua cittadina, vicina a Londra, erano cambiati. Il motivo di questo è oggi molto comprensibile. L’enorme quantità di sedimenti rilasciati in atmosfera, provocarono effetti ottici alla luce solare, visibili chiaramente durante il tramonto che prese colori più accesi verso il rosso. Ashcroft dipinse diversi quadri dei tramonti dell’epoca e, ancora oggi, queste illustrazioni sono studiate dai climatologi per ottenere informazioni circa l’eruzione del vulcano Krakatoa.

Ecco una delle illustrazioni di William Ashcroft:

Opera di William Ashcroft

Opera di William Ashcroft

Solo per concludere, secondo alcuni esperti, anche un altro famoso dipinto riporterebbe colorazioni molto accese non per enfatizzare il tema trattato ma solo perchè quelli erano i colori visibili al momento della realizzazione. Sapete quale? Questo:

Munch, L'Urlo

Munch, L’Urlo

L’urlo di Munch, realizzato nel 1893, 10 anni dopo l’eruzione, sarebbe una “fotografia” dei reali colori del tramonto norvegese, resi più brillanti dall’eruzione del Krakatoa.

 

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

Annunci

Biocarburanti di terza generazione

28 Giu

Sicuramente, tutti avrete sentito parlare di biocarburanti. Come e’ noto, la domanda mondiale di petrolio e derivati continua a crescere nel tempo, causando, tra le altre cose, un aumento del prezzo del greggio. Uno dei problemi principali per quanto riguarda il consumo di petrolio, e’ la crescita sempre piu’ accentuata di quelle che una volta venivano chiamate economie emergenti. Dico tra quelle che “venivano chiamate” economie emergenti perche’, come noto, si tratta ormai di economie gia’ belle che solide, si pensi ad esempio alla Cina e all’India, e dove l’aumentato benessere, crea una richiesta di materie prime sempre crescente da parte della popolazione. In questo scenario, le fonti fossili hanno una vita sempre piu’ corta e, come sappiamo bene, dobbiamo gia’ fare i conti con quello che succedera’ nell’era, attualmente ancora inimmaginabile, del dopo petrolio.

In questo scenario, gia’ da qualche anno, si e’ iniziato a parlare di biocarburanti. Forse non tutti sanno che siamo gia’ arrivati alla seconda generazione di questi prodotti. Nella prima generazione si parlava di produzione da materiale vegetale, mentre nella seconda generazione si e’ studiata in dettaglio la produzione di carburanti a partire dagli scarti alimentari.

Questi studi hanno mostrato delle problematiche molto complesse e difficilmente risolvibili. Nella prima generazione, sicuramente avrete sentito parlare dell’olio di colza. Uno dei problemi principali in questo caso e’ l’utilizzo di vaste aree di terreno per la produzione di queste piante. Necessariamente, il ricorso a queste colture, sottrae terreno alla produzione alimentare. Ora, anche quello cibo per la popolazione mondiale sempre crescente e’ un problema serio e su cui, prima o poi, dovremo ragionare per trovare una soluzione. Rubare terreno alla produzione alimentare per piantare colza, crea dunque una competizione tra due problemi fondamentali per la civilta’ umana.

Per quanto riguarda invece la seconda generazione, il problema principale in questo caso e’ dato dai costi di produzione di energia che mostrano tutt’ora valori troppo elevati se confrontati con quelli dei combustibili fossili.

A questo punto, la terza generazione di combustibili fossili, mira a trovare soluzioni alternative per la produzione di biocarburanti utilizzando materie prime facili da reperire, economiche e ad alto rendimento in termini di carburante.

Il settore di ricerca principale nei biocarburanti di terza generazione e’ quello che vuole impiegare microalghe.

Cosa sono le microalghe?

Si tratta di normalissime specie vegetali che crescono spontaneamente nelle acque reflue. Un eventuale utilizzo di queste alghe consentirebbe dunque non solo di risolvere il problema dei carburanti, ma anche di ridurre il carico inquinante nelle acque di scarto.

Ovviamente, in un’ottica di produzione di massa, si pensa di creare dei veri e propri allevamenti di alghe. In questo caso, le uniche cose di cui c’e’ bisogno sono uno specchio d’acqua (cisterna, vasca, ecc) e della luce del sole per permettere la fotosintesi.

Le alghe in generale sono molto ricche di lipidi e proteine che le rendono ottimi candidati per la produzione di biodiesel e bioetanolo. Per darvi un’idea, il contenuto di grassi di queste sostanze e’ anche 30 volte superiore a quello delle comuni specie vegetali utilizzate nella produzione di biocombustibile (mais e colza in primis).

Come confronto numerico, vi riporto una tabella in cui viene mostrato non solo il contenuto lipidico di queste sostanze confrontate con le materie prime utilizzate nella prima e seconda generazione, ma anche il rendimento in termini di olii che e’ possibile ottenere:

Materia prima

Contenuto lipidico (% olio/s.s.)

Rendimento in olio
(L olio/ha)

Suolo utilizzato
(m2/kg biodiesel)

Resa in biodiesel
(kg biodiesel/ha)

Mais

4

172

66

152

Soia

18

446-636

18

562

Jatropha

28

741-1.892

15

656

Camelina

42

915

12

809

Colza

41

974

12

946

Girasole

40

1.070

11

1.156

Olio di palma

36

5.366-5.950

2

4.747

Microalghe (basso contenuto in olio)

30

58.700

0,2

51.927

Microalghe (medio contenuto in olio)

50

97.800

0,1

86.515

Microalghe (elevato contenuto in olio)

70

136.900

0,1

121.104

Anche per quanto riguarda l’emissione di CO2, i carburanti prodotti da alghe presentano valori molto piu’ bassi rispetto ai biocarburanti soliti:

Materia prima

Emissioni di CO2

Impiego di acqua

Superficie necessaria per soddisfare la domanda mondiale di petrolio

 

(gCO2eq/MJ)

(g/m2/g)

(106 ha)

Jatropha

56,7

3.000

2.600

Alga

3

16

50-400

Olio di palma

138,7

5.500

820

Colza

78,1

1.370

4.100

Soia

90,7

530

10.900

Le proprieta’ dei carburanti ottenuti tra le terza e le prime due generazioni e’ del tutto equivalente:

Proprietà

Biodiesel da alghe

Biodiesel da soia

Biodiesel da colza

Biodiesel da girasole

Diesel

Densità (kg/L)

0,864

0,884

0,882

0,860

0,838

Viscosità (mm2/s, cSt a 40 °C)

5,2

4

4,83

4,6

1,9-4,1

Flash point (°C)

115

131/178

155/180

183

75

Punto di solidificazione (°C)

-12

-4

-10,8

-7

-50/+10

Punto di intorbidamento (°C)

2

1

-4/-2

1

-17

Numero di cetano

52

45/51

53/56

49

40-55

PCI (MJ/kg)

41

37,8

37,2

38,9

42

Dunque, tutto risolto, basta iniziare a coltivare alghe per eliminare il problema delle risorse fossili. Purtroppo, non e’ propriamente cosi’.

Come anticipato, si tratta di ricerche attualmente in corso. Il problema principale dell’utilizzo di alghe e’, al solito, il costo. Allo stato attuale per ottenere 1 Kg di alghe servono circa 3.5 dollari. Questo prezzo e’ ancora troppo alto in confronto ai combustibili classici.

Come detto pero’, si tratta di studi ancora ad un livello quasi pioneristico. In tal senso, ci sono ancora molti “manici” che possono essere utilizzati per migliorare e ottimizzare il processo. Prima di tutto, i costi mostrati sono relativi ad una produzione su piccolissima scala. Nell’idea di un impianto dedicato, il costo per Kg di alghe potrebbe scendere tranquillmanete di un fattore 10, rendendolo paragonabile a quello dei combustibili fossili. Inoltre, esistono migliaia di specie di alghe che possono essere coltivate. In termini di resa, le alghe attualmente in studio potrebbero non essere le migliori per contenuto lipidico. Trovare soluzioni migliori equivale a migliorare il rendimento in produzione e dunque ad abbassare ancora il prezzo. Sempre in questo contesto, il ricorso all’ingegneria genetica potrebbe aiutare ad ottimizzare i processi di fotosintesi, aumentando notevolmente la produzione lipidica e dunque il rendimento nella produzione di olii combustibili.

Concludendo, gli studi sulla terza generazione di biocarburanti mirano all’utilizzo di alghe. Queste specie vegetali presentano un altissimo contenuto lipidico che le rende ottime candidate per la produzione di combustibili. Allo stato attuale, ripetiamo di ricerca pura e appena iniziata, i costi di produzione delle alghe sono ancora troppo elevati. Gli studi in corso mirano dunque all’ottimizzazione della produzione di queste nuove materie prime, oltre a migliorare il rendimento trovando, tra le migliaia disponibili, quelle a maggior contenuto lipidico. Sicuramente, una ricerca del genere merita attenzione. In un futuro piu’ o meno prossimo potrebbe rivelarsi fondamentale per la civilta’ umana.

 

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