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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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Quante miglia con un litro di acqua di mare?

15 Apr

Diversi lettori mi hanno contatto privatamente per chiedere info riguardo una notizia che sicuramente avrete letto e che e’ stata rimbalzata su praticamente tutti i giornali nazionali. Come avrete capito dal titolo di questo post, mi riferisco alla notizia di qualche giorno fa in cui la Marina Americana, o meglio il centro ricerche di questo corpo militare, ha annunciato al mondo di essere riuscito a produrre carburante a base di idrocarburi partendo dall’acqua di mare.

Se provate a documentarvi in rete, e vi chiedo di farlo, troverete, come sempre e come cattiva abitudine, 2 o 3 testi differenti ricopiati spudoratamente su tutti i giornali, siti e blog della rete.

Perche’ mi preoccupo di questo? Semplice, non nel caso specifico ma come visto per altre notizie, se la fonte primaria presenta un errore, un dettaglio sbagliato e non spiega alcuni passaggi importanti, tutti gli altri gli vanno dietro dimostrando ancora una volta l’effetto gregge!

Detto questo, come richiesto, torniamo a pensare alla famosa notizia in questione. Leggendo la notizia trovate scritto che, come anticipato, i ricercatori al servizio della Marina avrebbero prodotto combustibile partendo solo ed esclusivamnete dall’acqua di mare. Questo combustibile puo’ gia’ essere utilizzato per alimentare navi da guerra e caccia militari. La dimostrazione? Semplice, come testimonia il vidoe che trovate praticamente ovunque, il combustibile e’ stato usato per far voare un modello di Mustang P-51, tipo di aereo utilizzato durante la seconda guerra mondiale. Secondo i ricercatori coinvolti, la produzione di combustibile dall’acqua di mare e’ gia’ realta’, ma saranno necessari altri 10 anni prima che questa tecnologia venga utilizzata per il rifornimento.

Vantaggi?

Evidenti, ma e’ meglio elencarli di nuovo: le navi potranno percorrere tratti piu’ lunghi in mare aperto senza dover attraccare nei porti per il rifornimento, adottare questa alimentazione eliminerebbe i rischi tecnici e ambientali che un rifornimento in mare aperto prevede ma, soprattutto, usate acqua per produrre combustibile!

Vi rendete conto?

Acqua di mare, tanta, pulita, semplice e assolutamente rinnovabile per produrre combustibile. Altro che re Mida che trasformava in oro quello che toccava o la pietra filosofale degli alchimisti, acqua salata in combustibile. Vi rendete conto di questo? Sono decenni che parliamo di green economy, energie rinnovabili, ambiente, ecc e ora si puo’ produrre combustibile dall’acqua di mare. Commento molto frequente sulla rete su questa notizia: a questo punto potremmo finalmente rottamare quelle pericolose navi nucleari che solcano i nostri mari e che sono delle vere e proprie bombe atomiche galleggianti.

Perche’ aspettare 10 anni per questa rivoluzione, investiamo tutto in questa ricerca e portiamola a conclusione. Facciamo in modo che questa soluzione possa essere commerciale subito, magari anche per altri mezzi di trasporto.

Vi sto insospettendo con questo mix di entusiasmo in forma grottesca? Forse, ed in questo caso l’espressione e’ proprio azzeccata, non e’ tutto oro quello che luccica.

Prima cosa, che molti giornali dimenticano di dire perche’ troppo affannati a fare copia/incolla e gridare al miracolo: come si trasforma l’acqua di mare in combustibile?

Senza spiegare in dettaglio la chimica delle varie reazioni, il processo puo’ essere cosi’ descritto: si sfrutta ovviamente l’acqua ma anche l’anidride carbonica normalmente sciolta nell’acqua di mare. In che modo? Anidride carbonica e idrogeno vengono separati facendoli passare attraverso una cella elettrificata. In questa fase, nell’anodo e nel catodo si accumulano rispettivamente ioni idrogeno e gas idrogeno e anidride carbonica. Successivamente i prodotti vengono fatti passare attraverso una camera riscaldata in cui viene posto un catalizzatore ferroso. Compito di quest’ultimo e’ favorire la produzione di idrocarburi con 8-9 atomi di carbonio che vengono poi raccolti da un catalizzatore al nichel. Risultato, una miscela di idrocarburi utilizzabile come combustibile per la vostra nave.

Quale sarebbe il problema di questo processo? Voi mettete l’acqua e ottenete idrocarburi. Rileggete quanto scritto in precedenza, anidride carbonica e idrogeno vengono “separati” utilizzando una cella “elettrificata”. Inoltre, i prodotti vengono fatti passare attraverso una camera “riscaldata” con un catalizzatore.

Vi dicono niente le parole “elettrificata” e “riscaldata”? Come si elettrifica o si riscalda qualcosa? Semplice, dovete dargli energia.

Cosa significa questo?

Come potete facilmente immaginare, il processo non e’ assolutamente gratuito o cosi’ miracoloso come i giornali vorrebbero farvi credere. Attenzione, non sto facendo il bastian contrario per partito preso, sto solo cercando di mostrare, appunto, che non e’ tutto oro quello che luccica.

Nessun giornale che propone la notizia parla di “rendimento” di questo processo. Purtroppo, allo stato attuale delle cose, l’efficienza della reazione, ottenuta confrontando prima di tutto l’energia contenuta in un litro di carburante con l’energia spesa per produrre quel litro ma anche il rendimento della produzione di quella stessa energia elettrica, non e’ assolutamente elevata. Anzi, per dirla tutta, questo processo e’, allo stato attuale, energeticamente sfavorevole.

Ora, dire “energeticamente sfavorevole” non significa buttare via tutto. La notizia riportata mostra un ottimo punto “di ricerca” raggiunto in questo ambito ma ci vorranno ancora molti anni per arrivare a qualcosa di realmente utilizzabile. Mia opinione personale e’ che i 10 anni di cui si parla siano assolutamente una sottostima dei tempi necessari.

Perche’ dico questo?

Come detto all’inizio, la notizia e’ di questi giorni. Cercando in rete, si trova pero’ un documento, sempre della Marina americana, datato 2010, in cui si fa il punto proprio su questa ipotetica tecnologia:

Documento 2010, combustibile da acqua salata

Leggendo quanto riportato, si parla di un’energia richiesta per la produzione del carburante, in particolare della prima elettrolisi nella cella elettrificata, doppia rispetto a quella realmente ottenibile dal carburante prodotto. Ora, nel gito di 4 anni, le cose sono sensibilmente migliorate, ma siamo ancora abbastanza lontani da poter definire questa tecnologia matura per essere commercializzata.

Altra osservazione importante. Per la prima elettrolisi serve energia. Tralasciando il rapporto tra quella spesa e quella prodotta, se siamo in mezzo al mare, dove prendiamo questa energia? Semplice, la produciamo con sistemi nucleari! Capito bene? Con sistemi nucleari che producono energia elettrica per la nave. Non fraintendete, personalmente non mi sto affatto sconvolgendo, trovo semplicemente grottesco che tanti annuncino entusiasti questa notizia parlando di sostituzione del nucleare sulle navi, non sapendo che per far andare questa tecnologia la stessa marina militare avrebbe pensato di utilizzare energia prodotta da fissione nucleare.

Se e’ tutto vero quello che scrivo, perche’ non commento il video dell’aereo che vola con questo carburante? Ho scritto da qualche parte che la notizia e’ una bufala al 100%? Non mi sembra, uno dei prodotti finale delle reazioni e’ proprio una sorta di combustibile utilizzabile. Notate pero’ una cosa, quello che vi mostrano e’ un modellino molto in miniatura di un aereo militare. Per far volare questo oggetto servono pochi ml di combustibile, quantita’ infinitamente minore di quella che servirebbe anche solo per far partire una nave da guerra.

Conclusione, la notizia riguardante questa scoperta e’ stata ridicolizzata a causa del sensazionalismo imperante ormai su tutti i giornali. La ricerca e’ assolutamente interessante e degna di osservazione. Quanto proposto e’ da intendersi come un “work in progress” e cosi’ sara’ ancora per molto tempo. Qualora si riuscisse ad ottimizzare l’intero processo e a migliorarne il rendimento, sicuramente questa soluzione potrebbe apportare notevoli miglioramenti non solo in termini navali ma, soprattutto, in termini ambientali. Non ci resta che continuare a monitorare questo settore e vedere se ci saranno novita’ nei prossimi anni.

 

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

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.

Due parole sull’Etna e sullo Stromboli

14 Apr

In alcuni post precedenti, specialmente riferendoci al fenomeno terremoti e al loro presunto aumento, poi dimosrato falso, ci siamo trovati anche a parlare di vulcani. In particolare, in questo post:

Cosa succede in Campania?

abbiamo analizzato la situazione sia del Campi Flegrei che del Vesuvio. Come visto, queste sono due strutture molto pericolose e che giustamente devono essere tenute costantemente sotto controllo. Il pericolo principale, viene proprio dalla lunga quiescenza, cioe’ lo stato di inattivita’, a cui, soprattutto il Vesuvio, ci ha abituato. Molte spesso, si tende a confondere questa quiescenza con lo spegnimento del vulcano, cosa del tutto falsa. Un vulcano come il Vesuvio e’ molto attivo e potenzialmente molto pericoloso per via di un suo brusco risveglio esplosivo che potrebbe avvenire. Ovviamente, non voglio fare la parte del catastrofista, questo discorso serve solo a sottolineare il potenziale pericolo della zona e soprattutto la necessita’ di organizzare piani di evacuzione.

Detto questo, ho ricevuto diverse richieste da parte di utenti per conoscere invece lo stato dell’Etna e dello Stromboli. Come sicuramente avrete sentito anche nei tg, questi due vulcani, dalla fine del 2012, stanno dando luogo a diversi fenomeni eruttivi. La curiosita’ degli utenti nasce in primis per comprendere lo stato attuale di queste formazioni, ma anche per sfatare le tante voci catastrofiste che certo non potevano mancare su questi episodi. Senza entrare nello specifico, come potete immaginare, le solite voci catastrofiste riguardano un risveglio di questi vulcani o per via di forti cambiamenti in corso sul nostro pianeta, ma anche per lo sfruttamento del Marsili. Come visto in questo post:

Marsili: una fonte di energia enorme!

esiste un piano per ricavare energia geotermica da questo pericoloso vulcano. Secondo le voci catastrofiste, questa attivita’ umana modificherebbe gli equilibri secolari innescando proprio le eruzioni dei vulcani della zona. Prima di tutto, come potete leggere nel post riportato, lo sfruttamento del Marsili e’ realmente possibile, ma ancora non e’ iniziato. Premesso questo, e’ vero che tutte queste strutture appartengono alal cosiddetta fascia stromboliana, ma ovviamente e’ impensabile di fare un buco nel Marsili per provocare l’eruzione dell’Etna.

Detto questo cerchiamo invece di capire la reale situazione di questi vulcani, parlando proprio separatamente dei due.

ETNA

Ricostruzione 3D dell'Etna

Ricostruzione 3D dell’Etna

Questo vulcano ha subito diverse modificazioni e attraversato varie fasi nel corso dei secoli. I processi che hanno portato alla formazione dell’Etna cominciano ben 600000 anni fa, durante il quaternario. Come detto, durante la sua lunga storia, il vulcano ha cambiato piu’ volte morfologia, ma soprattutto ha modificato radicalmente anche la sua attivita’ vulcanica.

Oggi come oggi, l’Etna, con una frequenza molto elevata, da luogo a fenomeni eruttivi. Per darvi un’idea, dall’inizio del 2013, ci sono stati ben 10 eruzioni, di cui l’ultima solo un paio di giorni fa.

Proprio questi frequenti fenomeni eruttivi, assicurano la non pericolosita’ dell’Etna. Ovviamente, nel corso della storia recente, ci sono state eruzioni piu’ copiose che hanno messo a rischio la salvaguardia dei paesi vicini, ma il piu’ delle volte le eruzioni dell’Etna avvengono assolutamente senza conseguenze.

Canale lavico sull'Etna

Canale lavico sull’Etna

Prima di tutto, c’e’ da considerare proprio la morfologia della montagna. Oggi, esistono 4 crateri principali sull’Etna, piu’ un numero molto elevato di crateri minori che, nel corso delle eruzioni, si formano e si chiudono in continuazione. Questo grande numero di bocche, assicura un rilascio immediato della pressione interna della caldera. Detto in parole semplici, l’Etna e’ un vero e proprio “colabrodo”, nel senso che la pressione interna non raggiunge valori elevati perche’ la lava trova immediatamente una via d’uscita.

Inoltre, la lava eruttata dall’Etna e’ estremamente fluida. Ovviamente anche questa caratteristica fa si che difficilmente si formino dei “tappi” e che dunque la pressione interna possa aumentare dando luogo a fenomeni esplosivi.

Anche la morfologia della montagna assicura delle ottime vie di fuga. I numerosi canali lavici sui versanti dell’Etna permettono delle vie preferenziali per il magma. In tal senso, a meno di eruzioni molto abbondanti, la lava segue sempre le stesse strade accumulandosi poi in zone specifiche. Tra queste, sicuramente la piu’ conosciuta e’ la Valle del Bove. In quest’area, si accumulano sempre nuovi strati di lava che poi solidificandosi modificano radicalmente il paesaggio. Se visitate la zona, vi troverete da un momento all’altro in un paesaggio quasi di tipo lunare, formato solo da strati di lava che, nel corso delle varie eruzioni, si sono sovrapposti.

Detto questo, capite bene perche’ siamo ormai abituati a sentire di eruzioni da parte dell’Etna e del perche’, molto spesso, queste eruzioni non destano assolutamente panico. Solo per darvi un’idea, durante gli ultimi anni, le uniche vittime dell’Etna sono state dei turisti che incoscientemente si sono avvicinati troppo ai canali lavici durante un’eruzione.

Quanto detto non preclude ovviamente un continuo monitoraggio da parte degli esperti dell’Etna. Ovviamente tutta la struttura e’ continuamento monitorata sia dal punto di vista vulcanico che sismico attraverso una fitta rete di strumenti che in continuo inviano dati.

STROMBOLI

Il vulcano Stromboli, o se preferite anche tutta l’isola dal momento che si tratta proprio del vulcano, e’ sostanzialmente diverso dall’Etna. Lo Stromboli e’ considerato uno dei vulcani piu’ attivi del mondo e da luogo a fenomeni di tipo esplosivo con una frequenza molto elevata.

Ricostruzione 3D dello Stromboli

Ricostruzione 3D dello Stromboli

L’attivita’ ordinaria dello Stromboli avviene mediante esplosioni di media potenza e lancio dalle bocche principali di bombe scoriacee incandescenti, lapilli, cenere e blocchi. Questi lanci avvengono in media ogni ora. Questo valore vi fa capire perche’ lo Stromboli e’ considerato uno dei vulcani piu’ attivi del mondo.

Periodi di totale inattivita’ di questo vulcano sono rarissimi. Il piu’ lungo che si ricorda e’ di appena due anni ed e’ avvenuto tra il 1908 e il 1910.

La normale attivita’ del vulcano puo’ anche essere intensificata con esplosioni di notevole potenza e lanci di bombe incandescenti che, come osservato, possono arrivare anche al metro di diametro.

Come capite bene, anche se l’attivita’ normale di questo vulcano e’ estremamente intensa, non prevede emissione di colate laviche. Questi fenomeni avvengono con frequenze molto piu’ basse. Per darvi un’idea, nel corso dell’ultimo secolo si sono avute appena 26 eruzioni con colate di lava sull’isola. Inoltre, come nel caso dell’Etna, generalmente questi fenomeni non provocano danni ai centri abitati, dal momento che il magma fuoriuscito si riversa normalmente nella Sciara di Fuoco nel settore nord occidentale dell’isola.

Le eruzioni piu’ violente che si rocordano per lo Stromboli sono quelle del 1919 e del 1930. In questi casi, a causa di notevoli infiltrazioni di acqua marina all’interno della caldera, le pressioni aumentarono a valori molto elevati, provocando una copiosa fuorisucita di lava e numerosi eventi sismici di forte intensita’. A seguito di questi, furono registrati anche tsunami fino a 3 metri che arrivarno fino alle coste di Capo Vaticano in Calabria. Inoltre, le notevoli colate laviche uscirono fuori dalla Sciara di Fuoco, arrivando anche a lambire diversi centri abitati.

Attivita' eruttiva sullo Stromboli

Attivita’ eruttiva sullo Stromboli

Detto questo, l’ultima colata lavica da parte dello Stromboli e’ avvenuta all’inizio del 2013 ma l’attivita’ vulcanica e’ ancora oggi in corso. Come visto, questo non ci deve assolutamente sorprendere, stiamo parlando di uno dei vulcani piu’ attivi del mondo e con un’intensa attivita’ che molto raramente presenta periodi di interruzione.

Anche per lo Stromboli, e’ da sempre in corso un intenso monitoraggio da parte degli esperti, proprio per tenere sotto controllo questo pericoloso vulcano. Tra le altre cose, come sottolineato prima, questo vulcano deve essere monitorato anche per l’insorgenza di piccoli tsunami nel mediterraneo.

Concludendo, come visto nell’articolo, non e’ in corso assolutamente nessun fenomeno particolare ne’ per l’Etna ne’ per lo Stromboli. Stiamo parlando di due vulcani attivi e che molto frequentemente danno luogo a fenomeni eruttivi. Come analizzato pero’, dal punto di vista vulcanico, le due strutture sono completamente diverse, ma allo stesso modo necessitano di un monitoraggio continuo ed attento. Mio personale punto di vista, e’ che, tra quelli italiani, sicuramente il Vesuvio rappresenta uno dei vulcani piu’ pericolosi considerando prima di tutto il periodo di quiescenza in corso, ma anche, e soprattutto, l’elevata densita’ abitativa sulle sue pendici.

 

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

Ecco la scoperta di Curiosity

4 Dic

Come forse ricorderete, e come abbiamo visto in questo post:

Curiosity: scoperta sensazionale?

La NASA, nella persona di John Grotzinger, aveva annunciato, tramite l’emittente radiofonica americana NPR , di avere per le mani una scoperta sensazionale fatta da Curiosity su Marte. Per essere precisi, si parlava di una scoperta tale da riscrivere i libri di storia.

Come abbiamo visto nel post precedente, la scoperta era stata fatta utilizzando il rivelatore SAM, un analizzatore di campioni per il terreno marziano composto da uno spettrometro e da un gascromatografo.

Ovviamente questo annuncio ha fatto subito il giro del mondo, dal momento che il rivelatore SAM, tra le altre cose, e’ in grado di rivelare molecole organiche.

Ora proprio su questo punto si e’ creata la grandissima confusione a cui abbiamo assistito in rete.

Cosa avra’ mai scoperto Curiosity di cosi’ sensazionale?

Ovviamente sul web non sono mancate le voci piu’ fantasiose: marziani, fossili di una precedente vita, citta’ abbandonate. Queste sono solo alcune delle numerose ipotesi di cui abbiamo parlato.

Come detto nel precedente post, si era creata troppa attesa su questo annuncio della NASA. Come dichiarato, era completamente assurdo pensare a scoperte di questo tipo, ma era sicuramente necessario ridimensionare le aspettative sull’anuncio.

Come sappiamo ormai bene, l’annuncio era atteso per il 3 Dicembre, durante la conferenza annuale di geofisica degli Stati Uniti.

Qualche giorno prima, lo stesso portavoce della NASA aveva cercato di calmare le acque, rilasciando un’intervista in cui dichiarava quello che anche noi avevamo detto fin dall’inizio: quella che potrebbe essere una scoperta sensazionale per la scienza, non e’ detto che abbia la stessa risonanza nei non addetti ai lavori.

Vi ricordo che a seguito di questo annuncio, alcune voci su web avevano addirittura avanzato l’ipotesi che Curiosity non fosse neanche su Marte, ma in realta’ in un qualche deserto sulla Terra. Ovviamente si trattava di voci infondate e di chiaro stampo complottista, come visto in questo post:

Ecco perche’ Curiosity non trova gli alieni!

Ora, dopo un’attesa durata piu’ di una settimana, e’ finalmente arrivato l’annuncio della NASA.

Cosa avra’ mai trovato Curiosity?

Prima di tutto, e’ d’obbligo dire che “non e’ stata trovata la vita”. Nonostante questo, le scoperte fatte dal rover sono state molteplici e molto rilevanti sul piano scientifico.

Campione di sabbia raccolto da Curiosity

Campione di sabbia raccolto da Curiosity

Dall’analisi di campioni di sabbia marziana, Curiosity ha trovato un chimica abbastanza complessa, contenente acqua, zolfo, cloro e Carbonio.

Cerchiamo di andare con ordine.

Dall’analisi di campioni di sabbia, Curiosity ha trovato molecole organiche. Questo non significa qualcosa di “vivo”, bensi’ molecole contenenti carbonio.

Come detto e ripetuto su questo blog, la nostra idea era proprio che il rover avesse trovato il carbonio, cioe’ quei mattoni fondamentali per la vita.

Il carbonio e’ stato trovato riscaldando il perclorato, una molecola gia’ evidenziata anche da altre missioni su Marte. Dal riscaldamento del perclorato sono stati evidenziati atomi di cloro, idrogeno e carbonio.

Perche’ nonostante l’evidenza di carbonio, la NASA ancora preferisce non parlare di molecole organiche? Semplicemente perche’ non si e’ ancora sicuri che il carbonio sia veramente di origine marziana.

Cerchiamo di capire meglio.

Ovviamente la costruzione del rover e’ avvenuta con tutti gli accorgimenti del caso. In particolare, si e’ prestata la massima attenzione a decontaminare il rover da materiale e molecole terrestri, prima di inviarlo su Marte. Nonostante questo, e’ possibile che i campioni siano ancora “inquinati” da molecole di origine terrestre. In questo caso, non ci sorprenderebbe l’evidenza del carbonio, dal momento che sarebbe proveniente dalla Terra stessa.

Come risolvere questo rebus?

Semplicemente sono necessarie nuove analisi su diversi campioni. Il lavoro di analisi di Curiosity e’ solo all’inizio. Obiettivo delle prossime settimane e’ continuare a spostare il rover all’interno del cratere Gale per raccogliere nuovi materiali da analizzare.

Solo una statistica maggiore di analisi potra’ dare una risposta definitiva all’evidenza o meno di carbonio sul suolo marziano.

Tutto qui?

Assolutamente no, ma neanche il seguito non sara’ tale da far saltare un non addetto ai lavori sulla sedia.

Tra le altre cose, Curiosity ha evidenziato la presenza di vetro nel suolo marziano, cioe’ di silicati. Questo evidenzia un’origine vulcanica del suolo Marziano dal momento che la composizione osservata nella sabbia e’ del tutto simile a quella che troviamo sulla Terra nei terreni di origine vulcanica.

Altra importante scoperta di Curiosity viene dall’analisi delle molecole d’acqua trovate nei campioni. Il rover ha evidenziato infatti che la concentrazione delle molecole di acqua pesante e’ maggiore di quella di acqua leggera. Cosa significa questo? Chimicamente possiamo scrivere l’acqua come H2O, cioe’ come una molecola formata da due atomi di idrogeno ed uno di ossigeno. Ora, l’idrogeno in natura presenta 3 isotopi diversi, detti Idrogeno, Deuterio e Trizio. La differenza e’ solo nel numero di neutroni che troviamo nel nucleo. Mentre l’idrogeno ha un solo protone nel nucleo, il deuterio ha un protone ed un neutrone ed il trizio ha un protone e due neutroni.

Il fatto che la concentrazione di acqua pesante sia maggiore, significa semplicemente che, rispetto alla Terra, sono piu’ abbondanti le molecole di D2O, cioe’ con atomi di deuterio al posto di quelli di idrogeno.

Siete rimasti delusi dalle scoperte di Curiosity?

Probabilmente si. In realta’ si tratta di scoperte molto importanti dal punto di vista scientifico, se consideriamo che Curiosity e’ sul pianeta rosso solo da poche settimane.

Nei precedenti post, avevamo gia’ annunciato che molto probabilmente la scoperta sensazionale sarebbe stata l’evidenza, o almeno presunta tale, di carbonio nel terreno marziano.

Come anticipato nei giorni scorsi, erano del tutto infondate le voci che ipotizzavano scoperte o evidenze di forme di vita su Marte.

Per un’analisi completa e scientifica del 2012, ma che in realta’ ci consente di spaziare a 360 gradi in diversi campi della scienza, non perdete in libreria  “Psicosi 2012. Le risposte della scienza”.