Tag Archives: materie

Ritorno ai dirigibili?

23 Dic

Se proviamo a pensare ai trasporti, la nostra mente sarebbe necessariamente influenzata dall’ambiente in cui viviamo. Oggi, siamo abituati a poter raggiungere qualsiasi posto o citta’ mediante strade, autostrade, ferrovie o, per posti piu’ lontani, con l’aereo. Questo purtroppo non e’ sempre vero. Costruire infrastrutture di questo tipo costa moltissimo e una corretta valutazione costo/utilizzo viene sempre fatta per decidere la convenienza o meno di una nuova costruzione. Anche con l’aereo, il discorso e’ molto simile, solo per darvi un’idea, dovendo andare dal punto A al punto B, e’ necessario avere piste di decollo e atterraggio nei due punti.

Ora, sulla Terra esistono diverse zone, magari poco popolate, in cui queste infrastrutture non sono presenti. Proprio in virtu’ di questo, negli ultimi anni, sta tornando di moda il trasporto mediante dirigibile. I primi a ripensare a questo metodo, sono state le diverse compagnie minerarie e petrolifere che operano in zone molto disagiate e poco raggiungibili del pianeta. Esempio classico e’ quello delle zone della Siberia e della Russia Orientale, ricche di materie prime, ma poco servite da infrastrutture di trasporto. In questo caso, sono necessari costanti viaggi di rifornimento non solo per il trasporto del materiale per la creazione del sito produttivo, ma anche per l’approviggionamento di derrate alimentari e beni per i lavoratori del posto.

Leggendo questa notizie, non possono non venire in mente filmati in bianco e nero con questi enormi dirigibili che solcano i cieli. Perche’ pero’, ad un certo punto, il trasporto con dirigibili e’ stato quasi completamente abbandonato? Fino agli anni ’30 del secolo scorso, dirigibile e aereo si contendevano lo scettro di mezzo di trasporto piu’ sicuro e efficiente per viaggi a lunga distanza. Come spesso accade, quello che ha segnato la fine del dirigibile e’ stato un incidente. Il 6 maggio 1937, durante la fase di atterraggio, il dirigibile Hindemburg si incendio’ causando la morte di 35 delle 97 persone che erano a bordo. Ancora oggi, la reale causa dell’incidente non e’ stata ancora completamente spiegata. Secondo alcuni, l’incendio sarebbe stato provocato da una fuoriuscita di idrogeno presente nel pallone. Questo, a causa dell’elettricita’ accumulata sulla tela o forse a cusa di un fulmine, si incendio’ causando il disastro. Secondo altri ancora, l’ipotesi ragionevole e’ quella di un attentato terroristico. Anche se la causa non e’ stata determinata con precisione, il risultato di questo incidente fu quello gia’ introdotto, il completo abbandono del dirigibile nei confronti dell’aereo.

Ora pero’, a causa della, chiamiamola cosi’, colonizzazione da parte dell’uomo di qualsiasi angolo del pianeta, si e’ ricreata la necessita’ di ricorrere a questo innovativo/antico metodo. Come visto in precedenza, la possibilita’ di un decollo verticale e di atterraggio senza pista, fanno si che il dirigibile possa essere una scelta molto adatta in luoghi impervi. Oltre alle gia’ citate compagnie di estrazione, l’idea e’ quella di utilizzare questo mezzo per le missioni artiche o anche per campagne di raccolta dati scientifici. Gia’ negli anni scorsi, questi sistemi sono stati utilizzati, ad esempio, per raccogliere campioni di atmosfera a diversa altezza o anche per studiare i parametri ambientali su specifici punti del pianeta. Detto questo, capite bene come l’interesse sia assolutamente vivo e anche i possibili campi di applicazione non manchino.

Ora, ci sono gia’ diverse compagnie che si stanno attrezzando con questi sistemi. Come e’ noto, e solo per inciso, oggi si utilizza l’elio, piu’ leggero dell’aria, per far volare i dirigibili. Al contrario dell’idrogeno questo e’ un gas inerte e non infiammabile. Le soluzioni proposte sono essenzialmente di due tipi, uno per trasporto fino a 66 tonnellate e una che puo’ arrivare a trasportare merci per un peso complessivo fino a 250 tonnellate. Per darvi un’idea di questi numeri, un apparecchio del genere e’ in grado di trasportare carri armati, camion, macchinari pesanti e tutto quello che vi viene in mente. Immaginate il guadagno rispetto al dover costruire centinaia, se non migliaia, di kilometri di ferrovia in zone impervie.

A parte la salita del dirigibile, e’ interessante anche discutere i sistemi di movimentazine in orizzontale. Anche in questo caso, si sta lavorando per trovare nuove soluzioni, prima di tutto a basso costo ed alto rendimento e poi anche a basso impatto ambientale. In che modo? I sistemi gia’ proposti utilizzano motori a gasolio per far muovere il sistema parallelamente alla Terra. Al contrario, alcune compagnie stanno lavorando alla realizzazione di teli semirigidi per il dirigibile coperti da panneli solari ricurvi. L’energia prodotta in questo modo servirebbe per alimentare motori elettrici o ibridi ad alta efficienza.

Concludendo, i cari vecchi dirigibili erano stati messi da parte in seguito al terribile incidente del 1937. Oggi pero’, si sta di nuovo accendendo una corsa a questi sistemi a causa dell’impossibilita’ di raggiungere alcune zone specifiche della Terra mediante sistemi, diciamo cosi’, tradizionali. In questo caso, piu’ che di un’idea, parliamo di sistemi gia’ in avanzato stato di realizzazione con diverse grandi compagnie presenti sul mercato. Oltre al trasporto pesante, ci sono gia’ alcune organizzazioni che publicizzano giri turistici in dirigibile per visitare dall’alto zone spettacolari del nostro pianeta.

 

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.