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L’esperimento della goccia di pece

23 Lug

Pochi giorni fa, e’ stata annunciata la notizia che finalmente e’ stato possibile riprendere uno degli esperimenti scientifici piu’ lunghi, secondo alcuni anche piu’ noioso, della storia.

Di cosa si tratta?

L’esperimento in questione e’ quello della goccia di pece. Come sapete bene, la pece e’ quella sostanza di colore nero, ricavata dai bitumi e da legni resinosi. In condizioni normali, la pece si presenta come un solido, tanto che e’ possibile romperla utilizzando un martello.

Confronto tra fluidi ad alta e bassa viscosita'. Fonte: Wikipedia

Confronto tra fluidi ad alta e bassa viscosita’. Fonte: Wikipedia

Anche se apparentemente sembra un solido, la pece e’ un fluido, precisamente un fluido ad altissima viscosita’. Come sapete, la viscosita’ di un fluido indica la resistenza della sostanza allo scorrimento. L’animazione riportata aiuta a capire bene la differenza tra fluidi ad alta e bassa viscosita’ quando questi vengono attraversati da solidi.

Bene, cosa c’entra la pece con questo esperimento?

Come anticipato, la pece e’ in realta’ un fluido ad alta viscosita’. Detto questo, anche se con tempi molto lunghi, questa sostanza deve comportarsi come un fluido. Sulla base di questa considerazione, e’ possibile realizzare un esperimento per misurare la viscosita’ della sostanza facendola scendere all’interno di un imbuto.

Il primo che propose questo esperimento fu il professor Thomas Parnell dell’università del Queensland. Parnell prese un pezzo di pece, lo sciolse e lo fece colare all’interno di un cono di vetro. Questo venne fatto addirittura nel 1927.

Per poter iniziare l’esperimento, fu necessario far raffreddare la pece, operazione che duro’ circa 3 anni, fino al 1930. Solo a questo punto, la parte finale del cono venne rotta formando un imbuto. Dal momento che la pece e’ un fluido, si devono osservare delle gocce cadere dall’imbuto.

Facile, direte voi. E’ vero, ma per eseguire questo esperimento serve tanta tanta pazienza.

Non ci credete?

La prima goccia di pece, cadde dopo ben 9 anni! Lo stesso avvenne per le gocce successive. Ecco una tabella riassuntiva dell’esperimento:

Data Evento Durata(Mesi) Durata(Anni)
1927 Inizio dell’esperimento: la pece viene versata nell’imbuto sigillato
1930 Il fondo dell’imbuto viene aperto
Dicembre 1938 Caduta della prima goccia 96-107 8-8,9
Febbraio 1947 Caduta della seconda goccia 99 8,3
Aprile 1954 Caduta della terza goccia 86 7,2
Maggio 1962 Caduta della quarta goccia 97 8,1
Agosto 1970 Caduta della quinta goccia 99 8,3
Aprile 1979 Caduta della sesta goccia 104 8,7
Luglio 1988 Caduta della settima goccia 111 9,3
28 novembre 2000 Caduta dell’ottava goccia 148 12,3

Perche’ questo esperimento e’ stato ritirato fuori in questi giorni?

Come evidenziato dalla tabella, sono state effettivamente osservate le gocce di pece cadere nel bicchiere sottostante, ma fino ad oggi, nessuno era mai riuscito a filmare la goccia che cadeva. In occasione dell’ottava goccia nel 200o, la telecamera che era stata montata era guasta, per cui si perse questo importante momento.

Seguendo il link, potete vedere il filmato della fatidica goccia che cade:

Video goccia di pece

Dai tempi misurati nell’esperimento, si e’ ricavato che la pece ha una viscosita’ pari a 230 miliardi di volte quella dell’acqua!

Durante questi 83 anni, l’esperimento e’ sempre stato in funzione e, nei primi anni del 2000, quando ci si rese conto che le variazioni di temperatura potevano modificare la viscosita’ della pece, la campana che conteneva l’apparato e’ stata termalizzata in modo da mantenere costanti i parametri.

Nel 2005, in memoria del professor Parnell, venne assegnato all’esperimento della goccia di pece l’IG Nobel, parodia, ormai seguitissima, del piu’ cleebre premio Nobel.

A parte gli scherzi, si tratta di un esperimento utile per evidenziare proprieta’ dei fluidi ad alta viscosita’. Certo, oggi come oggi, le misure sono state fatte, ma l’esperimento e’ ancora in corso perche’ rappresenta ormai un simbolo sia dell’universita’ del Queensland sia una memoria storica della fisica.

Se avete tempo libero, ma ne serve molto, potete ache seguire in diretta l’esperimento, collegandovi a questo link:

Diretta Pece

Dal punto di vista chimico-fisico, i fluidi alta viscosita’ sono assolutamnete interessanti e dalle proprieta’ a dir poco strabilianti. Anche il vetro, classificato come sostanza amorfa, puo’ essere definito un fluido ad alta viscosita’. Proprio per questo motivo, alcune vetrate delle chiese piu’ antiche, mostrano delle forme allargate verso il basso, caratteristica dovuta proprio al lento movimento del fluido.

Certamente, oggi come oggi non stiamo parlando di un esperimento in grado di stravolgere la fisica, ma di un’esperienza importante dal punto di vista storico e sicuramente curiosa per noi abituati alla comunicazione e ai risultati immediati. Punto a favore, e’ certamente il costo zero dell’esperimento che richiede solo un po’ di aria condizionata per termostatare il piccolo apparato.

 

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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Internet dalla stratosfera

19 Giu

Se dovessimo pensare al piu’ grande sviluppo tecnologico degli ultimi 10 anni, probabilmente molti di noi potrebbero rispondere che la connessione internet ha pesantemente contribuito a cambiare il mondo ed il nostro modo di pensare.

Molto spesso, in questo blog, ci siamo fermati a riflettere proprio sulla rete internet. Nel nostro caso, abbiamo valutato i suoi apsetti negativi parlando del tamtam mediatico delle dicerie catastrofiste, ma abbiamo anche piu’ volte elogiato la potenza eccezionale di internet nel connettere le persone e nel darci accesso ad una quantita’ illimitata di informazioni.

Chiunque stia leggendo questo articolo, potra’ farlo grazie alla sua connessione dati, vuoi sul pc mediante la rete di casa o anche attraverso tablet e smartphone connessi alla rete mobile. Anche se a prima vista potrebbe sembrare assurdo, sulla terra 2,2 miliardi di persone sono connesse, ma ben 4,8 miliadi di persone non sono assolutamente raggiunte dal segnale. Ora, non pensiamo solo alle zone piu’ povere del pianeta in cui, permettetemi l’affermazione, la rete non e’ sicuramente il primo problema. In molte zone degli stati, cosiddetti ricchi, vi sono ancora molte persone non raggiunte da internet perche’ magari si trovano in zone desolate e isolate o perche’ i costi nel portare i cavi principali sarebbero troppo elevati.

Pallone del progetto Loon in orbita

Pallone del progetto Loon in orbita

Una possibile soluzione a questo problema, potrebbe essere stata formulata proprio da google, che ha sviluppato un importante progetto di ricerca per cercare di portare la connessione internet in tutte le parti del mondo. Dal momento che, come anticipato, i costi maggiori derivano dalla stesura dei cavi in terra, la soluzione pensata da google prevede di far arrivare il segnale dal cielo.

Il nome del progetto e’ “Project Loon” e prevede il lancio di speciali palloni in atmosfera in grado di trasmettere a terra la portante per la connessione internet.

Pensate sia fantascienza?

Siete completamente fuori strada. Non solo si tratta di un progetto reale, ma e’ gia’ partita la sperimentazione per valutare sul campo le potenzialita’ e i costi di questa soluzione.

Il project loon si basa su speciali palloni aerostatici senza pilota, che vengono inviati nella stratosfera. I palloni sono interconnessi tra loro mediante segnali radio e dispongono di un sistema di pannelli solari in grado di fornire la corrente indispensabile al funzionamento.

Ricevitore domestico del progetto Loon

Ricevitore domestico del progetto Loon

Una prima prova e’ sata fatta solo pochi giorni fa stabilendo la connessione tra un pallone aerotatico ed un singolo contadino della cittadina di Leston che vive in una zona molto isolata dove alleva pecore. L’esperimento e’ completamente riuscito e la connessione e’ stata stabilita per un tempo di 15 minuti. L’intervallo limitato e’ dovuto al passaggio del singolo pallone che dopo poco tempo e’ uscito fuori dalla portata del ricevitore domestico. Ovviamente, quando il sistema sara’ entrato a regime, ci saranno diersi palloni in orbita, in modo tale da assicurare sempre una minima copertura per la connessione.

Riguardo al ricevitore domestico a cui accennavamo, si tratta di una semplice antenna in grado di ricevere i segnali dal pallone e che puo’ essere installata fuori dall’abitazione in prossimita’ del tetto. Questo accorgimento serve solo per lasciare campo libero tra l’antenna e la sorgente.

Per curiosita’, sapete come ha sfruttato la connessione l’allevatore di Leston? E’ andato a vedere le previsioni del tempo per capire se era un buon momento per la tosatura delle sue pecore. Come vedete, se pensiamo alla specifica applicazione, la ricerca fatta ci dimostra l’utilita’ della connessione per tutti in base alle diverse esigenze che ognuno di noi puo’ avere.

I palloni lanciati da Google navigheranno ad una quota di 12 miglia sulla superficie terrestre e, ad oggi, circa 50 famiglie americane stanno sperimentando il sistema Loon per verificare la fattibilita’ del progetto.

Ovviamente, l’importanza e l’utilita’ di un sistema del genere sono evidenti a tutti. Pensate solo, ad esempio, alle tante persone che vivono isolate in Africa ed in Asia. Certamente, non converrebbe a nessuna compagnia tirare cavi fino alle abitazioni piu’ sperdute, solo per avere un abbonato in piu’. Il sistema Loon consentira’ invece, con una spesa sicuramente inferiore, di poter connettere gran parte della popolazione mondiale.

A questo punto, non resta che attendere gli sviluppi del progetto e sperare che la connessione sia possibile stabilmente e con una velocita’ adeguata.

 

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

Il metro’ del futuro

19 Giu

In questo blog, diverse volte ci siamo occupati di soluzioni alternative per il risparmio energetico, valutando sia lo stato attuale delle tecnologie verdi, come ad esempio i pannelli solari:

Energia solare nel deserto

Pannelli, pannelli e pannelli

ma soprattutto, cercando di analizzare al meglio quali e quanti sono gli sprechi che ogni giorno facciamo in casa della nostra energia:

Il led rosso dello stadby …

Elettrodomestici e bolletta

Come abbiamo visto, la filosofia di base del ricorrere alle soluzioni a basso impatto e’ certamente valida, ma, prima di tutto, le attuali soluzioni non possono certo essere viste come un punto di arrivo. Senza ombra di dubbio, uno dei migliori modi di risparmiare energia e’ quello di utilizzare al meglio le risolrse attualmente disponibili.

In questo filone, sta richiamando molta attenzione il progetto Seem4US, sviluppato per migliorare l’efficienza energetica delle stazioni della metropolitana. Come forse molti sapranno, le stazioni sotterranee, tolto il discorso ovvio della movimentazione dei treni, necessitano di moltissima energia per poter funzionare. Immaginate anche solo i sistemi di aereazione e illuminazione che consentono di trasformare quelle che altro non sono che caverne in un ambiente adatto al traffico e allo stazionamento di moltissimi utenti.

Il programma Seem4US e’ stato inizialmente proposto da un gruppo di diversi soggetti, alcuni dei quali italiani, nell’ambito del settimo programma quadro dell’Unione Europea. Con questo si intende tutta una serie di progetti, analizzati e valutati da speciali commissioni europee, che, qualora selezionate, vengono finanziate in larga parte con soldi della comunita’ per poter essere portate a termine.

metro_ridimensionato

Seem4US e’ proprio stato sviluppato e realizzato in forma prototipale grazie ai contributi europei.

In cosa consiste?

Prima di tutto, le stazioni, intese come parametri abitativi, cioe’ qualita’ dell’aria, illuminazione, riscaldamento, servizi di mobilita’, ecc., non sono piu’ costanti nel tempo, ma l’accensione o lo spegnimento di questi sistemi e’ gestita in base ad un algoritmo di calcolo.

Immaginate la seguente situazione. E’ inverno, e entrate all’interno di una stazione sotterranea. Quante volte vi sara’ capitato di entrare, trovare un flusso intenso di persone e trovarvi a sentire caldo. Questo e’ del tutto normale se consideriamo che ciascuno di noi puo’ essere paragonato ad una piccola stufetta che emana calore. Ora, anche se fuori fa freddo, in condizioni del genere e’ inutile avere il riscaldamento al massimo. Un sistema intelligente dovrebbe capire la temperatura istantanea in stazione, o meglio valutare il flusso di persone, e poi adattare i servizi.

Questo esempio, estremamente riduttivo, ci fa capire a grandi linee il funzionamento di Seem4US. Gia’ il nome stesso del progetto ci fornisce importanti informazioni. Si tratta infatti di un acronimo che sta per Sustainable Energy Management for Underground Stations.

Ovviamente, i parametri misurati dal sistema sono molteplici, si va dalla temperatura alla velocita’ del vento, fino a indicatori funzionali come: flusso di persone, ore di punta, frequenza dei treni, numero di persone in banchina, ecc. In base poi a questi parametri, il sistema decidera’, seguendo algoritmi preimpostati, come meglio ottimizzare le risorse.

Funziona il sistema?

La risposta e’ ovviamente si. Da stime fatte, si e’ calcolato che il risparmio potrebbe aggirarsi intorno al 10-15% dell’attuale consumo energetico. Per darvi un’idea, il consumo di energia per una stazione media e’ dell’ordine dei 63 milioni di Kwh/anno. Anche ottenere un risparmio solo del 5% darebbe un ottimo contributo al risparmio.

Perche’ non applicarlo in tutte le stazioni?

Per come e’ strutturato, il sistema deve essere calibrato in modo personalizzato per ciascna stazione. Questo e’ reso necessario dal fatto che diverse stazioni hanno diverse strutture, ma soprattutto parametri costruttivi che possono essere completamente differenti. In tal senso, per poter definire al meglio il programma e’ necessario acquisisre dati per un periodo di qualche mese e solo successivamente elaborare il software personalizzato.

Al momento, il primo prototipo di Seem4US sta per essere installato all’interno della stazione Paseo de Gracia della metropolitana di Barcellona. I risultati preliminari di questa applicazione sembrano essere molto promettenti, con risparmi intorno al 10%, e assolutamente migliorabili.

Nella terza fase del progetto, prima fase raccolta dati, seconda fase ottimizzazione, si passera’ anche ad un sistema piu’ evoluto in grado di comunicare direttamente con l’utente. In questo caso, mediante una serie di applicazioni, si potra’ ricaricare il telefono percorrendo le scale a piedi o semplicemnete passeggiando all’interno della stazione. Come e’ noto infatti, il nostro stesso movimento puo’ essere, utilizzando speciali sensori del pavimento, essere trasformato in energia elettrica. Ovviamente, in questo caso, il protocollo di connessione e comunque la potenza del segnale da gestire prevede un ulteriore sviluppo tecnologico attualmente in fase di definizione.

Concludendo, come detto all’inizio, utilizzare al meglio le nostre risorse e’ un importante passo in avanti nella riduzione dell’inquinamento e per cercare di diminuire gli sprechi energetici. Il progetto Seem4US prevede dunque un sistema personalizzato in grado di ridurre notevolmente il consumo energetico di una stazione sotterranea della metro, semplicemente sfruttando le informazioni in real time sul numero di passeggeri e sulle condizioni al contorno ambientali.

 

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

Detersivi ecologici

26 Mag

Nella sezione:

Hai domande o dubbi?

e’ stato fatto un commento davvero molto interessante. Come potete leggere, l’osservazione e’ sui cosiddetti Detersivi Ecologici, cioe’ quella gamma di prodotti che promettono di non arrecare danni all’ambiente. Sulla base di questo, credo sia molto interessante fare un ragionamento non solo su questi prodotti, ma anche sull’effettivo danno all’ambiente che i nostri detersivi arrecano e sulle possibili soluzioni che il mercato offre.

Prima di tutto, ragioniamo su una cosa: quanti detersivi ci sono dentro una casa tipo? Cosi’ su due piedi, ognuno di noi ha sicuramente: detersivo per i piatti a mano, detersivo per la lavastoviglie, detersivo per il bucato a mano e per la lavatrice, oltre ovviamente a diversi prodotti per: vetri, mattonelle, macchina a gas, sgrassatore, pulizia del forno, pavimenti, candeggina. Insomma, abbiamo un prodotto specifico per qualsiasi cosa. Quelli che ho citato sono solo i principali, sicuramente poi ce ne sono tanti altri ancora riservati ad applicazioni particolari, ormai indispensabili per la pulizia della nostra casa.

Bene, guardiamo il tutto da un’altra prospettiva. Quei prodotti che abbiamo in casa, sono equivalenti ad un armadio per le sostanze chimiche, analogo a quello che trovate in un laboratorio di ricerca. Provate a leggere le etichette, ma soprattutto le indicazioni riportate sopra, per intenderci, quei simboli arancioni e neri presenti per legge su ogni prodotto: corrosivo, irritante, esplosivo, ecc. Detto questo, capiamo subito che quei prodotti non possono che essere una minaccia per l’ambiente.

Quanto inquiniamo pulendo la nostra casa? Diverse stime fatte anche dall’organizzazione mondiale della sanita’, hanno mostrato come circa il 30% dell’inquinamento dei nostri mari, derivi dai detersivi che usiamo in casa. Oltre a questo, si deve necessariamente valutare anche l’impatto ambientale del semplice imballo, troppo spesso sottovalutato: bottiglie in plastica, cartoni, lattine di alluminio, ecc. Ovviamente, molto spesso questi imballi sono reciclabili, ma, ad esempio, riciclare la plastica e’ un processo dispendioso dal punto di vista energetico e, purtroppo ancora in molte zone dell’Italia, la mentalita’ del riciclo stenta a prendere piede.

Perche’ sono inquinanti i detersivi? Tolto il discorso imballo, la principale fonte di inquinamento viene dei fosfati presenti in molti prodotti. Una volta liberati nell’ambiente, queste sostanze favoriscono il proliferare delle alghe che sottraggono ossigeno all’acqua, creando un ambiente inospitale per pesci e altri animali acquatici. Inoltre, i tensioattivi, cioe’ le schiume prodotte dai detersivi, provocano un notevole danno ambientale grazie anche ai prodotti petrolchimici presenti e ai metalli pesanti che necessariamente finiscono nei mari e nei corsi d’acqua. Detto in parole povere, il danno che arrechiamo e’ notevole e assolutamente non trascurabile. Da quanto detto, perche’ non eliminare i fosfati? Semplice, queste sostanze non sono certo messe per fare un dispetto all’ambiente, il loro ruolo e’ fondamentale, ad esempio, per garantire un buon potere smacchiante dei detersivi oltre a tantissime altre proprieta’ di cui difficilmente potremmo fare a meno.

Nel commento da cui siamo partiti, si parlava invece dei detersivi ecologici. Come scritto, questi prodotti vengono ricavati da fonti biodgradabili e hanno liveli bassissimi di metalli inquinanti come Nichel, Cromo e Cobalto. Qual e’ il rovescio della medaglia? Purtroppo, molto spesso quanto indicato non e’ esattamente vero. Se, ad esempio, prendiamo un fustino di detersivo in polvere per la lavatrice, chiunque potrebbe scrivere che quel contenitore e’ assolutamente riciclabile e non arreca danno all’ambiente. Questo e’ verissimo e scontato. Se, pero’, prendiamo quel fustino e lo buttiamo su una spiaggia, arrechiamo un danno ambientale. Questo solo per dire che, molto spesso, quello che viene scritto dai produttori deve essere interpretato in modo corretto.

Dal punto di vista legislativo, l’unione Europea ha imposto dalla fine del 2013, un abbassamento dei livelli di fosfati presenti nei detersivi per piatti. Nota positiva e’ che i prodotti commercializzati in Italia per il lavaggio a mano, rispettano gia’ questi limiti, al contrario di altre nazioni Europee. Discorso diverso e’ quello per i prodotti per lavastoviglie, in cui i livelli di fosfati presenti sono ancora troppo alti.

Da quanto detto, appare evidente che questa indicazione legislativa non e’ sufficiente. I fosfati rappresentano una notevole fonte inquinante, ma non l’unica presente. Inoltre, analizziamo un altro aspetto relativo in generale a tutti i prodotti a basso impatto ambientale, non solo i detersivi. Molto spesso, questo genere di prodotti hanno un prezzo che va dal leggermente al notevolmente maggiore di quelli tradizionali. Analizziamo questo aspetto. Non vorrei dire un’ovvieta’, ma e’ evidente che al giorno d’oggi, causa la crisi, ci sono tantissime famiglie in difficolta’ economica e che spesso arrivano solo a stento alla fine del mese. Dunque, non inquinare e’ bellissimo, ma se per rispettare l’ambiente si deve scegliere tra l’arrivare a fine mese oppure no, forse le cose non stanno funzionando nel migliore dei modi. E’ inutile fare i finti benpensanti e dire che non si deve inquinare, pensiamo a dare a tutti i mezzi per salvaguardare l’ambiente, almeno a parita’ di prezzo.

Partendo proprio da questo discorso economico, vorrei parlarvi di altre due soluzioni possibili sempre nel caso specifico dei detersivi, tralasciando i prodotti commerciali a basso impatto che, come visto, molto spesso, anche se non sempre, non rispettano pienamente quanto dichiarato, e che comunque non risolvono a pieno il problema ambientale.

Sul territorio nazionale, stanno nascendo sempre piu’ punti vendita di detersivi alla spina. Cosa significa? Per chi non li conoscesse, si tratta di negozi che vendono i detersivi a quantita’ mediante distributori automatici. Voi andate in questi negozi, e comprate un litro, due litri o quello che volete di detersivo. Se ne siete sprovvisti, potete comprare a parte un contenitore e poi riutilizzarlo le volte successive per ricaricarlo. Qual e’ la soluzione di questi negozi? Alla luce di quanto detto in precedenza, mediante questo sistema, si potrebbe risolvere il problema dell’imballo del detersivo. Ricaricando di volta in volta, si utilizza sempre lo stesso contenitore che dunque non finisce direttamente nell’ambiente. Riprendendo in mano il discorso economico, questa soluzione e’ sicuramente piu’ conveniente di quella tradizionale. Il motivo e’ molto facile da capire, voi comprate solo ed esclusivamente il detersivo, non l’imballo, la pubblicita’, ecc. Tutte cose che alzano il prezzo ma che non c’entrano nulla con il prodotto.

Quella dei prodotti alla spina e’ ovviamente una soluzione. Ricapitolando, i prodotti ecologici commerciali esistono, ma costano di piu’ e non risolvono il problema dell’imballo. I detersivi alla spina risolvono solo il problema dell’imballo, ma spesso i prodotti venduti sono del tutto tradizionali, dunque a notevole impatto ambientale.

Come risolvere tutti i problemi insieme?

Negli ultimi tempi, complice sempre la crisi, gli aumenti dell’IVA, la pressione fiscale, ecc, si sta tornando un po’ alle origini, e sempre piu’ persone ricorrono ad una soluzione tutt’alro che innovativa, ma sicuramente efficace: quella di prodursi i detersivi in casa!

Se pensate che questa sia una cosa difficile, vi sbagliate di grosso. Ovviamente, non serve una laurea in chimica, ma un minimo di nozioni di base. Ad aiutare in questo senso, ci pensano i numerosi siti internet che offrono gratuitamente ricette fai da te per produrre qualsiasi tipo di detersivo per la casa, ma anche creme e trucchi. Magari per i primi tempi, e ‘ consigliabile fare riferimento a questi siti, perche’ se siete proprio digiuni di chimica, dovreste evitare almeno di mescolare tra loro acidi e basi, o di fare reazioni di idrolisi.

Quali sono gi ingredienti che servono a tale scopo?

In realta’, gli ingredienti di base sono molto semplici e facilmente reperibili. Molto utilizzato e’ il bicarbonato, l’aceto bianco, il percarbonato, l’acqua ossigenata. Insomma, tutti prodotti che ognuno di noi ha in casa o che comunque puo’ reperire con facilita’ e a basso costo. Non pensate che si tratti di una soluzione di seconda scelta, i prodotti che potete realizzare in casa, sono efficaci tanto quanto quelli commerciali, con la differenza che potete dosare al meglio le quantita’ e decidere da soli il grado di concentrazione della parte attiva. Infatti, dal punto di vista ecologico, anche le quantita’ di prodotto utilizzato giocano un ruolo essenziale. Pensate che a livello chimico, la meta’ della quantita’ di prodotto che viene generalmente consigliata, e’quella necessaria ad assicurare il risultato finale. La seconda meta’ serve come fattore di sicurezza e apporta solo migliorie minori al risultato.

Nella produzione dei detersivi in casa, spesso si fa ricorso anche ad oli essenziali che potete trovare, ad esempio, nelle erboristerie. In questo modo, potete decidere da soli l’aroma da dare al vostro prodotto e scegliere quello che piu’ vi aggrada, oltre ovviamente l’intensita’.

Analizzando dunque quanto detto, i biodetersivi potrebbero essere una soluzione, ma non risolvono il problema dell’imballo e costano spesso di piu’. I prodotti alla spina risolvono solo il problema dell’imballo e nient’altro. Ricorrere invece alla produzione domestica di detersivi potrebbe essere la soluzione economica, senza imballo e che sfrutta solo prodotti naturali e non derivati petrolchimici. Come detto, esistono tantissimi siti che offrono gratuitamente ricette per la produzione di detersivi e sulla rete sta nascendo una vera e propria comunita’ di persone che si scambiano ricette tra loro un po’ come si fa per la cucina. Personalmente, credo che questa potrebbe essere una soluzione da provare e che veramente potrebbe aiutare l’ambiente, oltre ovviamente le nostre tasche.

 

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Realta’ aumentata. Quella virtuale e’ gia’ preistoria!

20 Mag

Quando ero adolescente, si parlava con insistenza di realta’ virtuale, cioe’ di un ambiente ricostruito elettronicamente, in cui l’utente poteva interagire con oggetti, persone e visitare luoghi, tutto opportunamente ricostruito da un elaboratore. Questi ambienti, per quanto realistici e fedeli, erano sempre un artificio elettronico che si andava a sostituire alla realta’.

Oggi, non si parla piu’ di realta’ vituale, bensi’ di “realta’ aumentata”. Cosa significa?

Ciascuno di noi vive in uno spazio popolato da persone e oggetti, interagendo tramite i suoi 5 sensi: vista, udito, olfatto, gusto e tatto. Al contrario della realta’ virtuale, la realta’ aumentata si esplica nel mondo reale ma i sensi dell’essere umano vengono potenziati mediante un elaboratore.

Perche’ parlo di questo? Semplice, questo e’ un blog di divulgazione e molto spesso ci siamo trovati a parlare dell’interazione e del rapporto che l’uomo ha o dovrebbe avere con l’ambiente che ci circonda. La realta’ aumentata dovrebbe, almeno sulla carta, potenziare notevolmente questa nostra interazione.

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Sicuramente, avrete sentito parlare dei Google Glass, questi misteriosi occhialini che promettono cose strabilianti e che, ancora non usciti sul mercato, sono gia’ divenuti un oggetto di culto per molte persone.

Cosa sarebbero questi occhiali?

Come potete capire, si tratta semplicemente di un dispositivo elettronico in grado di fornire informazioni specifiche, inviate mediante la rete, a seconda di quello che stiamo osservando o che vogliamo sapere in un preciso istante.

Mi spiego meglio.

Supponete di essere davanti al duomo di Milano. I vostri occhi possono ammirare la sua imponente costruzione e limitarsi a vedere l’architettura, la forma, il colore, ecc. Ora, vivendo in una realta’ aumentata, mentre vedete il duomo di Milano, a fianco vi scorrono tutte le informazioni riguardo la sua storia, i dati tecnici di costruzione, orari di visita, costo del biglietto, ecc. Bene, questa e’ la realta’ aumentata.

Quello fatto e’ ovviamente solo un esempio. Ovviamente, essendo basata sulla rete, tutto cio’ che potete fare nella realta’ aumentata sarebbe possibile anche con un portatile, ma il vero vantaggio di questi occhiali e’ che potete indossarli, hanno un peso irrisorio, e soprattutto potete ottenere le informazioni che cercate semplicemente guardando quello che vi interessa e interagendo a voce con il sistema, dunque senza utilizzare le mani.

Per darvi un’idea dell’utilizzo degli occhiali, vi riporto un video:

Essendo un appassionato di tecnologia, gia’ da tempo seguo gli sviluppi di questi sistemi. Dal punto di vista tecnico, si tratta di dispositivi veramente all’avanguardia anche se, trattandosi di un primo prodotto, ci saranno sicuramente sviluppi molto interessanti.

Per darvi qualche numero, gli occhiali di Google hanno una fotocamera da 5Mpx, un display da 25 pollici a due metri di distanza, sono comandati vocalmente e possono registrare video a 720p.

Come anticipato, l’interazione con i glass avviene mediante comandi vocali e, a titolo di esempio, vi riporto il link di google che mostra alcune situazioni tipiche di utilizzo:

Google Glass, esempio

Come e’ facile immaginare, i colossi dell’informatica si sono gia’ mossi per supportare il progetto e gia’ sono state create le applicazioni piu’ note per i glass: facebook, linkedin, flickr, google+, ecc.

Ovviamente, grande utilizzo in sistemi di questo tipo e’ per il sistema di localizzazione GPS. Mediante queste informazioni e’ infatti possibile ottenere informazioni specifiche, conoscere strade e percorsi, oltre ovviamente a poter incontrare altre persone dotate di occhiali.

Nei mesi scorsi, molto si e’ parlato anche di violazione della privacy per i Google Glass. Il motivo di questo sarebbe la possibilita’ di inquadrare, registrare e fotografare persone inconsapevoli mediante sistemi poco visibili. Inoltre, i soliti hacker hanno anche dimostrato come sia possibile “bucare” il sistema operativo e scaricare tutti i dati sensibili di un utente. Personalmente, credo che notizie del genere non abbiano fatto altro che incrementare la pubblicita’ per questi sistemi.

Non ci credete?

Il video che vi ho riportato prima, ha piu’ di 21 milioni di visualizzazioni su youtube. Le richieste per provare in anteprima i Glass negli Stati Uniti sono state decine di volte maggiori dei posti diponibili. Capite bene che, ancora prima di uscire sul mercato, questi sistemi sono gia’ richiestissimi.

Nota dolente, il prezzo. I Glass arriveranno sul mercato, probabilmente il prossimo anno, alla cifra di 1500 dollari.

Da appassionato di tecnologia, trovo questi sistemi interessanti anche se, a mio avviso, lo e’ gia ‘di per se la realta’ aumentata. Sul mercato esistono gia’ dei concorrenti per Google, come, ad esempio, gli occhiali della Recon Instruments che saranno venduti a 600 euro ma che sono pensati per gli sportivi in generale, fornendo informazioni riguardo alla propria attivita’ agonistica o amatoriale. Dai presupposti, credo che sistemi di questo tipo saranno soltanto il prossimo oggetto del desiderio di tante persone che, purtroppo, conoscono poco la tecnologia, ma tanto la moda.

 

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

Buco sulla Stazione Spaziale

8 Mag

In queste ore e’ stata rilasciata una notizia che ha riacceso un dibattitto di cui ci eravamo occupati varie volte. A seguito dell’impatto ocn un piccolo oggetto, uno dei pannelli solari della Stazione Spaziale Internazionale e’ stato danneggiato. Il risultato di quanto avvenuto e’ stato mostrato dall’astronauta canadese Chris Hadfield che ha mostrato la foto su twitter:

La zona cerchiata di rosso e' quella che mostra il foro

La zona cerchiata di rosso e’ quella che mostra il foro

Come vedete, si tratta di un piccolo foro di diametro compreso tra 1.5 e 2 cm e che, al momento, non desta nessun timore per il funzionamento della ISS.

Da cosa e’ stato provocato questo foro?

Ovviamente non potevano mancare ipotesi fantasiose sulla rete che vorrebbero il foro come risultato di un attacco da parte di qualche cosa o anche, questa e’ davvero fantasiosa, come risultato dell’enorme flusso di particelle provenienti dal Sole che sta aumentando la sua intensita’. Al solito, la rete e’ libera, e’ giusto che lo sia, e ognuno puo’ scrivere quello che vuole, pero’ c’e’ un limite anche alla fantasia.

Tornando seri, le ipotesi fatte sono essenzialmente due: nel primo caso, il foro potrebbe essere stato causato dall’urto del pannello con un meteroide di piccole dimensioni proveniente dallo spazio. Come sappiamo bene, questo genere di eventi sono del tutto normali. Come si vede dal foro, in questo caso, se l’ipotesi fosse vera, si tratterebbe di un sassolino di appena 3 cm di diametro, pero’ impattante ad alta velocita’. Questo genere di eventi sono del tutto previsti e proprio per questo motivo, le parti piu’ sensibili della Stazione Spaziale sono schermate con pannelli antimeteorite. Queste strutture servono ad inspessire lo strato esterno di materiale in modo da proteggere le parti piu’ sensibili, come, ad esempio, i moduli in cui si trovano abitualmente gli astronauti durante il loro soggiorno nello spazio. Come potete facilmente immaginare, queste protezioni sono impraticabili per i pannelli solari che devono assolutamente essere scoperti per poter catturare l’energia solare essenziale per il funzionamento dei sistemi di bordo.

Altra ipotesi interessante, e’ che si sia trattato di rifiuto spaziale. Come visto in questi post:

Black Knight e segnali dallo spazio

Un nuovo UFO nello spazio

lo spazio che circonda la Terra e’ ormai divenuto una discarica piena di detriti prodotti da precedenti missioni o dalla distruzione di oggetti caduti in disuso. Solo poche settimane fa, avevamo parlato dello scontro del nanosatellite russo Blits con un detrito spaziale:

Chi va col profeta, impara a profetizzare

proprio in questo caso, si e’ puntato il dito contro i detriti prodotti dal test missilistico della Cina utilizzato per distruggere il satellite Fenyun-1C.

Come visto nei precedenti articoli, quello dei detriti spaziali sta diventando un vero e proprio problema dal momento del pericolo che questi oggetti abbandonati rappresentano per i tanti oggetti, molto spesso privati, che orbitano intorno alla Terra. In particolare, abbiamo gia’ parlato delle missioni di recupero e pulizia pianificate da qui a breve tempo ma, come anticipato, detriti di dimensioni minori non sono visibili al radar per cui non si conosce esattamente la loro posizione, ne tantomeno i sistemi di controllo che sono in grado di evitare pericolosi scontri.

Nel caso della Stazione Spaziale, stiamo parlando di un detrito di soli 3 cm di diametro ma capace, come testimonia il pannello solare, di produrre danni considerevoli alle missioni in orbita.

Dal mio punto di vista, entrambe le ipotesi possono essere considerate ragionevoli. Facciamo pero’ una riflessione aggiuntiva. La Stazione Spaziale internazionale e’ dotata di 8 pannelli solari di area pari a decine di metri quadri ciascuno. Se teniamo a mente questi numeri, ci rendiamo conto che, dopo diversi anni di utilizzo della ISS. la probabilita’ di eventi di questo tipo, all’orbita in cui si trova la stazione spaziale, e’ considerevolmente bassa.

Come anticipato, il foro non sembrerebbe aver provocato danni o cali di alimentazione nella ISS. Studi di questo tipo sono importanti per valutare la disponibilita’ elettrica della base. I pannelli solari utilizzati funzionano esattamente come quelli dei campi fotovoltaici a Terra. In questo caso, stringhe di pannelli vengono connessi in serie per cui l’interruzione di un pannello potrebbe provocare la chiusura di tutta la stringa con notevoli cali di alimentazione ben piu’ alti del singolo pannello mancante. In questo caso, fortunatamente, non ci sono state conseguenze di questo tipo, per cui, al momento, la situazione sembrerebbe sotto controllo senza la richiesta di lavorazioni esterne per gli abitanti della stazione.

Concludendo, le ipotesi per la causa del foro rinvenuto in uno dei pannelli solare della ISS potrebbe essere stato provocato da un meteroide o anche da un detrito spaziale invisibile ai radar data la sua piccola dimensione. Solo per curiosita’, vi dico che tra l’8 e il 10 Maggio si svolgera’ a Roma la International Space Conference. Tra i diversi temi trattati non manchera’ certo quello sui detriti spaziali. Trattandosi di societa’ private, all’incontro parteciperanno anhce importanti agenzie assicurative mondiali, che dovranno mostrare i loro piani assicurativi con per scontri di questo tipo. Non pensate solo alla scienza pura, come sappiamo, molto piu’ spesso, gli oggetti in orbita intorno alla Terra sono di origine privata e utilizzati per gli scopi piu’ disparati, prima tra tutte le telecomunicazioni.

 

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

5 Mag

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.

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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.

Tanti auguri WWW

2 Mag

Dell’utilita’ della ricerca scientifica abbiamo parlato tante volte. In particolar modo, si e’ cercato di mettere in evidenza non solo le scoperte scientifiche, che spesso lasciano indifferenti molti non addetti ai lavori, ma soprattutto, le innovazioni in campo tecnologico e anche l’indotto economico che la ricerca puo’ apportare nella nostra societa’:

Perche’ la ricerca: scienza e tecnologia

Perche’ la ricerca: economia

Parlando di invenzioni e innovazioni sviluppate nell’ambito della ricerca e poi entrate di diritto nella vita di tutti i giorni, sicuramente il WEB, o meglio il World Wide Web, e’ quella piu’ conosciuta sia per origine che per attuale utilizzo.

Come sicuramente avrete letto su moltissimi giornali e siti internet, il 30 Aprile il WWW ha festeggiato i suoi primi 20 anni di vita. Per essere pignoli, non si parla di 20 anni di vita, ma di 20 anni di utilizzo pubblico.

Come e’ noto, il WWW venne sviluppato al CERN di Ginevra per facilitare lo scambio di file tra i ricercatori che operavano nei vari progetti. Dal momento che ho letto molte cose inesatte in giro per la rete, credo sia il caso di capire meglio alcuni concetti chiave ma soprattutto di ripercorrere le tappe che hanno portato all’utilizzo mondiale della “grande ragnatela”.

Spesso, si considerano come sinonimi “internet” e “www”, ovviamente sbagliando. Mentre internet e’ la grande rete che mette in connessione i computer di tutto il mondo, il WWW e’ un servizio della rete che consente di accedere a moltissimi contenuti attraverso pagine e navigando tramite i link presenti. Si parla di ragnatela perche’ i nodi che compongono il web sono collegati tra loro attraverso i collegamenti, formando un enorme ipertesto navigabile. Tutti questi servizi sono resi disponibili attraverso dei server che ospitano le pagine e a cui l’utente accede visitando i vari collegamenti.

Il primo server WEB della storia

Il primo server WEB della storia

Il web venne pensato da Tim Berners-Lee, un ricercatore del CERN, gia’ nel 1989. Lo stesso ricercatore racconta di aver avuto l’idea del web osservando il modo in cui un gruppo di ricercatori italiani scambiavano dati attraverso la linea telefonica e visualizzando le informazioni su terminali. Proprio da questo primitivo modo di scambio dei dati, Berners-Lee ebbe la sua idea, creare una ragnatela di connessioni per fare in modo che le informazioni fossero facilmente raggiungibili da tutti.

Proprio nel 1989, Berners-Lee presento’ il suo progetto e inizio’ a scrivere il codice necessario per realizzare la sua idea. Il 6 Agosto 1991 e’ il vero giorno della nascita del web. Proprio in questa data venne messo online il primo server web, chiamato NEXT, attraverso cui i ricercatori potevano scambiare informazioni.

Non pensate al web come lo conoscete adesso, si trattava di pagine statiche visualizzabili con il programma Conkeror, il primo browser della storia. Ecco un’immagine della prima pagina web in assoluto:

La prima pagina WWW della storia

La prima pagina WWW della storia

Attraverso i collegamenti ipertestuali era possibile navigare nelle pagine e anche capire come funzionava questa novita’ assoluta.

Nel giro di poco tempo, vennero create diverse pagine web caricate sul server, creando proprio la prima ragnatela tutta interna al CERN:

Uno screenshot delle pagine web del CERN

Uno screenshot delle pagine web del CERN

Dunque? Perche’ si parla di 30 Aprile 1993? Come detto, la data di collegamento del primo server e’ del 1991 e nei due anni successivi vennero create diverse pagine dal momento che i ricercatori cominciarono subito a sfruttare questo potente mezzo che semplificava notevolmente lo scambio di dati.

Proprio il successo del web, porto’ il CERN ad una decisione storica: il 30 Aprile 1993 il CERN decise di rendere pubblico l’utilizzo del web rinunciando a tutti i diritti d’autore. Questo e’ un esempio sublime di innovazione apportata dalla ricerca e donata al mondo intero. Oggi, ogni qual volta navigate in rete, attraverso pagine che divengono sempre piu’ complesse e interattive, state utilizzando proprio l’evoluzione di questa prima invenzione fatta al CERN. Come detto, rinunciando a qualsiasi diritto d’autore.

In un mondo come il nostro, in cui le grandi aziende di prodotti di alta tecnologia e di sviluppo software passano la maggior parte del tempo facendosi causa per la paternita’ di questo o quest’altro pezzo, forse si dovrebbe ricordare quanto avvenuto solo 20 anni fa.

Per festeggiare i 20 anni del WEB, il CERN ha deciso di ricaricare le prime storiche pagine sul suo sito in modo da mostrare a tutti cosa significasse navigare a quel tempo. Vi consiglio vivamente di visitare questo link e di fare un tuffo nei primi anni ’90:

CERN, WEB 1993

Oltre che per gli ovvi motivi di festeggiamento, il CERN ha deciso di creare un apposito progetto proprio per fare in modo che la storia di questa importante invenzione non vada persa. Come potete vedere, le pagine sono perfettamente navigabili e sono proprio costruite utilizzando i primi algoritmi implementati nel 1993.

Visto che proprio grazie a questa invenzione, oggi noi siamo qui a leggere questi articoli, non possiamo che fare gli auguri al web per i suoi primi 20 anni, o meglio 22 se partiamo dal 1991.

 

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

Uno sguardo ai materiali del futuro

27 Apr

In questi giorni, diversi giornali hanno pubblicato una notizia riguardante la scoperta di un nuovo materiale. La caratteristica principale, che tanto sta attirando attenzione, e’ l’estrema leggerezza unita alla notevole resistenza dei composti di questo materiale. Poiche’, leggendo in rete, ho visto tantissime imprecioni, credo sia interessante parlare di questa “scoperta”.

Il materiale in questione e’ il Grafene Aerogel. Ho messo “scoperta” tra virgolette, perche’, se proprio vogliamo essere precisi, questi materiali non vengono scoperti dal nulla, ma sono sintetizzati partendo da sostanze note. Il grafene aerogel e’ dunque stato “inventato” dai ricercatori della Zheijiang University ed e’ un materiale a base di carbonio.

Parliamo subito della sua caratteristica principale, la leggerezza. Il Grafene Aerogel rappresenta, ad oggi, il materiale meno denso in assoluto. Prima di questa invenzione, il record spettava all’Aerografite, con una densita’ di “ben” 0,2 mg/cm^3. Oggi, questo record e’ stato spazzato via dal Grafene Aerogel, con una densita’ di soli 0,16 mg/cm3.

Per darvi un’idea della leggerezza di questo materiale, vi mostro una foto molto interessante:

Dimostrazione della leggerezza del Grafene Aerogel

Dimostrazione della leggerezza del Grafene Aerogel

Come vedete, un blocchetto di Grafene Aerogel e’ talmente leggero da non piegare nemmeno la spiga in foto.

Anche se poco conosciuto dai non addetti ai lavori, negli ultimi anni e’ nato proprio un nuovo settore della tecnologia, interamente mirato alla sintetizzazione di nuovi materiali di questo tipo.

Cosa sarebbe il grafene aerogel?

Per prima cosa, analizziamo i singoli termini. Il grafene altro non e’ che un materiale formato da un singolo strato di atomi di carbonio. In questo senso, lo spessore del grafene e’ pari al diametro atomico. Il carbonio che compone il grafene e’ disposto in strutture esagonali ed e’ ottenuto in laboratorio partendo dalla grafite. Tutti questi composti, insieme anche al fullerene, al diamante e ai nanotubi, sono a base di atomi di carbonio, disposti in maniera diversa per formare un reticolo, come mostrato in questa immagine:

Diversi materiali ottenuti dal carbonio

Diversi materiali ottenuti dal carbonio

L’introduzione del grafene e’ risultata molto importante nella realizzazione di componenti elettronici estremamente piccoli e con caratteristiche elettriche non raggiungibili con le tecnologie standard.

Il termine aerogel, indica invece un materiale simile al gel, nel quale pero’ la fase liquida e’ stata sostituita con un gas. Il primo aerogel realizzato era a base di silicio, e presentava uan densita’ 1000 volte inferiore a quella del vetro. I comuni aerogel, a base di silicio, di allumina o altri elementi, trovano larghissima applicazione in diverse soluzioni industriali. Solo per darvi un’idea, gli utilizzi dell’aerogel vanno dall’isolamento termico fino all’uso nei cosmetici e nelle vernici come addensatori pasando anche per applicazioni spaziali nella studio della polvere cosmica. La foto seguente mostra proprio un ricercatore della NASA che mostra un pezzo di aerogel di Silicio:

Aerogel in un laboratorio della NASA

Aerogel in un laboratorio della NASA

Acnhe se puo’ sembrare un fotomontaggio, si tratta di una foto reale. Quello che vedete mostrato e’ un pezzo di aerogel con le sue straordinarie proprieta’ di leggerezza e trasparenza.

Vista la struttura degli aerogel, capite bene come nel caso del grafene questo termine sia utilizzato in realta’ a sproposito. Spesso, si utilizza il termine aerogel anche per indicare materiali a base di carbonio, come il Grafene Aerogel, nel quale moltissimi spazi sono riempiti di aria per ottenere ottime proprieta’ di leggerezza.

Detto questo, una domanda molto semplice che potrebbe essere fatta e’: “a cosa servirebbe il Grafene Aerogel?”

Forse stavate pensando che l’invenzione di questo materiale servisse solo per continuare la sfida tra centri di ricerca su chi preparava il materiale piu’ leggero. In realta’, non e’ cosi’.

Il grafene aerogel trovera’ spazio in moltissime applicazioni, anche di carattere ambientale.

Per prima cosa, questo materiale, proprio grazie alla sua struttura atomica, si comporta come una spugna, essendo in grado di catturare all’interno notevoli quantita’ di altre sostanze riempiendo gli interstizi occupati dall’aria. Per darvi qualche numero, un solo grammo di Grafene Aerogel riesce a trattenere fino a 70 grammi di materiali organici. Pensate ad un’applicazione molto utile: in uno scenario in cui ci sia un riversamento, ad esempio, di petrolio in mare, il grafene aerogel potrebbe essere utilizzato per assorbire gli oli molto rapidamente ripulendo la zona. Inoltre, date le sue proprieta’, basterebbe “spremere” la spugna per renderla di nuovo utilizzabile e recuperare anche il petrolio disperso.

Il grafene aerogel ha anche straordinarie proprieta’ elastiche. Ad uno sforzo di compressione, questo maeriale riesce ad assorbire fino a 900 volte il suo peso, tornando, in modo perfettamente elastico, alla forma originale. Questa caratteristica lo rende un ottimo candidato per applicazioni meccaniche avanzate.

Visto che ne abbiamo parlato introducendo la classifica dei materiali piu’ leggeri, anche l’aerografite trova spazio in importanti settori industriali. E’ in corso di studio la produzione di batterie basate su questo materiale e che consentiranno, a parita’ di peso, di ottenere durate molto maggiori, caratteristica fondamentale nell’utilizzo, ad esempio, nei veicoli elettrici. Inoltre, l’aerografite puo’ essere utilizzata per la preparazione di filtri molto efficienti per ripulire l’aria e l’acqua da inquinanti potenzialmente molto dannosi per l’essere umano.

Detto questo, capite molto bene l’importanza di questo genere di ricerche. Il continuo studio di nuovi materiali consente di rendere piu’ semplici svariate applicazioni e di ottenere caratteristiche del tutto impensabili con i materiali tradizionali. Come visto, parlando in generale di questi nuovi materiali, le applicazioni vanno dalla salvaguardia ambientale fino alla miniaturizzazione dell’elettronica. Inoltre, alcuni materiali, sviluppati proprio nell’ambito di questi progetti, consentono gia’ oggi di ottenere, ad esempio, transistor di dimensioni quasi atomiche, batterie basate su supercondensatori o anche microprocessori di dimensioni nanometriche. Sicuramente, quando pensiamo ad applicazioni che oggi potrebbero ancora sembrarci lontane nel tempo, dobbiamo pensare che saranno realizzate partendo da materiali di questo tipo.

 

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

Il futuro dell’eolico?

22 Apr

In questo articolo, vorrei tornare nuovamente a parlare di energie rinnovabili. Come sappiamo bene, il continuo aumento della richiesta di energia unita ovviamente al mantenimento e alla conservazione del nostro pianeta, impongono l’utilizzo anche di sorgenti rinnovabili. Quello che pero’ non dobbiamo mai dimenticare e’ che il nostro attuale stato dell’arte non rappresenta assolutamente un punto di arrivo. Le soluzioni disponibili oggi per lo sfruttamento delle sorgenti verdi, non sono ancora sufficienti e non consentono l’autosostentamento che sarebbe richiesto.

Di energie rinnovabili abbiamo parlato, ad esempio, in questi post:

Elezioni, promesse verdi e protocollo di Kyoto

Il futuro verde comincia da Masdar

Energia solare nel deserto

Pannelli, pannelli e pannelli

Mentre negli articoli precedenti ci siamo occupati principalmente di energia solare, in questo post vorrei parlare della seconda fonte per disponibilita’ che siamo in grado di sfruttare, l’energia eolica.

Come tutti sanno, lo sfruttamento dell’energia eolica avviene mediante delle enormi pale che vengono messe in moto dal vento e questa energia meccanica viene poi convertita in energia elettrica. Anche in Italia, abbiamo diverse installazioni di pale eoliche, soprattutto in quelle regioni dove la forza del vento e’ maggiore.

Quali sono i problemi principali delle pale eoliche?

Prima di tutto, come detto, si tratta di turbine molto grandi e che vengono installate su piloni molto alti. Come sostenuto anche da molti esperti, l’impatto ambientale di queste soluzioni e’ molto elevato. Detto in altri termini, le pale eoliche, secondo molti, “sono brutte”. Se ci pensate bene, molto spesso, infatti, queste pale rovinano il paesaggio, soprattutto perche’ vengono installate in vallate o comunque in zone isolate dove la natura e’ ancora dominante. Sapete perche’ vengono installate in questi punti e non all’interno dei centri abitati? Perche’ le pale, durante il normale funzionamento, hanno dei livelli di rumorosita’ molto elevati. Qualsiasi mezzo meccanico messo in movimento, produce necessariamente un rumore di fondo che, nel caso delle pale, e’ anche molto elevato. Proprio questo problema, rende inutilizzabili le pale all’interno dei centri abitati.

Dunque? Esiste una soluzione alternativa?

In questi ultimi tempi, e’ in fase di studio una soluzione alternativa che prevede lo sfruttamento dell’energia eolica senza apparentemente nessuna parte meccanica in movimento. Questa soluzione, chiamata Ewicon, sfrutta infatti una variazione del campo elettrico indotto dal vento per creare energia elettrica. Se volete, invece di convertire energia meccanica in elettrica, il nuovo sistema e’ direttamente basato su una vairazione di energia in forma elettrica per produrre corrente.

Come funziona Ewicon?

Anche se il discorso non e’ semplicissimo, cerchero’ di essere divulgativo mostrando il concetto di base sfruttato in questa soluzione.

Immaginate di avere due conduttori elettrici posti ad una certa distanza e caricati con segno opposto. In altre parole, potete vedere il sistema come le armature di un condensatore. Ora, nella regione di spazio tra i due conduttori si crea un campo elettrico. Se adesso mettete una carica singola all’interno del volume, dove si spostera’ questa? Se la carica e’ positiva, questa ovviamente si muovera’ verso l’elettrodo negativo, spinta dal campo elettrico. Bene, fin qui tutto normale. Se adesso pero’, la forza del vento spinge la carica in verso opposto, cioe’ porta la carica verso l’elettrodo dello stesso segno. L’accumulo di cariche sull’elettrodo provochera’ dunque una variazione della tensione che puo’ essere convertita in energia elettrica.

Questo e’ proprio il principio sfruttato da Ewicon.

Il sistema eolico, prevede due file di elettrodi di segno opposto distanti circa 40 cm tra loro. Nel sistema sono presenti una serie di ugelli che vaporizzano goccioline d’acqua caricate positivamente. Il vento spinge le goccioline di carica positiva verso l’elettrodo dello stesso segno, creando la variazione di campo elettrico. Questa tecnica e’ anche nota come Electrospraying ed in realta’ e’ stata proposta gia’ nel 1975. Ewicon, che sta per Electrostatic Wind Energy Converter, sfrutta proprio questo principio fisico per creare energia dal vento, ma senza mezzi meccanici in movimento.

Per meglio comprendere il principio di base, vi riporto anche un video del sistema:

come vedete, il tutto si basa sulla forza del vento in grado di spingere le gocce d’acqua  in verso opposto a quello determinato dal campo elettrico degli elettrodi.

Il primo prototipo di Ewicon e’ stato realizzato e posto di fronte alla facolta di ingegneria della Delft University:

Prototipo del sistema eolico davanti alla Delft University of Technology

Prototipo del sistema eolico davanti alla Delft University of Technology

Quali sono i vantaggi di questa soluzione? Prima di tutto, come visto, eliminando le parti in movimento, il sistema non soffre piu’ della rumorosita’ delle pale eoliche. In questo modo, il sistema Ewicon puo’ anche essere installato, come nel caso del prototipo, all’interno dei centri abitati. Inoltre, le diverse forme realizzabili consentono di integrare il sistema anche nelle architetture dei piu’ moderni centri urbani. Ad oggi, gia’ diverse soluzioni di design sono state proposte e pensate per adattarsi a molte capitali europee.

Quali sono gli svantaggi? Come potete capire, si tratta ancora di un sistema in forma di prototipo. Prima di tutto, per elettrizzare le goccioline d’acqua e’ necessaria un’energia di partenza. Al momento, questo problema e’ risolto integrando delle batteria all’interno di Ewicon. Se pero’ vogliamo pensare questi sistemi utilizzabili anche “off shore”, cioe’ in mare aperto, e’ impensabile andare di volta in volta a cambiare le batterie dei generatori.

Inoltre, l’acqua necessaria per il funzionamento, viene prelevata dall’umidita’ dell’aria. Questo rende il sistema non utilizzabile in luoghi dove l’umidita’ e’ troppo bassa. Come visto in uno degli articoli precedentemente riportati, uno degli sviluppi futuri, non solo per il solare ma anche per l’eolico, e’ la costruzione di impianti di grandi dimensioni in zone desertiche. In questo caso, il sistema non sarebbe utilizzabile a meno di collegare Ewicon ad una fonte idrica, cosa ugualmente non realizzabile in zone desertiche.

Altro problema non da poco e’ la miscela utilizzata. Nel prototipo visto, non viene utilizzata soltanto acqua, ma una miscela al 70% di acqua demineralizzata e 30% di etanolo.

Ovviamente, si tratta di problemi normali in un sistema in fase di prototipo. Per poter risolvere questi punti, sara’ ovviamente necessario lavorare ancora molto sul progetto e altresi’ investire capitali in questo genere di studi. Come detto all’inizio, ad oggi gia’ disponiamo di metodi per lo sfruttamento delle sorgenti rinnovabili, e proprio per questo dobbiamo utilizzarli. Questo pero’ non preclude lo studio di soluzioni alternative, come Ewicon o come il solare termodinamico, che in un futuro non troppo lontano potranno migliorare notevolmente l’efficienza di produzione energetica e risolvere anche gli altri problemi che ancora affliggono le attuali soluzioni.

 

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