AMORI BOTANICI: un viaggio emozionale con le piante nello spazio e nel tempo

foto loris pietrelli

Nonostante le piante siano parte della nostra vita quotidiana e dei luoghi dove viviamo, spesso vengono “ignorate” nelle loro complessità morfologica, strutturale e funzionale, ridotte troppo spesso ad una funzione estetica: espressione di colori e forme. Utili per approfondire le conoscenze del “regno vegetale”, gli Orti Botanici ed i Giardini storici possono essere considerati musei viventi ed intriganti laboratori multidisciplinari. Questi luoghi, poco frequentati purtroppo, rappresentano strumenti d’indiscusso valore per la promozione e la diffusione della cultura scientifica, ma sono anche luoghi privilegiati per conoscere la Flora d’Italia (circa 8.000 specie).

Amori Botanici, questo il titolo della mostra realizzata nell’ambito di Florintesa – progetto finanziato dal MIUR e coordinato da ENEA con il Forum Plinianum e la Società Botanica Italiana – che verrà presentata per la prima volta al pubblico in occasione del Convegno “Theatrum florae. Il ruolo di orti botanici e giardini storici per lo studio, la salvaguardia e la divulgazione di conoscenze sulla Flora d’Italia”. La mostra è articolata in varie sessioni: un percorso emozionale che accompagna il pubblico alla scoperta del mondo vegetale. La mostra, prevista per il 23 gennaio presso l’Accademia Nazionale dei Lincei, rappresenta il tentativo per affascinare, incuriosire, appassionare quanti sono ancora estranei al mondo vegetale e per suggerire una modalità diversa di osservare le piante. Da esse riceviamo prima di tutto l’ossigeno per vivere e poi tutto l’insieme dei beni e dei servizi ecosistemici. L’insieme appunto dei “Doni senza pretese” come sono stati definiti nella mostra. Un’intera sessione è dedicata alla flora d’Italia, il “nostro tesoro” che contiene 7293 specie, 600 generi e 178 famiglie. Questa ricchezza da sempre contribuisce alla bellezza dei paesaggi del nostro Paese determinando una straordinarietà di ambienti e di habitat e rappresenta una fonte d’ispirazione per artisti e poeti…nonché collegamento al territorio nel quale si è nati e cresciuti, in altre parole il nostro habitat.

UN CONSIGLIO PER UN GIOVANE E VALENTE AMICO

Tempo fa ho scritto qualcosa riguardo il polistirolo espanso (PSE) e la sua rara presenza nella lista delle plastiche destinate alla raccolta differenziata (link). Il motivo di quest’assenza risiede nella bassa densità del PSE (15-20 kg/m3) che ne rende insostenibile il trasporto. Esistono poche apparecchiature sviluppate per riciclare il PSE e quelle esistenti lo frantumano fino ad ottenere singole palline da ricompattare per trasformarle in nuove lastre utilizzabili come coibente nell’edilizia. Durante lo svolgimento di una tesi sperimentale, svolta in ENEA e interamente dedicata al problema del PSE, abbiamo provato a scioglierlo per ridurne il volume. Sono stati utilizzati vari solventi, fra cui alcuni di origine naturale, che hanno consentito di solubilizzare oltre 1kg di PSE per litro di solvente! La cosa si fa ancora più interessante se si considera il recupero ed il riciclaggio del solvente. Utilizzando questo processo, è possibile abbattere i costi di trasporto (1/30) e riciclare un polimero uguale, in termini di proprietà meccaniche e di pesi molecolari, a quello originario.

Ormai Francesco, lo studente che ha svolto la tesi sul PSE, si è laureato, anche brillantemente poiché ha preso la lode, e quindi a breve s’incamminerà verso un percorso professionale ricco d’incognite, soprattutto in questo interminabile periodo di crisi. Quanto sarebbe bello, oltre che giusto, se il lavoro svolto durante la sua tesi si trasformasse in un’attività imprenditoriale innovativa. Nel nostro paese sono utilizzati annualmente circa 8.5 milioni di metri cubi di PSE e solo una minima parte viene riciclata. In un Paese normale questa iniziativa dovrebbe essere la benvenuta e incoraggiare qualche imprenditore, ma non è così.

La ricerca, malgrado le difficoltà, prosegue con l’entusiasmo di questi tesisti convinti di fare qualcosa d’importante, di dare un contributo, anche piccolo ma originale, al progresso tecnologico di questo Paese. La realtà è un’altra e la certezza diventa illusione.

Che consiglio dareste ai tanti Francesco che ogni anno si laureano sviluppando buone idee progettuali?

VIVRESTI IN UNA CABINA TELEFONICA?

canale monterano, foto loris pietrelliSi stima che ogni giorno nel pianeta siano macellati circa un milione di bovini: in termini “umani” è come se una città grande come Torino sparisse ogni giorno. Non è facile dare un “peso” ambientale all’enorme quantità di esseri viventi che nasce, viene allevata ed infine uccisa per produrre cibo che, dopo un passaggio nei supermercati, finisce nei nostri piatti.

Un bovino adulto è lungo circa 2 metri e largo circa 80 cm pertanto avrebbe bisogno di almeno 1.6 m2 solo per stare in piedi nell’allevamento ed almeno 3.5 m2 per girarsi, senza alzare la coda e, soprattutto, spostandosi facendo piccoli passi laterali! In altre parole è come se una persona fosse costretta a vivere la sua esistenza in una cabina telefonica.

Secondo i regolamenti comunitari, per i bovini di oltre 2 anni e per le vacche da latte al pascolo, la superficie minima necessaria per garantire un’adeguata qualità di vita è pari a circa 0.5 ettari/animale. La FAO nel 2007 stimava che nel mondo venissero allevati circa 1.3 miliardi di bovini (7 milioni in Italia). Pertanto per allevare l’intero popolo bovino avremmo bisogno di almeno 9 milioni di km2, ovvero il 6% delle terre emerse (150 milioni di km2). Tanto per avere un’idea, l’Australia ha una superficie di circa 8 milioni di km2.

E tutti gli altri animali allevati? Sempre secondo la FAO e sempre nel 2007, fra volatili, conigli, pecore, cavalli, maiali, etc. sembra che fossero 24.3 miliardi gli animali allevati: che spazio concedere a questo sterminato esercito di esseri viventi?

Dal punto di vista energetico, questa enorme massa di animali consuma una quantità di cibo gigantesca: ad esempio oltre il 70% del territorio agricolo europeo è utilizzato per produrre alimenti destinati agli animali allevati. Il settimanale Newsweek ha calcolato che per produrre 5 kg di carne bovina occorre tanta acqua quanta ne consuma una famiglia media in un anno: 500.000 litri. Bovini e suini, inoltre, producono tre volte la quantità di rifiuto organico prodotto dall’uomo.

Esiste, pertanto, una seria preoccupazione nei riguardi dell’impatto dell’allevamento industriale sull’utilizzo delle terre coltivabili e, ovviamente, sulla effettive necessità alimentari della popolazione (umana). I problemi infatti sono molteplici (ambientali, etici, economici e di salute) e di non facile soluzione a meno che non si rivedano le nostre abitudini alimentari.

Riciclaggio della carta: fra 10 anni non ci saranno più quotidiani

L’ultima conferenza euroquotidianipea sul riciclaggio della carta ha messo in evidenza quanto sia cambiato il mondo della carta stampata negli ultimi decenni. Ad esempio, gli Stati Uniti fino al 2006, ogni anno, destinavano alla stampa dei quotidiani circa 7 milioni di tonnellate di carta, nel 2011 poco più di 3 milioni di tonnellate. Un mondo che sta lentamente scomparendo: fra pochi anni non verranno più stampati quotidiani. Si stima che le rotative si fermeranno nel 2017 negli USA, nel 2019 in UK, nel 2020 in Canada, nel 2022 in Australia, nel 2024 in Spagna, nel 2027 in Italia, nel 2029 in Francia, nel 2031 in Cina, nel 2040 nel Pianeta non verrà più stampato un quotidiano (rif. Futureexploration.net).

Nell’industria della carta, solo il tanto criticato settore del packaging presenta prospettive economiche ottimistiche malgrado la crisi economica che pervade ampie Regioni del Pianeta.

Alcuni problemi legati ai nuovi materiali riducono, attualmente, la possibilità di riciclo della carta: nuove tecnologie di stampa e nuovi inchiostri, aumento di materiali estranei accoppiati alla carta, la “stickermania” che introduce fastidiosi collanti nel flusso di carta da riciclare ed infine la difficoltà di separazione fra carte di colore differente (sembra che la separazione bianco/marrone sia particolarmente difficoltosa).

Il riciclaggio della carta nel mondo è aumentato costantemente dagli anni 90 (35%) al 2011 (60%) ma, secondo gli esperti questo trend non può andare oltre perché il mercato è saturo. Esiste inoltre lo stretto rapporto fra il mercato della carta riciclata e la sua scarsa qualità associata, peraltro, agli alti costi di trattamento finalizzato al recupero. Certamente il miglioramento dei sistemi di separazione delle singole componenti di rifiuti ha contribuito a migliorare la qualità del prodotto riciclato, anche se, come è stato sottolineato, rimane il basso grado di innovazione tecnologica che caratterizza il settore del riciclaggio della carta.

Fra le previsioni di estinzione del quotidiano cartaceo nei vari paesi del Pianeta, spicca un dato, secondo me rilevante: nei paesi che vantano una tradizione storica e culturale più antica (Francia, Italia, Grecia, Giappone, Austria, Germania e Cina) e che non sono certamente meno avanzati tecnologicamente, è prevista una maggiore resistenza ad abbandonare questo importante oggetto della comunicazione. Unica eccezione l’Inghilterra, logicamente più affine agli USA. Motivo? Maggiore dimestichezza con le nuove tecnologie da parte dei paesi “nuovi” emergenti? Maggiore pragmatismo dei paesi in lingua inglese? Sarebbe interessante capirne i motivi: si accettano commenti in proposito.

….e gli studenti presero tastiera e mouse per fare proposte.

Non è vero che i ventenni di oggi sono senza interessi, dediti al consumo infruttuoso del loro tempo. Non è vero che non hanno obiettivi ed aspettative: li hanno, eccome! Probabilmente siamo noi “anziani” che glieli abbiamo sottratti imponendo valori che hanno a che fare con il rigonfiamento del portafoglio. In questo modello di società purtroppo siamo quello che guadagniamo e spesso non importa nemmeno come. Ricordate il film di Monicelli, il Marchese del grillo? Io so io e voi non siete un ca…..

Questa introduzione, un po’ amara,  per raccontare come gli studenti, se stimolati, sanno reagire con le loro idee e, soprattutto, con il loro entusiasmo giovanile. Ecco, quindi, che a fronte di una richiesta specifica, estesa a tutti i cittadini europei, di contribuire alla stesura di un libro verde sulla plastica, gli studenti del corso sull’Uso e la sostenibilità dei materiali polimerici (corso di laurea in Chimica Industriale dell’Università degli studi di Roma La Sapienza), reagiscono come possono fare solo ragazzi con delle prospettive di crescita. Ecco la reazione: hanno preso carta e penna o meglio, tastiera e mouse, per lavorare alla stesura di un documento che riassuma idee e suggerimenti per rivedere le politiche europee di gestione dei rifiuti originati dall’uso dei materiali polimerici.  Un contributo da parte di chi si sente coinvolto sia come cittadino sia come studente che sta imparando qualcosa sulla chimica industriale ed il suo ruolo nella società. Sicuramente un piccolo contributo, un contributo, però, importante perché viene da occhi senza i filtri, spesso ingombranti, dei portatori di interesse. Occhi che guardano alla sostanza e non alla forma che spesso la convenzione ci impone.

Fra i tanti suggerimenti che stanno emergendo dal confronto in aula, la cosa che più mi ha colpito è stata l’intransigenza nei confronti di comportamenti/atteggiamenti che contrastano con il vivere in una comunità. Niente giustificazioni, niente se e niente ma. Basta con l’italico tengo famiglia!

Che dire, ben venga una generazione di italo-europei consapevoli del proprio valore. In fin dei conti il rispetto delle regole va a vantaggio soprattutto di chi deve far conto solo sulle proprie capacità, sulla professionalità acquisita con dedizione e sacrificio.

La sostenibilità della plastica: finalmente ci si pone il problema


E’ curioso come a volte gli avvenimenti si associno, quasi a voler convalidare l’opportunità di intraprendere un percorso anzichè un altro. Nei giorni in cui ho avviato il mio corso sull’Uso e sostenibilità dei materiali polimerici per gli studenti di Chimica Industriale dell’Università La Sapienza di Roma, l’Unione Europea comincia a pensare seriamente a come avviare una strategia europea per i rifiuti di plastica nell’ambiente. In particolare l’UE sta pensando ad un libro verde sull’argomento plastiche.

Ma di cosa stiamo parlando? Stiamo parlando di una produzione globale pari a 250 milioni di tonnellate nel 2011 di cui oltre 60 solo in Europa, stiamo parlando di oltre 25 milioni di tonnellate di materiali polimerici trovati nei rifiuti prodotti in Europa, stiamo parlando, infine, di circa 60.000 imprese europee con un fatturato che supera i 300 Mld di euro.

Lo sviluppo dei materiali polimerici ha mutato in maniera sensibile il mondo dei materiali di uso quotidiano. Ormai ci vestiamo con polimeri, mangiamo polisaccaridi, montiamo protesi di polietilene, usiamo farmaci incapsulati in materiali polimerici che garantiscono il lento rilascio del principio attivo. Tutto ciò che tocchiamo ha, in qualche modo, a che fare con il mondo delle plastiche. I polimeri hanno avuto e continuano ad avere anche una funzione sociale visto che rendono accessibili, a buon mercato, oggetti che una volta erano a disposizione solo dei ceti sociali più abbienti. Materiali tradizionali come lana, seta, alcuni metalli e legno sono stati rimpiazzati senza rimpiangerli, anzi, in alcuni casi si ottengono prestazioni migliori. La sostituzione di alcuni materiali con i polimeri ha anche avuto, quindi, la funzione di salvaguardare alcune risorse naturali. Lo sviluppo ed il successo dei materiali polimerici è dovuto soprattutto al fatto che la materia prima è di origine petrolchimica. Il petrolio è sempre stato relativamente abbondante ed a buon mercato, inoltre, l’industria delle plastiche non compete, in termini quantitativi, con l’industria energetica perché solo una minima frazione del petrolio estratto (4%) entra nel ciclo produttivo dei polimeri.

I polimeri possono essere ottenuti con processi semplici che garantiscono, oltretutto, una elevata variabilità di sostanze e la produzione di materiali dalle caratteristiche estremamente riproducibili, requisito fondamentale per alcuni settori tecnologicamente avanzati.

Le materie plastiche hanno invaso il mondo e, vista l’estensione dell’inquinamento, potremmo dire che il genere umano ha perso il controllo. Troviamo materiali polimerici ovunque, li usiamo con enormi vantaggi e spesso senza saperlo. Le proprietà meccaniche di molti polimeri ad alto peso molecolare, legata alla economicità degli oggetti che ne derivano ha consentito che il pianeta fosse invaso dalla plastica (vedi ad esempio il Pacific Trash Vortex). Soprattutto l’economicità ha ampliato a dismisura il mercato per cui è possibile, ad esempio, trovare sacchetti nei giardini pubblici di città grandi e piccole, come in piena foresta amazzonica. Bisogna poi aggiungere lo scarso senso civico delle popolazioni maggiormente industrializzate e l’inconsapevolezza di chi vive nei posti più isolati del terzo mondo. Questa dispersione rappresenta un problema di cui tutti ci lamentiamo ma che, allo stesso tempo, contribuiamo ad alimentare.

SEMPLICEMENTE GENIALE 2

L’aquilone “energetico” ha suscitato interesse e precisazioni, pertanto mi è sembrato opportuno aggiungere qualche dettaglio attinto dal sito www.kitegen.com,  giunto come commento al primo articolo (Edd) oppure inoltrato tramite e-mail dall’ing. G. Ozenda che mi ha fornito anche la foto qui accanto.

Innanzi tutto qualche dato sul vento in quota perché già ad 800 m  raggiunge una velocità di 7,2 m/s ovvero quasi il doppio rispetto a quella utilizzata dalle torri eoliche. Questa velocità comporta però una potenza specifica di 205 W/m2, ovvero 4 volte quella ottenibile con le torri eoliche poste a circa 80 m (58 W/m2). Questo significa che ogni punto della superficie terrestre, a 800 metri sulla propria verticale, con una centrale Kite Gen, potrebbe attingere ad una potenza specifica del vento sufficiente per la produzione di energia (PULITA).

Per quanto riguarda i materiali, l’ala è costruita in kevlar, una fibra con alte prestazioni meccaniche brevettata dalla DuPont nel 1973 che deriva da una reazione di polimerizzazione fra una diammina (gruppi -NH2) aromatica ed il cloruro dell’acido tereftalico. Questo materiale arriva ad avere una resistenza meccanica maggiore 15 volte rispetto ad un acciaio. Non è un caso che questa resina sia impiegata per farne giubbotti antiproiettile.

Le funi invece sono fatte in polietilene ad altissimo peso molecolare (compreso fra 2-6 milioni) noto come DYNEEMA o Ultra-high-molecular-weight polyethylene (UHMWPE) ed anche questo polimero viene utilizzato per proteggersi da una pioggia di ….. proiettili. L’UHMWPE ha infatti una resistenza addirittura più alta del Kevlar!

I cavi di trazione non sono “fili elettrici” ( la corrente elettrica viene prodotta da generatori al suolo, non in quota ) inoltre le funi, dotate di altissima resistenza meccanica e non conduttrice, non consentono l’accumulo del ghiaccio perché quando sono sottoposte a trazioni cicliche di decine di tonnellate si deformano e frantumano le formazioni di ghiaccio sul nascere. Dette sollecitazioni, inoltre, alzano la temperatura della fune di oltre una decina di gradi per l’attrito interno alle fibre.  Ribadisco il concetto: semplicemente geniale! L’unico dubbio che ho, piccolissimo e relativamente ai materiali, riguarda la possibile degradazione del kevlar da parte dei raggi UV prodotti dal sole che potrebbero avere “vita facile” con i numerosi doppi legami e gruppi carbonilici (C=O) presenti nel polimero: andrò a verificare in letteratura.

E’ possibile comunque visitare il cantiere di Sommariva Perno ( CN ) dove è stato allestito il prototipo da 3MW e colloquiare con i progettisti per conoscere qualunque dettaglio concettuale ed impiantistico.

PLASTICA AD….. OROLOGERIA!

Nel nostro mondo di consumatori moderni, idealisti e sensibili alle tematiche ambientali, vorremmo che gli oggetti costruiti con materiali polimerici mantenessero, nel tempo, le loro caratteristiche inalterate. Vorremmo che tali materiali conservassero, quindi, la vivacità dei colori, la loro resistenza e la loro forma quando sottoposti a sollecitazioni quali calore, umidità, luce o agenti aggressivi come acidi, basi o gas. Pensate al loro impiego nell’arte, nell’ambito della medicina estetica o nella costruzione di protesi.

Quando questi oggetti sono giunti a fine vita, invece, vorremmo che i processi di degradazione fossero talmente veloci ed efficaci da far sparire ogni traccia di quanto dismesso, preferibilmente attraverso processi di mineralizzazione naturali .

I processi di degradazione indotti dall’ambiente sono lenti e tutti sono suscettibili a cambiamenti determinati da degradazioni termiche, fotocatalitiche, ossidative o idrolisi. La biodegradazione di quasi tutti i polimeri segue una sequenza in cui il polimero prima riduce il suo peso molecolare, poi viene convertito in monomeri ed infine i monomeri sono mineralizzati.

E’ importante sottolineare che molti dei polimeri di origine sintetica sono refrattari alla biodegradazione e ciò permette il loro impiego in settori molto particolari (medicina, aereonautica, robotica, etc) ma al tempo stesso ne rende difficile lo smaltimento: il polistirolo espanso può durare centinaia di anni.

Una risposta concreta al riciclaggio dei materiali polimerici è “costruire” la degradabilità già nella fase di progettazione del prodotto. Progettare un polimero che garantisca la degradazione permette anche il recupero dei monomeri e quindi il loro completo riciclaggio a tutto vantaggio della salvaguardia delle materie prime. In sostanza lo scopo è quello di controllare o modificare la perdita delle caratteristiche meccaniche  o la degradazione riducendo il numero di legami fra le catene polimeriche ad esempio mediante la distruzione dei legami idrogeno o la rottura dei legami. Ovviamente è di fondamentale importanza saper governare tempi e modalità dei meccanismi di degradazione.

Questa è l’idea a cui stanno lavorando, già da tempo, alcuni ricercatori. Per quanto mi riguarda qui in ENEA ho avviato un’attività per il recupero di materiali polimerici basato anche sull’individuazione del “tallone di Achille” del polimero: vi terrò informati.

SEMPLICEMENTE GENIALE!

I rifiuti questa volta non c’entrano, o meglio lo smantellamento di una centrale ad aquiloni certamente non creerà problemi alle future generazioni. Come in un racconto partorito dalla fantasia di J. Verne l’idea nascosta dietro il progetto sembra un sogno. Eppure il prototipo è lì, è osservabile e produce energia.   Potremmo definire il progetto come una evoluzione delle centrali eoliche, un sistema per imbrigliare il vento ad alta quota.

La Terra è avvolta da due strati ventosi (venti geostrofici), estesi da 500 a 10.000 metri di altitudine e larghi 4-5.000 km: uno di questi passa sopra l’Europa. L’enorme quantità di energia di tale flusso eolico (con una potenza media di 2 kW\m³) può essere trasformata in energia elettrica da un generatore accoppiato ad argani mossi, tramite cavi sottili ad alta resistenza, da un profilo alare ( kite o “aquilone” ) che, trascinato dal vento, sale e scende fra 800 e 1600 m di quota ed i cui movimenti sono controllati automaticamente da sensori elettronici e computer con un software appropriato. Durante la fase di trazione, l’aquilone vola verso l’alto tirando due funi avvolte intorno ad una coppia di tamburi fissati a terra facendoli ruotare: il generatore calettato sul loro asse produce quindi corrente. Terminata la salita, l’aquilone viene riportato ad una quota inferiore riavvolgendo asimmetricamente le funi  grazie all’azione del motore elettrico coassiale al generatore. L’energia spesa per questa fase è molto minore di quella generata nella precedente e quindi il sistema è estremamente vantaggioso (info su www.kitegen.eu). Un prototipo da 3 MW è in corso di costruzione presso Sommariva Perno, vicino Bra ( CN ).

L’evoluzione prevista del modello sarà una sorta di “giostra” avente un diametro di circa 1.600 m con “aquiloni” in grado produrre 1 GW di potenza per circa 7000 ore/anno: tale impianto ha un costo stimato di 450 milioni di euro contro 2,5 miliardi per la costruzione di una centrale nucleare ai quali vanno aggiunti i costi di stoccaggio/smaltimento delle scorie.

Un impianto del genere avrebbe anche una valenza estetica non trascurabile! mi tornano in mente i colori del cielo di Kabul durante le battaglie fra aquiloni descritte nel romanzo Il Cacciatore di aquiloni

L’ATROCE DUBBIO

Si stima che in Italia, la produzione annuale pro capite di rifiuti hi-tech sia di circa 14 kg/abitante (pari al 3-4% della produzione di RSU) per un totale di oltre 800.000 t distribuite sull’intero territorio nazionale e del quale solo una parte (meno di 300.000 t) viene gestita correttamente. Il trattamento di questi rifiuti, finalizzato al recupero selettivo dei metalli, permette il riciclaggio di materie prime importanti per la nostra crescita economica.

In questi giorni ho avuto la conferma analitica che il processo che abbiamo messo a punto presso l’ENEA permette di recuperare rame (prezzo: 8300 USD/ton), stagno (22200 USD/ton) e piombo (2300 USD/ton) allo stato puro. In particolare abbiamo recuperato 300 g/kg di rame, 65 g/gk di stagno e 24 g/kg di piombo per un valore di circa 4000 USD/ton schede. Solo per estrarre i  300 kg di rame contenuti in una tonnellata di schede elettroniche occorrerebbe trattare circa 60 tonnellate di roccia. Questo dimostra che:

  • nei RAEE non esiste solo l’oro, altri metalli hanno un valore economico rilevante;
  • si può avere la sostenibilità economica salvaguardando l’ambiente;
  • la ricerca rappresenta il traino per lo sviluppo di un paese;
  • abbiamo bisogno di affrontare i problemi in modo sistemico.

I costi di investimento sono ridotti e l’ammortamento breve, le autorizzazioni lunghe e laboriose: se avessi un po’ di soldi (e fegato) farei un impianto, ma converrebbe farlo in Italia?