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Guido Barone » 1.Energia da combustibili fossili, sintetici e rinnovabili


Presentazione

Questa lezione serve da introduzione alla presentazione sia dei combustibili fossili che sintetici e rinnovabili e riguarda l’inquinamento ambientale dovuto a tutti i processi di combustione, distinguendolo da altri tipi di impatto dovuti a trasformazioni del territorio e che non comportano direttamente inquinamento. Alcune slide sono dedicate al problema della sostenibilità ambientale e ai danni invece alla salute. Infine una slide è dedicata ai consumi e fabbisogni energetici attuali e futuri.

Obiettivi
Familiarizzarsi con i problemi energetici acquisendo le definizioni di inquinamento nelle sue varie forme (chimico, fisico, biologico etc.), di impatto ambientale, di sostenibilità. In particolare viene messo a fuoco il problema dell’inquinamento atmosferico. Si vuole infine organizzare un quadro logico sulle statistiche delle produzioni energetiche e sui prevedibili bisogni futuri.

Impatto ambientale delle tecnologie energetiche – Inquinamento

Inquinamento (definizioni)
L’inquinamento può essere definito come l’alterazione dell’ambiente naturale da parte dell’uomo, mediante l’introduzione di quantitativi di sostanze, manufatti, rifiuti ed energia nelle sue più varie forme (calore, radiazioni, vibrazioni meccaniche etc.), capaci di causare danno o rischio per la salute umana, pericolo per le specie utili, danno agli ecosistemi, in particolare ai boschi e alle foreste, degrado dei monumenti e delle opere d’arte. L’inquinamento è quindi l’insieme di quelle azioni che interferiscono con gli usi legittimi dell’ambiente da parte dell’umanità. L’inquinamento può essere chimico (proveniente dall’estrazione, dal trasporto e dal trattamento delle materie prime minerali e fossili e delle sostanze organiche naturali, portate queste ultime ad elevati e perciò pericolosi livelli di concentrazione nei processi di purificazione, nonché dalle emissioni quali fumi e scarichi liquidi e dai depositi di scarti e residui di lavorazione delle industrie non soltanto chimico-farmaceutico, dalle emissioni del traffico terrestre, aereo e navale, dalle emissioni delle centrali termoelettriche e del riscaldamento civile ed industriale), fotochimico (che riguarda trasformazioni ulteriori degli inquinanti chimici primari, stimolate o potenziate dalla radiazione solare), biologico (rifiuti organici, deiezioni umane ed animali, scarti delle industrie agroalimentari, zootecniche e conciarie, rifiuti ospedalieri), fisico (termico, sonoro, da radiazioni ionizzanti, soprattutto quelle dovute alla presenza di radionuclidi dispersi nell’atmosfera o nelle acque e quindi nella catena alimentare).

Approfondimento: Impatto ambientale delle tecnologie energetiche – Inquinamento.

Esempio: Impatto ambientale delle tecnologie energetiche – Inquinamento. Altri tipi di impatto sull’ambiente.

Impatto ambientale delle tecnologie energetiche – Inquinamento

Inquinamento (definizioni)
Con il crescere esplosivo della popolazione umana non c’è più lembo di terra o distesa d’acqua immune dall’inquinamento. In passato si potevano individuare fenomeni ristretti ad aree particolari (inquinamento atmosferico dovuto alle emissioni del riscaldamento civile o alle attività industriali: smog di Londra, atmosfera inquinata di Detroit; oppure avvelenamento di alcuni fiumi e laghi per gli scarichi delle concerie, delle industrie galvanoplastiche, etc). L’inurbamento crescente e lo sviluppo del traffico automobilistico privato non risparmiano più l’atmosfera di nessuna città o paese; gli scarichi industriali e i rifiuti tossici avvelenano sempre più le acque interne, quelle costiere e persino quelle marine ed oceaniche; la crescente meccanizzazione e industrializzazione dell’agricoltura, le campagne di disinfestazione delle aree agricole e dei magazzini e mezzi di trasporto delle derrate alimentari, effettuate per prevenire l’attacco dei parassiti e aumentare la produttività della terra e vincere quindi la lotta contro la fame e le carestie, introducono quantità di sostanze tossiche che la natura non riesce più a “metabolizzare” trasformandole in prodotti inoffensivi per l’uomo; la produzione di rifiuti industriali e civili, sia in forma di effluenti liquidi che di scarti solidi sta mettendo a dura prova le capacità delle autorità locali di far fronte ai problemi ambientali che ne conseguono, di programmare lo sviluppo e di controllare le attività illegittime o criminali.

Riduzione dell’inquinamento e sviluppo sostenibile

L’inquinamento, come tutte le conseguenze delle attività umane, non è eliminabile, ma lo si può limitare o prevenire con opportune normative o lo si può contrastare con interventi a posteriori. Una politica di prevenzione deve sempre fare i conti con le necessità economiche della produzione in un regime di mercato e di concorrenza internazionale sempre più spinta. Ma in tutti i paesi più avanzati, in particolare in quelli di cultura europea, l’affermarsi di una consapevolezza ambientale presso un’elevata percentuale di cittadini sta contribuendo sempre più al rispetto dei valori umani fondamentali che comprendono il diritto alla salute e ad una buona qualità della vita. Si sta affermando il principio dello “sviluppo sostenibile”, anche se questo concetto viene utilizzato spesso in maniera distorta. Al riguardo sono invece esemplari, nel loro equilibrio e raziocinio, le affermazioni contenute nel Rapporto Brundtland (dal nome del Ministro svedese segretaria della commissione istituita dall’ONU) di cui se ne riporta solo una: “si deve perseguire uno sviluppo che garantisca che il benessere non diminuisca nel tempo; non bisogna cioè compromettere le possibilità delle generazioni future; si deve lasciare ad esse una riserva di beni capitali, naturali e prodotti dall’uomo non inferiore complessivamente a quella attualmente disponibile; è possibile quindi tollerare un degrado ambientale controllato e un consumo delle risorse non rinnovabili, se il capitale di beni, conoscenze, infrastrutture, organizzazioni sociali, istituzioni prodotte o promosse dall’uomo possa compensare la perdita di risorse e di beni ambientali.”

Approfondimento: Riduzione dell’inquinamento e sviluppo sostenibile.

L’inquinamento e la salute

Le conseguenze dell’inquinamento sulla salute del corpo umano non sono ancora completamente accertate. Si distingue tra tossicità, cioè capacità di arrecare danno grave alla salute o avvelenamento anche a seguito di accumulo nel tempo, mutagenicità, cioè capacità di danneggiare i meccanismi di duplicazione cellulare o predisponendo l’organismo o provocando direttamente malattie degenerative (tumori, cancro, etc.) oppure di alterare la trasmissione dei caratteri ereditari, causando malattie genetiche anche in generazioni successive, e teratogenicità, cioè capacità di provocare malformazioni e mortalità perinatale (fetale e/o della prima infanzia). Si definisce infine cancerogenicità la comprovata capacità di far insorgere tumori in animali da laboratorio. Soltanto da poco si è cominciato a capire che varie forme di inquinamento possono operare sinergicamente rafforzando l’azione degli agenti patogeni e amplificando le conseguenze delle condizioni di stress alla base di moltissime malattie definite psicosomatiche. A loro volta gli stati depressivi e ansiogeni prodotti dalla “velocità” e dallo stile di vita dei grandi agglomerati urbani possono incidere sul sistema immunitario abbassandone le difese e predisponendo l’organismo ad ammalarsi più facilmente. Lo stesso sviluppo intellettivo dei bambini e degli adolescenti ne può soffrire gravemente. I meccanismi biomolecolari che determinano queste reciproche connessioni stanno cominciando a chiarirsi.

Inquinamento atmosferico da traffico e da riscaldamento civile e industriale. Inquinamento da industrie chimiche, manifatturiere e da imprese di servizio.

L’inquinamento atmosferico che oggi affligge i grandi agglomerati urbani e industrializzati ha attraversato una radicale trasformazione negli ultimi decenni.
Di contro ad un inquinamento caratterizzato dall’indiscriminata emissione di fumi e vapori insalubri della grande industria ottocentesca e della prima metà del secolo, a cui si aggiungeva nei paesi nordici l’uso del carbone per il riscaldamento, si è sviluppata una legislazione sempre più restrittiva che ha obbligato le stesse industrie (chimiche, meccaniche, siderurgiche etc.) a rinnovare gli impianti o a dotarli di sistemi di riduzione o abbattimento totale del particolato. La resistenza delle aziende ha portato in anni passati a gravi inquinamenti atmosferici che hanno caratterizzato negativamente la vita di diverse cittadine italiane ad alta concentrazione industriale (Marghera, Priolo, Gela etc.). Anche Napoli è stata limitatamente investita per anni dalla polvere del grande cementificio di Bagnoli, oggi dismesso, prima che si provvedesse ad un radicale sistema di abbattimento delle polveri stesse.

Inquinamento atmosferico da traffico e da riscaldamento civile e industriale. Inquinamento da industrie chimiche, manifatturiere e da imprese di servizio.

Oggi la situazione in molte città del mondo industrializzato è cambiata, in parte per le migliori tecnologie impiegate, in parte per l’allontanamento di molte industrie verso zone meno abitate e per il trasferimento in paesi esteri con mano d’opera a più basso costo, in parte per la chiusura di moltissime fabbriche a causa della crisi internazionale.
D’altra parte si è sviluppato sempre più un traffico autoveicolare sia urbano (auto private), sia extraurbano (camion, autoarticolati e ancora auto private) che investe le autostrade e le principali strade di comunicazione. La diffusione degli inquinanti prodotti da questo traffico finisce per investire sia cittadine e piccoli paesi attraversati o sfiorati da questo traffico, sia larghi tratti di campagna o di bosco. Lo stesso inquinamento atmosferico urbano può andare ad investire il territorio circostante a causa del regime locale dei venti.
Il cambiamento nello stile di vita dei paesi industrializzati ha impostato un uso anche eccessivo del riscaldamento civile (a nafta o a metano, domestico o per uffici) anche in zone dove potrebbe essere più limitato. Al tempo stesso la sostenibilità delle complesse società moderne, ma soprattutto la corsa allo spreco e alla esibizione di gadgets e di costosi “status symbol”, così come la concorrenza spietata, l’innovazione per l’innovazione da essa sollecitata, hanno portato ad un livello di consumi energetici pro capite e assoluti sempre più elevati. Di qui lo sviluppo sempre più massiccio di centrali di potenza a carbone o a nafta.

Approfondimento: Inquinamento atmosferico da traffico e da riscaldamento civile e industriale. Inquinamento da industrie chimiche, manifatturiere e da imprese di servizio.

Consumi e fabbisogni mondiali di energia. Scenari futuri

Negli ultimi due secoli scienza e tecnologia hanno prodotto uno sviluppo accelerato consentendo di migliorare la qualità della vita, affrancando milioni di persone dalla più brutale lotta per la sopravvivenza. Ciò ha consentito di allungare la nostra vita e di diminuire la mortalità infantile nei paesi più poveri. All’inizio del XXI secolo abbiamo superato i 6 miliardi, l’India 1 miliardo. Oggi viaggiamo verso i 6.5 miliardi. Le equazioni “logistiche” prevedono sempre una tendenza verso un appiattimento delle curve di crescita delle popolazioni. Ma le stime per la popolazione umana sono affette da grande incertezze sia nell’entità dei valori limite di sostenibilità (8 – 10 miliardi di individui), sia nelle date di raggiungimento del “plateau” (2030 – 2060). Ciò a prescindere da qualsiasi evento catastrofico (disastri ambientali, guerre e pandemie, impatto con asteroidi). In Figura 1 è riportata la curva di crescita della popolazione mondiale fino al 2000.

La rivoluzione demografica

La rivoluzione demografica

Consumo mondiale di energia

Consumo mondiale di energia


Consumi e fabbisogni mondiali di energia. Scenari futuri

Una stima del consumo mondiale di energia negli anni 1990 – 2003 vede un predominio nei consumi dei paesi Nord americani, Europei (inclusa la Russia siberiana e i Paesi centro–asiatici (della ex–Unione Sovietica) e dell’Asia orientale e sud orientale (Cina, Giappone, Indonesia) nonché India, Australia, Nuova Zelanda). In questi ultimi casi conta la popolazione, più dello stile di vita. Si tenga presente che uno statunitense consuma 4 volte più energia di un europeo comunitario. Trascurabili sono i consumi totali dei paesi produttori di petrolio e in via di sviluppo (Medio Oriente, America Meridionale e del “Terzo e Quarto Mondo”, Africa prima di tutto).
In Figura 2 sono riportate le crescite assolute in Miliardi di Tonnellate di Petrolio Equivalente fino al 2003. Negli ultimi anni peraltro vi è stata una enorme richiesta di energia in più da parte dell’India e soprattutto della Cina che sta procedendo ad una industrializzazione forzata. Nelle Figure 3 e 4 le stime sulla produzione di petrolio e il raffronto tra produzione e consumi.
Si tenga presente che sulla crescita abnorme del costo del petrolio giocano numerosi fattori (accaparramento delle scorte da parte dei paesi produttori, speculazioni finanziarie).

Produzione di petrolio

Produzione di petrolio

Confronto produzione–consumi

Confronto produzione–consumi


I materiali di supporto della lezione

AA.VV.Faraday Discussions, n.100,1995

AA.VV. Quaderni di Le Scienze, 90,1996, ibidem 96, 1997

C. Baird "Chimica Ambientale", Zanichelli,1997

C. Bertani "Energia, Natura e Civiltà, Un futuro possibile?", Giunti ed., 2003.

C. J. Campbell "Depletion patterns show change due for production of conventional oil" Oil and Gas J.; 33-391,1997

C. J. Campbell " Population and evironment", Inform Global, 2002

C. Dejak, D. Pitea, C. Rossi, E. Tizzi " Chimica fisica per le scienze ambientali" EtasKompass, 1996

S. E. Manahan "Chimica Ambientale" Piccin, 1997

P. Menna " L'energia pulita" Il Mulino, 2003

E. Tiezzi "Tempi storici , tempi biologici" Garzanti, 1984

Approfondimento: Impatto ambientale delle tecnologie energetiche - Inquinamento

Approfondimento: Inquinamento atmosferico da traffico e da riscaldamento civile e industriale. Inquinamento da industrie chimiche, manifatturiere e da imprese di servizio.

Approfondimento: Riduzione dell'inquinamento e sviluppo sostenibile

Esempio: Impatto ambientale delle tecnologie energetiche - Inquinamento Altri tipi di impatto sull'ambiente

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