5 idee verdi per salvare il pianeta

Dall'acqua secca ai tetti freddi, le ricerche più innovative per combattere surriscaldamento globale, inquinamento ed esaurimento delle fonti energetiche.

terra
Un pianeta da salvare

Surriscaldamento globale, crisi energetica, sovrapproduzione di CO2: sono i principali temi sui quali si sono confrontati la scorsa estate i leader del G8 durante il meeting di Copenhagen.
Anche se a detta di tutti gli osservatori il vertice è stato un fallimento perchè, complice la crisi, nessuno degli 8 paesi membri (Canada, Francia, Germania, Giappone, Italia, Regno Unito, Russia e Stati Uniti) ha voluto prendere impegni concreti, non sono mancati i buoni propositi:  gli 8 Grandi si sono dati l’obiettivo di ridurre del 50% le emissioni di CO2 rispetto ai livelli del 1990 (circa 22,7 miliardi di tonnellate secondo i dati presentati nel Rapporto delle Nazioni Unite sul Programma di Sviluppo 2007-2008).
Ma a un anno di distanza si sta facendo qualcosa per raggiungere questo ambizioso obiettivo? Su quali temi si sta concentrando la ricerca? Focus.it ha fatto un giro nei laboratori di alcuni scienziati in diversi paesi e ha selezionato 5 tecnologie innovative che potrebbero contribuire a salvare il pianeta.

Nonostante il nome, che potrebbe ricordare qualche celebre tele-bidone sul genere "creme dimagranti", l’acqua secca esiste davvero. E secondo il Professor David Cooper dell’Università di Liverpool potrebbe rivelarsi una preziosa alleata nella lotta al surriscaldamento globale.
Si tratta di una sostanza composta al 95% da acqua che si presenta sotto forma di una polvere simile allo zucchero a velo. Ogni particella di questo materiale è costituita da una gocciolina di acqua ricoperta da silicio modificato ottenuto a partire da comune sabbia. L’involucro impedisce alle gocce di unirsi e tornare allo stato liquido: in questo stato l’acqua secca è in grado di assorbire gas, per esempio la CO2, formando ciò che i chimici chiamano "idrato".

 
LO STOCCAGGIO DELLA CO2

Lo scopo principale degli impianti di stoccaggio della CO2 è quello di evitare il rilascio in atmosfera di nuove quantità di gas serra. La CO2 viene catturata con tecnologie varie dai fumi degli impianti industriali, tramite l'ausilio di speciali filtri, e liquefatta per essere immessa in speciali serbatoi sotterranei. Per stoccare la CO2 sono attualmente presi in considerazione i  giacimenti esauriti di petrolio e di gas.
Lo stoccaggio della CO2 suscita da più parti un notevole scetticismo. Da un lato ci sono le preoccupazioni per l’innesco di una vera e propria bomba a orologeria che metterebbe a repentaglio la salute delle generazioni future, mentre dall’altro si teme un arresto nello sviluppo di tencologie verdi e a bassa emissione di CO2.

 
COME NATURA CREA
Questo rivoluzionario materiale è in grado di assorbire una quantità di gas 3 volte maggiore rispetto ai suoi componenti (acqua e silicio) quando sono nel loro stato normale. Una volta racchiusa nelle sferette di acqua, la CO2 potrebbe essere stoccata in depositi geologici.
Non solo: l’acqua secca può assorbire anche il metano. Cooper e i suoi colleghi ipotizzano che in tempi brevi saranno disponibili tecnologie che consentiranno di utilizzare il gas "in polvere" come combustibile per auto ecologiche ma anche super sicure: il metano, racchiuso nei granuli di silicio, non potrebbe tornare allo stato liquido e questo ridurrebbe di molto il rischio di incendi ed esplosioni.
Si tratterebbe di ricostruire chimicamente l’idrato di metano, una sostanza cristallina reperibile sul fondo degli oceani chiamata anche ghiaccio che brucia. Si forma al contatto tra acqua e piccole molecole gassose, in condizioni di temperatura prossime a 0° e ad alte pressioni. <> spiega Cooper.

FACILE COME BERE UN BICCHIER D’ACQUA
L’acqua secca può inoltre essere impiegata a livello industriale per accelerare alcune reazioni chimiche e renderle più efficienti dal punto di vista energetico. Per esempio in farmacologia, velocizzando la reazione tra idrogeno e acido maleico che produce acido succinico, sostanza presente in moltissimi medicinali tra cui antispasmodici e diuretici.
Questa particolare tecnologia potrebbe trovare numerose applicazioni anche nella logistica dei materiali pericolosi: Cooper e suoi colleghi hanno dimostrato che qualsiasi emulsione, cioè un mix tra acqua e un altro liquido insolubile (si pensi all’olio nell’acqua) può essere trattata e ridotta allo stato polveroso. Con notevoli vantaggi in termini ambientali e di sicurezza per ciò che riguarda stoccaggio e trasporto.

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Acqua secca

A catturare l’elettricità statica dell’atmosfera per utilizzarla come fonte energetica ci hanno provato in tanti (il primo fu Nikola Tesla tra fine’800 e inizio ‘900), ma fino ad ora nessuno ci è riuscito.
Ci sono però molto vicini Fernando Galembeck e i suoi colleghi dell’Università Campinas, dell'omonima città brasiliana.
Obiettivo del loro studio è quello di mettere a punto dei pannelli che, analogamente ai fotovoltaici, siano in grado di assorbire e incanalare la corrente che si trova libera nell’atmosfera.


DALLA TEORIA ...
<> spiega Galembeck. Gli scienziati brasiliani sono stati i primi a chiarire il meccanismo di formazione dell’elettricità statica.
Per anni si è creduto che le goccioline di acqua sospese nell'aria fossero elettricamente neutre, ma Galembeck e il suo staff in una serie di esperimenti di laboratorio hanno dimostrato che non è così.
I ricercatori brasiliani hanno utilizzato microscopiche particelle di silicio e fosfato di alluminio, elementi molto comuni nell'atmosfera, e hanno notato come la loro carica elettrica aumenta all'aumentare dell'umidità dell'aria. <<É la dimostrazione che il vapore acqueo sospeso nell'atmosfera può accumulare carica elettrica e trasferirla ai materiali con viene a contatto>> spiega Galembeck. In particolare gli scienziati hanno notato come le particelle di silicio venendo in contatto con l’acqua assumono carica negativa, mentre quelle di fosfato di alluminio si caricano positivamente. Questa capacità dell’acqua di trasferire la carica elettrica ad altre particelle si chiama igroelettricità.

... ALLA PRATICA
I ricercatori contano ora di sviluppare dei collettori  che, esattamente come le particelle metalliche sospese nell'aria, siano in grado di raccogliere la carica elettrica del vapore atmosferico e renderla disponibile per usi civili e industriali. Proprio come i pannelli solari, il cui rendimento è massimo nelle zone con alta esposizione al sole, i pannelli igroelettrici avranno le massime prestazioni nelle aree molto umide, come i tropici.
Queste strutture potranno inoltre catturare i fulmini che si abbattono sugli edifici e ridurre i danni da essi causati.
Galembec e il suo staff stanno già testando pannelli igroelettrici realizzati con metalli diversi nel tentativo di riuscire a imbrigliare e utilizzare l’energia elettrica prodotta da questi violenti fenomeni naturali.

Le più belle foto di fulmini
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Come è fatto un fulmine? Scoprilo in questo multimedia.
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Energia dai fulmini

Le ricerche che puntano ad utilizzare le alghe come elemento base per la produzione di biocarburanti sono numerosissime. Ma Mark Capron della PODenergy, azienda californiana specializzata nella green tech, ha un approccio del tutto nuovo. La sua idea è quella di piantare delle grandi foreste di kelp, un’alga molto diffusa e utilizzata anche nella cucina giapponese, sulla superficie degli oceani. Queste, una volta cresciute, verrebbero raccolte in enormi stomaci di plastica installati qualche metro sotto il pelo dell’acqua.


IL RUTTINO DELLO STOMACO SINTETICO

Si tratta essenzialmente di grandi sacchetti dove troverebbero posto frotte di batteri capaci di "digerire le alghe". Da questo processo si otterrebbero 3 sostanze: metano, che verrebbe pompato direttamente a terra per gli usi civili e industriali, CO2, che verrebbe catturata per essere stoccata in depositi geologici, e sostanze di scarto che fornirebbero nutrimento ai pesci.
Secondo il ricercatore basterebbe coprire di kelp il 3% della superficie oceanica totale, circa per ottenere biometano sufficiente a produrre 400 milioni di MWh di energia, quanto consuma la California in un anno. E inoltre si eviterebbe di immettere nell’atmosfera più di 100 milioni di tonnellate di CO2, equivalenti a tutte le emissioni annuali del parco auto della Germania.
Inoltre, le alghe, fornendo nutrimento per i pesci farebbero aumentare di 200 milioni di tonnellate l’anno il volume del pescato e ciò basterebbe a soddisfare per 12 mesi le richieste dell’intero continente africano.
Ciò che Capron non spiega nel suo studio è cosa potrebbe accadere al clima e all'ecosistema marino se il 3% degli oceani (circa 1.000.000 di Km2) fosse ricoperto da alghe.

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Alghe

Saranno gli incentivi pubblici, sarà la crisi economica, sarà una maggior coscienza ecologica, ma i pannelli fotovoltaici stanno, finalmente, diventando elementi piuttosto comuni nel paesaggio delle nostre città. Ma siamo sicuri che i tetti delle case siano il posto migliore dove installarli? Scott Brusaw, ingegnere elettrico di Sagle, nell’Idaho, pensa di no. Secondo lui il fotovoltaico potrebbe dare ottimi risultati se fosse incorporato nel fondo di strade e autostrade. É riuscito a convincere della bontà della sua idea la US Federal Higways Administration, l’ente che controlla la rete autostradale americana, che ha così finanziato la sua ricerca per sviluppare dei pannelli fotovoltaici abbastanza robusti da sopportare il passaggio di auto e tir.

VETRO A PROVA DI TIR

 


ENERGIA AD ASFALTO

Sull'utilizzo del manto stradale come fonte energetica sta lavorando anche il Worcester Polytechnic Institute del Massachussetts. I ricercatori si stanno concentrando in particolare sullo scambio termico. L'asfalto durante il giorno assorbe una enorme quantità di calore che di notte cede all'ambiente esterno. Inserendo sotto la superficie stradale una rete di condutture di acqua questa, una volta scaldata, potrebbe essere utilizzata per scaldare gli edifici limitrofi o fatta passare attraverso generatori termoelettrici per produrre elettricità.




 
Brusaw sta lavorando alla messa a punto di pannelli di circa 10 metri quadri l’uno, da unire tra loro mediante un sistema di giunture. Con sole 4 ore di illuminazione giornaliera ogni pannello potrebbe fornire 7,6kWh di energia che potrebbe essere immessa sulla rete elettrica o immagazzinata. Ogni pannello dovrebbe costare circa 8.000 euro: 4 volte il costo della normale asfaltatura. Ma si risparmierebbe sulla segnaletica: i pannelli potrebbero ospitare un sistema di led da utilizzare per comporre scritte e indicazioni variabili direttamente sul fondo stradale.
Brusaw e i suoi collaboratori si sentono molto ottimisti e sostengono che se l'intera rete stradale statunitense, circa 120.000 Km2, fosse coperta con questi pannelli, potrebbe produrre in un anno oltre 13.000 miliardi di kWh di energia elettrica: 3 volte il consumo dell'intero paese.
Ma è davvero possibile costruire dei pannelli fotovoltaici in vetro capaci di sopportare il passaggio di autobus e camion? Il vetro può essere temperato fino a renderlo duro come l’acciaio, ma la vera sfida è renderlo resistente allo schiacciamento. Brusaw è convinto di poterlo realizzare utilizzando tecnologie simili a quelle impiegate per la costruzione dei vetri anti-proiettile. Si potrebbe per esempio stendere un sottile film di materiale fotovoltaico su una lastra di plastica flessibile e poi laminare il tutto su un robusto strato di vetro indurito.

RUVIDO COME IL VETRO?
E l’aderenza? Il vetro per essere resistente deve essere il più liscio possibile, ma come la mettiamo con la sicurezza del traffico? Secondo Brusaw il problema potrebbe essere risolto inserendo migliaia di microprismi sintetici sulla superficie del vetro: fornirebbero alle gomme delle auto la necessaria aderenza e aiuterebbero a catturare e indirizzare la luce del Sole. Ma come la mettiamo con olio, polvere, pezzi di gomma e sporcizia varia prodotta dal passaggio delle auto? Non rischierebbe di compromettere l'efficacia e la resa del pannelli?
Lo scopriremo tra qualche anno, quando l'ingegnere americano avrà ulteriormente sviluppato la sua idea che al momento è solo un prototipo.

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autostrada solare

Il sistema più semplice per rallentare il surriscaldamento del pianeta è quello di fermare i raggi solari prima che arrivino sulla superficie terrestre. E visto che strade e tetti delle case ricoprono dal 50 al 65% delle superfici urbane, perchè non sfruttarli per rimandare al mittente la rovente irradiazione solare?

BANALE & GENIALE
L’idea è venuta ai ricercatori del Lawrence Berkeley National Laboratory, secondo i quali basterebbe verniciare con colori chiari i tetti delle case e le pavimentazioni stradali di tutto il mondo per compensare l’aumento di temperatura causato negli ultimi due anni dalle emissioni di CO2 legate ad attività umane: oltre 56 miliardi di tonnellate secondo i dati della International Energy Agency.
Lo studio è stato condotto utilizzando i dati globali sulle caratteristiche della superficie terrestre messi a disposizione dal Goddard Space Flight Center della NASA, che contengono informazioni sulle temperature al suolo, sull’evaporazione e sulla topografia dell’intero pianeta. Secondo gli scienziati la verniciatura con colori chiari aumenterebbe l’albedo, cioè la riflessione dei raggi solari, che in questo modo non surriscalderebbero case, strade e quindi l’aria circostante. I tetti bianchi ridurrebbero quindi anche l’effetto "isola di calore urbana" che arroventa le città durante l’estate rendendole molto più calde delle campagne immediatamente vicine. Non solo: case più fresche richiederebbero un minor impiego di energia per essere condizionate nella stagione estiva. Il risparmio in termini di emissioni di CO2 sarebbe quindi indiretto e legato al risparmio di corrente elettrica.

DETTO? FATTO
<> afferma Steven Chu, segretario di stato americano per l’energia, premio Nobel per la fisica e direttore per anni dei laboratori di Berkley.
Chu, che da anni invoca l’adozione di tetti bianchi, detti anche tetti freddi, lo scorso 19 luglio ha reso nota una direttiva secondo la quale tutti i nuovi edifici pubblici che ricadono sotto la sua sfera di autorità avranno coperture chiare, così come tutte quelle che nei prossimi anni andranno a sostituire le esistenti.
Ma quindi... vivremo in un mondo bianco? Soffriremo le allucinazioni tipiche di chi vaga sui ghiacciai? Nel dubbio meglio attrezzarsi con un paio di occhiali da sole.

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tetti freddi

11 Ottobre 2010