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PROBLEMI DERIVANTI DALLA PRODUZIONE DI ENERGIA

LE COMPLESSE INTERAZIONI TRA ACQUA ARIA E TERRA CHE SI SONO STABILITE IN MILIONI DI ANNI SONO SERIAMENTE MINACCIATE DALLE ATTIVITÀ CONDOTTE DALL’UOMO IN CAMPO ENERGETICO




Numerosi sono i problemi connessi con la produzione di energia in generale e nelle varie fasi, in particolare, che vanno dall’estrazione della fonte energetica fino al suo utilizzo finale. Tutto ciò in dipendenza della tipologia della fonte stessa, del contesto geografico e politico di origine, e delle modalità di conservazione/trasporto/utilizzo.






1) Problemi connessi con la produzione di energia da combustibili fossili


L’estrazione, il trasporto e lo stoccaggio dei combustibili fossili (petrolio, gas, carbone) inducono un impatto ambientale non irrilevante e, in alcuni casi, danni all’ambiente seriamente preoccupanti.


1.1) Rilascio di idrocarburi dalle petroliere

Grande effetto sull’opinione pubblica hanno prodotto i vari incidenti occorsi alle petroliere negli anni che in diverse occasioni hanno inquinato coste di notevole valore naturalistico.



Un'iguana accovacciata su uno scoglio, ignara del pericolo a cui stanno cercando di fare fronte i lavoratori, impegnati ad aspirare il petrolio rimasto nella petroliera Jessica affondata al largo delle coste dell'Ecuador. 24 gennaio 2001 Isola di San Cristobal – Galapagos




Incendio sulla petroliera cambogiana «Sakurakawa» al largo dell'isola Oshima, circa 100 km a sud di Tokyo. La Guardia costiera giapponese ha salvato otto membri cinesi dell'equipaggio (Afp).

Corriere della Sera 7.12.2006




1.2) Emissione di gas serra in atmosfera e riscaldamento globale del pianeta


Ma l’impatto ambientale oggigiorno ritenuto senz’altro più grave tra quelli indotti dai combustibili fossili è senz’altro l’aumento della concentrazione di CO2 nell’atmosfera prodotta durante la loro combustione ed il conseguente riscaldamento globale del pianeta (effetto serra).

Preoccupazione tale da smuovere di Paesi come gli Stati Uniti il cui presidente, nel messaggio allo Stato dell’Unione del 1 febbraio 2006, ha annunciato un piano di investimenti in favore del Department of Energy (DOE) comprendente tra l’altro un incremento del 22% dei fondi da destinare alla ricerca di fonti rinnovabili e per il nucleare pulito e sicuro.

(In His State Of The Union Address, President Bush Outlined The Advanced Energy Initiative To Help Break America's Dependence On Foreign Sources Of Energy.

The President has set a national goal of replacing more than 75% of our oil imports from the Middle East by 2025.

With America on the verge of breakthroughs in advanced energy technologies, the best way to break the addiction to foreign oil is through new technology.

Since 2001, we have spent nearly $10 billion to develop cleaner, cheaper, and more reliable alternative energy sources.

Tonight, the President announced the Advanced Energy Initiative, which provides for a 22% increase in clean-energy research at the Department of Energy (DOE).

The Initiative will accelerate our breakthroughs in two vital areas; how we power our homes and businesses; and how we power our automobiles.)

Fonte: http://www.whitehouse.gov/news/releases/2006/01/20060131-6.html


Anche soggetti privati vogliono contribuire alla soluzione del problema: si veda il caso di Richard Branson (proprietario della compagnia aerea Virgin) che attraverso il Virgin Group ha deciso di impegnare a tale scopo 3 miliardi di dollari in 10 anni (v. sito della Global Clinton Initiative -Fondazione Clinton http://www.clintonglobalinitiative.org/NETCOMMUNITY/Page.aspx?&pid=375&srcid=346 ).

“…Sir Richard Branson and the Virgin Group believe that all businesses, especially those involved in transportation, energy and particularly fossil fuels such as coal must be at the forefront of developing environmentally friendly business strategies with a focus on replacing traditional energy with energy coming from renewable sources.

Commitment Announcement:

To demonstrate this we are committing that all future proceeds to the Virgin Group (dividends, realisations and share sales) from our transportation interests (airlines and trains) will be invested into renewable energy initiatives both within these transportation companies and further investments in new biofuel R & D production, distribution and other projects to tackle emissions related to global warming. We currently estimate this commitment to be $3 billion over the next ten years...)





Emissioni di CO2 per macro-aree calcolate usando dati energetici IEA secondo “the Revised 1996 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories”, IPCC/OECD/IEA Paris, 1997. (Fonte IEA)





Emissioni pro capite di CO2 (Fonte IEA)



Previsioni di crescita delle emissioni di CO2 tra il 1990 e il 2030 a seconda della rapidità di crescita dell’economia mondiale (in milioni di tonnellate)




Emissioni in g/kWh dai settori della produzione di energia e del riscaldamento in Europa (IEA 2003)

Ma cos'è l'effetto serra?

L’effetto serra è il processo attraverso il quale il calore dei raggi infrarossi a maggior lunghezza d’onda è assorbito dai gas dell’atmosfera (CO2, H2O, CH4) che per tale ragione sono chiamati gas-serra; tali gas aumentano l’efficacia con la quale l’atmosfera intrappola parte dell’energia che ci arriva dal sole e impedisce che venga reinviata nello spazio

Si ritiene che l'80% del riscaldamento globale sia imputabile all'aumento della CO2 che è passata dalle 280 ppm di prima della Rivoluzione Industriale alle 370 ppm di oggi.

Circa il 25% della popolazione consuma l'80% dell'energia mondiale; il 97% della CO2 emessa deriva dalla combustione di carbone, petrolio e gas necessari per produrla.





Alcuni dei gas-serra sono naturalmente presenti nell’atmosfera terrestre ed altri sono prodotti dall’uomo. Tra i primi abbiamo il vapor d’acqua (H2O), l’anidride carbonica (CO2), il metano (CH4), l’ossido di azoto (NO2) e l’ozono (O2).

Alcune attività antropiche tendono a far aumentare la quantità di tali gas:
L’anidride carbonica viene rilasciata in atmosfera quando si bruciano combustibili fossili (petrolio, gas e carbone), legno e derivati del legno.
Il metano viene emesso durante la produzione e il trasporto di carbone, gas e petrolio. Il metano deriva anche dalla decomposizione di rifiuti organici (ad es. nelle discariche pubbliche).
Il biossido di azoto viene emesso nelle attività condotte in agricoltura e nell’industria oltre che durante la combustione di rifiuti solidi e di combustibili fossili.

Gas-serra molto potenti che non sono prodotti dalla natura ma solo dall’uomo sono gli idrofluorocarburi (HFC), perfluorocarburi (PFC), e l’esafluoruro di zolfo (SF6), che derivano da vari processi industriali.

Ciascun gas-serra differisce dall’altro per la sua capacità di assorbire calore nell’atmosfera.

Gli HFC e i PFC sono i gas che hanno la maggior capacità assorbente di calore. Il metano e il biossido di azoto catturano rispettivamente oltre 21 volte e 270 volte calore per molecola di quanto faccia l’ossido di carbonio (Spesso la stima di emissioni di gas-serra vengono fornite in milioni di tonnellate di carbone equivalente (MMTCE), che indica il peso di ciascun gas attraverso il suo valore GWP, o Global Warming Potential).




Il sottile strato di aria che riveste il nostro pianeta visto dallo shuttle (fonte NASA)




Aumento della temperatura media dell’atmosfera tra il 1880 e il 2000 in °F

(da: U.S. National Climatic Center, 2001)






Correlazione tra la concentrazione di CO2 nell’aria e la temperatura dell’atmosfera tra il 1830 e il 1998 (da Law Dome Ice Core e Mauna Loa)



Correlazioni concentrazione CO2/temperatura atmosferica negli ultimi 50.000 anni


Differenza in °C della temperatura superficiale dei mari a febbraio ed agosto tra il Pliocene medio (circa 3 milioni di anni fa) e oggi




Al riscaldamento dell’atmosfera viene legato lo scioglimento dei ghiacciai montani e delle calotte polari osservato negli ultimi anni ed il conseguente innalzamento del livello dei mari.

Oltre a tale innalzamento, che provocherà il progressivo allagamento di varie aree costiere in tutto il pianeta, il riscaldamento globale apparentemente modesto fin qui previsto, ha come effetto la messa in gioco di una grandissima quantità di energia e quindi un forte aumento, già in atto, dell’intensità degli eventi meteorici che, nell’estate 2005, ha causato un numero inusuale di uragani di forte intensità nel golfo del Messico (solo l’uragano Katrine ha provocato nell’area di New Orleans più di un migliaio di vittime).



La più chiara delle evidenze del riscaldamento globale è data dal ritiro dei ghiacciai. Qui vediamo fotografato quello di Upsala (Patagonia): sopra, nel 1928, e, sotto, nel 2004.© /top image: ©Archivio Museo Salesiano; bottom image: ©Greenpeace/Daniel Beltra




Venti e onde violenti colpiscono un faro presso il porto di Sables d'Olonne sulla costa atlantica della Francia(Time 13.11. 2000)


Onde giganti in Sudafrica (Corriere della Sera dell’ 8.12.2006)




Un'ondata si abbatte su un bus parcheggiato sul lungomare di Blackpool, sulla costa ovest dell'Inghilterra (Ap). Corriere della Sera del 7.12.2006



Va notato che la terra ha sicuramente registrato anche in tempi geologicamente recenti forti variazioni di temperatura; circa 125.000 anni fa, nel Tirreniano, l’intervallo caldo facilmente riconoscibile dai caratteristici strati a Strombus bubonius e Conus, la temperatura media terrestre era di circa 6°C più alta dell’attuale ed a causa di ciò si è registrato un innalzamento del livello dei mari di tutto il mondo di ben +8 m per il conseguente scioglimento di gran parte delle calotte polari!

La preoccupazione senz’altro condivisibile, invece, è che le variazioni in atto causate dall’uomo avvengono con rapidità di gran lunga superiore a quelle passate e quindi tale da non consentire l’adattamento naturale delle specie vegetali e animali mettendo a forte rischio la biodiversità delle specie.


Protocollo di Kyoto

La correlazione tra l’aumento della CO2 e la temperatura dell’atmosfera è peraltro quasi unanimemente condivisa tra gli scienziati al punto da indurre i governanti di varie nazioni del mondo alla redazione ed approvazione nel corso della Convenzione Quadro sui Cambiamenti climatici tenutasi in Giappone nel 1997, dell’ormai noto Protocollo di Kyoto.

In tale Protocollo sono indicati per ciascun Paese gli impegni assunti di riduzione e di limitazione quantificata delle emissioni di gas serra (anidride carbonica, gas metano, protossido di azoto, esafloruro di zolfo, idrofluorocarburi e perfluorocarburi). In tale ambito i Paesi sottoscrittori dovranno, individualmente o congiuntamente, assicurare che le emissioni antropogeniche globali siano ridotte di almeno il 5% rispetto ai livelli del 1990 nel periodo di adempimento 2008-2012.



Paese

Obiettivi % di riduzione

Paese

Obiettivi % di riduzione

Australia

108

Lussemburgo

92

Austria

92

Monaco

92

Belgio

92

Norvegia

101

Bulgaria

92

Nuova Zelanda

100

Canada

94

Paesi Bassi

92

Croazia

95

Polonia

94

Danimarca

92

Portogallo

92

Estonia

92

Regno Unito e Irlanda del N

92

Federazione Russa

100

Repubblica Ceca

92

Finlandia

92

Romania

92

Francia

92

Slovacchia

92

Germania

92

Slovenia

92

Giappone

94

Spagna

92

Grecia

92

Stati Uniti d’America

93

Irlanda

92

Svezia

92

Islanda

110

Svizzera

92

Italia

92

Ucraina

100

Lettonia

92

Ungheria

94

Liechtenstein

92

Unione Europea

92

Lituania

92




Obiettivi di riduzione delle emissioni di gas serra - Kyoto 1997



L’obiettivo di riduzione fissato per l’Italia è uguale a quello dell’Unione Europea (8% dato dalla differenza tra 100, emissioni dell’anno di riferimento, il 1990, e il 92% del periodo 2008-2012). In sede comunitaria, nel giugno 1998, la percentuale di riduzione rispetto alle emissioni del 1990 a carico dell’Italia è stata poi fissata al 6.5%.

Per il conseguimento dei propri obiettivi, ai Paesi industrializzati e ad economia in transizione è permesso “contabilizzare” come riduzione delle emissioni, secondo le decisioni negoziali assunte dalla Settima Conferenza sul Clima di Marrakesh, il carbonio assorbito dalle nuove piantagioni forestali e dalle attività agroforestali (carbon sink) e utilizzare in maniera sostanziale i meccanismi flessibili (Clean Development Mechanism, Joint Implementation ed Emissions Trading), previsti dal Protocollo di Kyoto. In particolare:


a) il Clean Development Mechanism (CDM) consente ai Paesi industrializzati e ad economia in transizione di realizzare progetti nei Paesi in via di sviluppo, che producano benefici ambientali in termini di riduzione delle emissioni di gas-serra e di sviluppo economico e sociale dei Paesi ospiti e nello stesso tempo generino crediti di emissione per i Paesi che promuovono gli interventi;

b) la Joint Implementation (JI) consente ai Paesi industrializzati e ad economia di transizione di realizzare progetti per la riduzione delle emissioni di gas-serra in un altro Paese dello stesso gruppo e di utilizzare i crediti derivanti, congiuntamente con il Paese ospite;

c) l’Emissions Trading (ET) consente lo scambio di crediti di emissione tra Paesi industrializzati e ad economia in transizione: un Paese che abbia conseguito una diminuzione delle proprie emissioni di gas serra superiore al proprio obiettivo può così cedere (ricorrendo all’ET) tali “crediti” a un Paese che, al contrario, non sia stato in grado di rispettare i propri impegni di riduzione delle emissioni di gas-serra.

Nell'adempiere agli impegni di riduzione delle emissioni, ogni Paese elaborerà apposite politiche e misure, come ad esempio:


- il miglioramento dell'efficienza energetica in settori rilevanti dell'economia nazionale;

- la protezione e il miglioramento dei meccanismi di rimozione e di raccolta dei gas ad effetto serra,

- la promozione di metodi sostenibili di gestione forestale, di imboschimento e di rimboschimento;

- la promozione di forme sostenibili di agricoltura;

- la ricerca, promozione, sviluppo e maggiore utilizzazione di energia rinnovabile, di tecnologie per la cattura e l'isolamento del biossido di carbonio e di tecnologie avanzate ed innovative compatibili con l'ambiente;

- la riduzione progressiva, o eliminazione graduale, delle imperfezioni del mercato, degli incentivi fiscali, delle esenzioni tributarie e di sussidi in tutti i settori responsabili di emissioni di gas ad effetto serra, ed applicazione di strumenti di mercato;

- l'adozione di misure volte a limitare e/o ridurre le emissioni di gas ad effetto serra nel settore dei trasporti;

- la limitazione e/o riduzione delle emissioni di metano attraverso il recupero e utilizzazione del gas nel settore della gestione dei rifiuti, nonché nella produzione, il trasporto e la distribuzione di energia.




1.3) Terrorismo e minaccia alla pace tra le nazioni


La concentrazione delle principali riserve petrolifere in aree come il medio-oriente politicamente instabili, il progressivo esaurirsi delle scorte di petrolio e gas ed il forte incremento dei consumi dovuto all’impetuosa crescita industriale di aree densamente popolate come la Cina e l’India, alzano il rischio terrorismo ed inducono tensioni e politiche di controllo di tali riserve che minacciano seriamente la pace e la sicurezza mondiale.

Le incertezze che cominciano a gravare sulla possibilità di garantire l’approvvigionamento di petrolio (il raggiungimento del temutissimo peak-oil) e la riduzione del surplus estrattivo dell’OPEC, sono causa dei forti rialzi del costo del barile avutisi in particolare dopo gli attentati alle Torri Gemelle di New York e la guerra in Iraq.



13 settembre 2001: le Torri Gemelle di New York due giorni dopo l’attentato terroristico, viste dallo spazio. Ikonos, il primo satellite per fotografie commerciali ad alta risoluzione ha catturato le foto che documentano l'esplosione da 678 km di altezza e le ha proposte sul suo sito: www.spaceimaging.com.





Il temutissimo “peak oil”è ormai prossimo (da: C.J. Campbell/Petroconsultants)






La forte riduzione del surplus estrattivo dell’OPEC a partire dal 2003





Andamento del costo del barile dal 1978 ad oggi (notare i rialzi del prezzo in corrispondenza della guerra IRAN-IRAQ, 1980-1988, della prima Guerra del golfo, 1990-1991, e dell’invasione dell’Iraq nel 2003)





Legame tra costo del Brent e quello del gas a lungo termine in Europa (fonte: Panorama 2006)





Il carbone può essere la soluzione?

Il carbone consentirebbe, vista l’entità e la diffusione delle riserve esistenti nel mondo, di diversificare sia la fonte che i luoghi di approvvigionamento, ma non è certo la soluzione poiché il suo utilizzo porrebbe problemi del tutto analoghi a quelli degli idrocarburi, per quanto riguarda l’emissione di gas serra, aggiungendone altri di non poco conto connessi alla movimentazione del minerale, all’abbattimento dei fumi (SO2, NOx, CO e polveri sottili) ed allo smaltimento delle ceneri combuste e delle scorie carbonatico/gessose.

Per quanto riguarda la CO2 si ipotizza di segregarla nel sottosuolo, ma resta da vedere l’impatto dell’operazione e soprattutto la sua convenienza economica.



Parco carbonile a sinistra e fumi da una vecchia centrale a carbone, a destra


2) Effetti indotti dalla produzione di energia in impianti idroelettrici



EFFETTI POSITIVI

  • energia elettrica pulita e rinnovabile

  • flessibilità di erogazione (energia di base o di punta…)

  • riduzione della dipendenza energetica

  • regolazione delle piene dei torrenti di montagna

  • creazione di bacini artificiali gradevoli e utili come riserve idriche

  • capacità di immagazzinare energia elettrica da altri tipi di impianti


EFFETTI NEGATIVI

  • allontanamento della popolazione dai fondovalle invasati

  • riduzione di aree vegetate e della portata d’acqua nei tratti sottoposti a by-pass

  • modificazione del microclima

  • rischio di catastrofi tipo Vajont

  • riduzione degli apporti solidi a mare e conseguente arretramento delle spiagge









 

Imbocco di centrale in caverna Condotte in pressione

 






3) Effetti indotti dalla produzione di energia in impianti geotermici


EFFETTI POSITIVI

  • utilizzo di fonti pulite naturali, rinnovabili e domestiche

  • riduzione della dipendenza energetica


EFFETTI NEGATIVI

  • possibile emissione di sostanze nocive dal profondo

  • riduzione delle aree vegetate

  • impatto paesaggistico e territoriale (tubazioni dei vapordotti)



Campo geotermico neozelandese



Pozzi geotermici



Vapordotti






4) Effetti indotti dalla produzione di energia in impianti fotovoltaici


EFFETTI POSITIVI

  • utilizzo di fonti pulite naturali, rinnovabili e domestiche

  • riduzione dipendenza energetica


EFFETTI NEGATIVI

  • elevato costo di investimento

  • impatto visivo

  • incostanza della fonte

  • necessità di batterie tampone

  • riduzione delle aree vegetate

  • produzione di sostanze chimiche inquinanti per la realizzazione delle celle solari (CO2 compresa)

  • fonte integrativa ma non sostitutiva



Campo di pannelli solari






5) Effetti indotti dalla produzione di energia in impianti solari termici


EFFETTI POSITIVI

  • utilizzo di fonti pulite naturali, rinnovabili e domestiche

  • riduzione dipendenza energetica


EFFETTI NEGATIVI

  • incostanza della fonte

  • necessità di batterie tampone

  • costi di investimento elevati

  • fonte integrativa ma non sostitutiva






6) Effetti indotti dalla produzione di energia in impianti eolici


EFFETTI POSITIVI

  • utilizzo di fonti pulite naturali e rinnovabili

  • riduzione della dipendenza energetica


EFFETTI NEGATIVI

  • emissione di rumore

  • impatto visivo

  • incostanza della fonte

  • necessità di batterie tampone

  • riduzione delle aree vegetate

  • fonte integrativa ma non sostitutiva







7) Effetti indotti dalla produzione di energia da biomasse e da rifiuti urbani e agricoli

S'intende per biomassa ogni sostanza organica derivante direttamente o indirettamente dalla fotosintesi clorofilliana.
Mediante questo processo le piante assorbono dall'ambiente circostante anidride carbonica (CO2) e acqua che vengono trasformate, con l'apporto dell'energia solare e di sostanze nutrienti presenti nel terreno, in materiale organico utile alla crescita della pianta. In questo modo vengono fissate complessivamente circa 2×1011 tonnellate di carbonio all'anno, con un contenuto energetico equivalente a 70 miliardi di tonnellate di petrolio, circa 10 volte l'attuale fabbisogno energetico mondiale.

L'articolo 1 dell'allegato III del DPCM 8 marzo 2002 definisce la tipologia e la provenienza delle biomasse combustibili:

  • a) Materiale vegetale prodotto da coltivazioni dedicate;

  • b) Materiale vegetale prodotto da trattamento esclusivamente meccanico di coltivazioni agricole non dedicate;

  • c) Materiale vegetale prodotto da interventi selvicolturali, da manutenzioni forestali e da potatura;

  • d) Materiale vegetale prodotto dalla lavorazione esclusivamente meccanica di legno vergine e costituito da cortecce, segatura, trucioli, chips refili e tondelli di legno vergine, granulati e cascami di legno vergine, granulatí e cascami di sughero vergine, tondelli, non contaminati da inquinanti, aventi le caratteristiche previste per la commercializzazione e l'impiego;

  • e) Materiale vegetale prodotto dalla lavorazione esclusivamente meccanica di prodotti agricoli, avente le caratteristiche previste perla commercializzazione e l'impiego



Oltre alle biomasse possono essere utilizzati, direttamente o indirettamente, per produrre energia mediante combustione anche i rifiuti solidi urbani, quelli sia solidi che liquidi di origine agricola e gli scarti agroalimentari.


EFFETTI POSITIVI

  • utilizzo di fonti naturali e rinnovabili

  • riduzione della dipendenza energetica


EFFETTI NEGATIVI

  • utilizzo di vaste aree da coltivare

  • depauperamento delle falde acquifere

  • inquinamento per uso mezzi agricoli e fertilizzanti

  • emissione di inquinanti acidi, ossidi di azoto e di polveri sottili

  • aumento del costo delle materie prime alimentari (mais e soia)

  • estensione delle aree deforestate

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