LA BIOSFERA LE RISORSE Capitolo 1 Le risorse naturali Cos`è una

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LA BIOSFERA
LE RISORSE
Capitolo 1 Le risorse naturali
Cos’è una risorsa?
Qualsiasi materiale naturale che può essere utilizzato da una comunità biologica per soddisfare i
propri bisogni è una risorsa. Lo sono ad esempio l’acqua e i sali minerali per le piante e le piante
per gli erbivori.
Oggigiorno il concetto di risorsa è riferito alle necessità ed esigenze dell’uomo. In questo senso
tutto ciò che l’uomo utilizza per produrre beni e ricchezza è una risorsa. L’utilizzo di determinati
materiali naturali è strettamente legato alla cultura e alla tecnologia di una popolazione: la selce e
l’ossidiana, due rocce compatte e molto resistenti, costituirono una risorsa non indefferente
durante l’Età della Pietra, nella produzione di lame taglienti, ma oggi sono prive di qualsiasi
valore. La qualità e quantità delle risorse varia quindi nel tempo con l’evolversi delle conoscenze
che, in definitiva, costituiscono anch’esse delle risorse. La biosfera dispone, quindi, di due grandi
categorie di risorse: le risorse naturali e quelle umane. Quest’ultime sono costituite dal lavoro e
dalla cultura dell’uomo che si trasformano in beni strumentali e nel patrimonio storico-culturale:
se ci si pensa bene, è proprio grazie alle risorse umane che quelle naturali diventano ricchezze !
Risorse, stock, riserve.
Il nostro pianeta, come abbiamo già detto, è formato da elementi e composti chimici diversi.
L’insieme di tutti gli elementi della crosta terrestre utilizzabili dall’uomo, per fini economici, viene
definito stock.
Le risorse sono costituite dai giacimenti, cioè quella parte dello stock individuata, stimata e
sfruttabile direttamente dall’uomo per fini economici. Il carbone, per esempio, è diventato una
risorsa solo a partire dal XVIII secolo, dopo l’invenzione della macchina a vapore.
Le riserve, invece, rappresentano quella parte delle risorse non ancora sfruttate dall’uomo per
ragioni economiche (alti costi di estrazione,ecc.).
Da un po' di tempo a questa parte, e cioè da quando l’uomo ha iniziato a ripensare il suo
rapporto con l’ambiente (fase dello sviluppo sostenibile), le risorse vengono distinte in esauribili e
non esauribili: le prime sono quelle che si distruggono con l’uso, come ad esempio il carbone; le
seconde, dette anche rinnovabili, sono quelle in grado di ricostituirsi in tempi sufficientemente
rapidi o che non vengono consumate con l’uso.
Le risorse minerarie
La conoscenza dell’esistenza dei minerali e dei metalli , delle loro caratterstiche e della loro
possibile utilizzazione, risale alla preistoria dell’uomo distinta, infatti, in epoche diverse a seconda
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del materiale utilizzato: Età della pietra (la selce e l’ossidiana), Età del rame, Età del Ferro ed Età
del bronzo. L’area mediterranea conobbe questo periodo a partire da circa 4000 anni fa, con la
scoperta del rame nell’isola di Cipro che diede vita al periodo che viene detto anche prima
rivoluzione metallurgica.
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Una caratteristica comune a tutti i metalli è quella di trovarsi raramente allo stato nativo , ma
frammisti in percentuali molto variabili con materiale privo di qualsiasi valore economico : la
cosiddetta ganga. Quindi, la possibilità di sfruttamento di un metallo, richiede, innanzitutto, la
conoscenza di tecniche idonee alla loro separazione. Le risorse minerarie poi non sono distribuite
uniformemente nella crosta terrestre ma limitate ad aree molto particolari. Geologicamente le
zone minerarie più importanti sono concentrate all’interno degli scudi continentali o in zone legate
ad un’intensa attività vulcanica sia recente che antica.
Il riciclaggio
Molte delle materie prime minerarie possono essere riciclate, una volta che, usate nei processi
produttivi , hanno perso il loro valore. Il riciclaggio comporta ovviamente molti vantaggi sia da un
punto di vista ecologico (limitazione a nuove estrazioni, riduzione dell’erosione dei suoli, ecc.) che
economico come il contenimento delle spese di estrazione (o di importanzione, per i Paesi che ne
sono sprovvisti), la riduzione dei costi energetici legati alla loro prima lavorazione, la produzione
di nuovi posti di lavoro negli impianti di riciclaggio. Tra i metalli di uso più diffuso, quelli che sono
soggetti a riciclaggio, grazie anche ad una raccolta differenziata, sono il ferro e l’alluminio.
Attualmente oltre il 50% delle industrie siderurgiche e meccaniche utilizzano ferro rottamato e
riciclato nella produzione di acciaio.
Solo il33% dell’alluminio lavorato proviene dal riciclaggio, ma il risparmio energetico che ne deriva
è fino al 95% dei costi della produzione primaria. Infatti l’estrazione dell’alluminio dalla bauxite
(unico minerale utile) avviene attraverso una serie di fusioni successive in particolari
forni
elettrici.
CAPITOLO 2 Le fonti energetiche tradizionali
L’uomo e l’energia
La prima forma di energia ad essere sfruttata dall’uomo, anche se inconsapevolmente, è stata la
propria forza fisica. Laddove gli animali poterono essere utili addomesticati l’attenzione si rivolse
ad essi, ed una energia diversa da quella animale fu impiegata per muoversi nei mari come forma
di energia meccanica rinnovabile (vento -vela intorno al 3000 a.C.; mulino a vento intorno al 1000
a. C.; ruota idraulica intorno al 1000 d.C.).
L’uso del legno rimase per molto tempo l’unica fonte disponibile per fornire calore.
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Stato nativo
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A partire dal 1700, con la cosiddetta rivoluzione industriale, ebbe inizio una nuova era energet ica
caratterizzata dallo sfruttamento di fonti energetiche non rinnovabili, distinta in tre fasi
energetiche.
Prima rivoluzione energetica: nasce in Inghilterra ed è caratterizzata dall’uso del carbone sia
come fonte di calore che come energia meccanica, basti pensare alla macchina a vapore di Watt
del 1769. In questo periodo l’energia era utilizzata solo nei luoghi di produzione e si assiste quindi
alla nascita delle prime grandi regioni industriali in Inghilterra, Germania, Belgio e Stati Uniti
d’America.
Seconda rivoluzione energetica: è caratterizzata dall’uso del petrolio e dell’energia idroelettrica.
L’invenzione dei motori a combustione interna ,intorno agli inizi del ventesimo secolo, allarga l’uso
del petrolio, fino ad allora limitato alla sola illuminazione, all’energia meccanica. Il carbone inizia
così a perdere di importanza economica.
Terza rivoluzione energetica: caratterizzata dall’uso dell’energia nucleare prodotta per fissione, e
dal massiccio impiego di gas naturale.
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Tutte e tre le rivoluzioni energetiche hanno notevolmente influenzato i fenomeni geografici, hanno
rivoluzionato il concetto di tempo e di spazio ed hanno alterato via via sempre più profondamente
gli ecosistemi naturali.
Il carbonfossile
Come sapete (parte 2°) i carboni fossili sono rocce sedimentarie costituite da materia organica
cioè da carbonio, idrogeno, ossigeno e da piccole quantità di azoto e zolfo. Il carbone fornisce
quasi il 30% di tutta l’energia consumata sul pianeta. Il settore siderurgico ha alimentato il suo
uso anche come materia prima, nella produzione di acciaio, e soprattutto le industrie belliche
hanno favorito il decollo industriale di molti Paesi. Attualmente i maggiori produttori sono Canada,
Australia, Germania, Sud Africa, Cina, India e Siberia.
L’uso del carbone comporta, come abbiamo visto, notevoli danni ambientali: oltre ai fumi delle
ciminiere in se stessi, da vita al fenomeno delle piogge acide dal momento che i fumi che
derivano dalla combustione contengono anidride solforosa.
Gli idrocarburi
Sono i costituenti chimici fondamentali di petrolio e di gas naturale. Le molte migliaia di
idrocarburi hanno in comune la proprietà di bruciare cioè di ossidarsi. Si accumulano nel
sottosuolo in particolari zone nelle quali si verificano tre condizioni geologiche particolari : - presenza di una roccia serbatoio, cioè permeabile e porosa,
- presenza di una roccia di copertura, impermeabile,
- presenza di una trappola, ovverosia di una giacitura delle rocce a tazza rovesciata (anticlinale).
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Quando viene scoperto un giacimento di idrocarburi inizia l’estrazione, attraverso l’escavazione di
pozzi petroliferi. Quando un giacimento viene sfruttato per la prima volta gli idrocarburi nel
sottosuolo si trovano a pressioni talmente elevate da fuoriuscire in maniera del tutto spontanea;
gli idrocarburi così estratti corrispondono a circa il 10% del giacimento. Oggi i giacimenti vengono
sfruttati pompando al loro interno acqua o gas in pressione in modo da far risalire gli idrocarburi
stessi, che altrimenti non risalirebbero in superficie.
Tra i paesi produttori di petrolio i più importanti sono quelli aderenti all’ OPEC 2, alla quale
aderiscono molti Paesi del golfo Persico, ed altri come gli USA, il Messico e l’ex Unione Sovietica.
Energia nucleare
La prima centrale nucleare entrata in funzione fu quella di Calder Hole nel 1956 in Gran
Bretagna. La produzione di energia si basa sul processo di fissione degli isotopi di elementi
pesanti come uranio e plutonio. Un nucleo di questi elementi viene spaccato in due nuclei più
leggeri, fortemente radioattivi; la reazione libera notevoli quantità di energia, innescando processi
a catena. Prima dell’utilizzazione, gli elementi radioattivi devono essere arricchiti, attraverso
processi tecnologicamente molto avanzati, cioè liberati delle impurità presenti. Come abbiamo già
visto nell’unità didattica precedente, l’uso dell’energia nucleare provoca seri danni alla salute
dell’ecosistema terra sia per i possibili incidenti ai reattori, sia per lo stoccaggio delle scorie
radioattive.
CAPITOLO 3 - Le fonti energetiche rinnovabili.
L’energia solare
Il 99% dell’energia presente sulla terra proviene dal sole e solo l’1% è di origine interna. Non tutta
la radiazione solare può essere sfruttata perché gran parte viene riflessa nello spazio; quella che
arriva al suolo costituisce comunque un serbatoio immenso di energia pulita, rinnovabile e a
costo zero. La superficie terrestre non risulta omogeneamente irraggiata per cui solo entro una
determinata fascia di latitudine può essere conveniente il suo sfruttamento.
La tecnologia usata per sfruttare la radiazione solare è la conversione fotovoltaica: si tratt a dei
cosiddetti pannelli solari che assorbono la radiazione per mezzo di particolari celle al silicio e la
trasformano in energia elettrica. Un’ ottima utilizzazione del solare è la produzione di calore ed
energia elettrica per usi domestici.
L’energia eolica
E’ l’energia che sfrutta l’intensità del vento. Anche questa assolutamente pulita da un punto di
vista ecologico, rinnovabile e a costo zero. Ma il vento, come il sole, è diffuso e sfruttabile in zone
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OPEC
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relativamente limitate; in più i venti sono irregolari sia in intensità che in direzione. Rispetto alle
altre fonti energetiche l’energia eolica è disponibile in forma meccanica e quindi trasformabile
direttamente in energia elettrica senza alcuna perdita, attraverso gli aeromotori. Grandi campi di
mulini a vento si trovano in Canada, California, Olanda, Danimarca. In Italia le zone più favorevoli
sono concentrate in Sardegna, Sicilia e nelle isole minori.
L’energia idraulica
Oggigiorno il 20% dell’energia elettrica deriva dall’acqua: si tratta di energia rinnovabile e
modeste sono le perdite nella trasformazione in
elettrica. Le centrali idroelettriche possono
essere impostate su dighe (bacini artificiali montani) o lungo i fiumi (ad acqua fluente). I primi
Paesi a sfruttare questo tipo di energia sono stati quelli caratterizzati da territori prevalentemente
montuosi come i Paesi alpini e quelli scandinavi.
Attualmente anche i Paesi con grandi bacini fluviali sfruttano questo tipo di energia grazie agli
imponenti sbarramenti costruiti lungo i loro corsi; queste opere provocano un impatto ambientale
non indifferente (variazioni climatiche, distruzione di ecosistemi, alterazioni ecologiche talvolta
irreversibili). Ad esempio in Brasile il 90% di tutta l’energia prodotta è di origine idraulica, in
Zambia e Zimbabwe addirittura il 100% grazie allo sfruttamento del fiume Zambesi.
Incerta è ancora la convenienza economica dell’energia che si origina dal moto ondoso e dai
flussi di marea. Zone limitate delle coste oceaniche con grande escursione di marea sono
favorevoli all’installazione di centrali mareomotrici, come il caso della centrale della Rance nel
Golfo di S.Malò in Francia.
Energia geotermica
Rappresenta l’energia estraibile dalle acque circolanti nel sottosuolo nelle zone dove il gradiente
geotermico è anomalo e più elevato del normale. La quantità di calore della crosta terrestre è
enorme ma economicamente sfruttabile nelle zone geologicamente attive come ad esempio i
vulcani (attivi o spenti). Attualmente sulla terra ci sono in funzione più di 130 grandi impianti
geoelettrici in Islanda, Giappone e soprattutto in Italia. Il nostro Paese è stato il primo a sfruttare
la geotermia (Larderello 1913) ed è all’avanguardia nella messa a punto di sempre nuove
tecnologie di sfruttamento.
La risorsa geotermica nasce dalle acque del sottosuolo che venendo a contatto con rocce calde
(200° C.) si riscaldano vaporizzandosi; il vapore o esce in maniera naturale dando vita ai geyser o
è estratto artificialmente e sfruttato nella produzione di energia elettrica.
Le biomasse
Per il loro potenziale teorico rappresentano una delle più importanti fonti di energia rinnovabile: il
legno, i rifiuti agricoli, alcuni rifiuti solidi urbani, e alcune piante contengono un elevato grado di
energia.
Le biomasse possono essere sfruttate
attraverso vari processi di trasformazione:
combustione e gassificazione; digestione anaerobica e fermentazione (parte 6). Da questi
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processi si possono ottenere metano, biogas a basso potere calorifero, etanolo e metanolo che
miscelati con la benzina potrebbero essere utilizzati nei motori a scoppio. L’unico limite
all’utilizzazione della biomassa è che questa venga impiegata non oltrepassando il ritmo di
rinnovamento biologico.