“CO2 ed Effetto Serra”, Nucleare, Fonti Rinnovabili e lo Sviluppo Sostenibile Globale: Opportunità Vere o False?

Il convegno “Energia nucleare e fonti rinnovabili: incompatibilità o convergenza? Europa, Italia, Piemonte – l’energia come motore di crescita, organizzato a Torino lo scorso 4 febbraio 2011 da Confindustria Piemonte ha affrontato tematiche tanto interessanti quanto delicate, sollevando interrogativi e posizioni cui è mancato, purtroppo, il necessario confronto con il numeroso e qualificato pubblico presente.

Per questo motivo Vander Tumiatti* (imprenditore dal 1968, impegnato a livello europeo ed internazionale nel settore dell’energia e dell’ambiente) ha sentito l’esigenza di scrivere una lettera aperta indirizzata agli autorevoli relatori del convegno:

La stessa lettera è stata indirizzata a:

Lo scopo di questa lettera è quello di fornire un quadro conoscitivo relativo alle opportunità di sviluppo sostenibile globale determinato dalle filiere agroenergetiche come più dettagliatamente sviluppate nella memoria sottostante.

*Vander Tumiatti Imprenditore e Socio Fondatore della Sea Marconi (1968) – Torino Italia (www.seamarconi.com)Ass. Secretary IEC TC 10 (International Electrotechnical Commission) Geneve – CH – (www.iec.ch)Expert PEN- UNEP (POPs-PCBs Elimination Network- United Nations Environment Programme) Geneve – CH (www.pops.int/pen – www.unep.org)

“CO₂ ed Effetto Serra”: né una moda, né tantomeno un’improvvisata opinione!

PREMESSA

Com’è noto, il ciclo del Carbonio e le emissioni di CO₂ rappresentano una metafora sintomatica della vita dell’uomo, della sua storia e della sua evoluzione nel XXI secolo.

All’attuale scenario antropogenico del “Pianeta Terra”, caratterizzato dalle attività di più di 6 miliardi di abitanti, sono correlate le conversioni delle matrici carboniose (come i combustibili solidi, liquidi e gassosi) e le equivalenti emissioni nell’atmosfera di circa 5,5 Gigatonnellate/anno di Carbonio (United Nations Environment Programme – UNEP – 2009).

Il ciclo del carbonio interagisce globalmente con i diversi comparti ambientali e con le varie forme di vita (umana, animale, vegetale, ecc.) che sono presenti nell’atmosfera, nella geosfera, nella idrosfera e nella biosfera ovvero in quelle che sono denominate le riserve di carbonio (Carbon Sink).

Sappiamo che ad ogni attività umana corrisponde una ”Impronta di Carbonio” (Carbon Footprint), misurabile in unità di Kg di CO₂ equivalente (CO₂e). La CO₂ è l’unità di misura adottata dagli Organismi Internazionali per valutare gli effetti climatici, noti come ”Effetto Serra”, quantificando così il loro potenziale contributo al riscaldamento globale del Pianeta Terra – GWP (Global Warming Potential).

La CO₂ è, inoltre, il gas di riferimento adottato per misurare gli effetti anche degli altri gas (es. Esa Fluoruro di Zolfo – SF₆, ecc.) ed il suo GWP è pari a 1. La CO₂ risulta il marker più sensibile e sintomatico per valutare i fattori critici, le priorità e le correlazioni statistiche per la validazione dei “Modelli Causa/Effetto”.

I fattori di contemporaneità sono principalmente focalizzati sull’aumento della CO₂ in atmosfera con gli “Eventi Climatici Estremi” nel “Pianeta Terra” , in particolare su:

1. “concentrazione di CO₂”: valore massimo di 390?L/L (ppm in volume – parti per milioni in volume), misurato nel luglio 2010 nelle Hawaii (nel centro di Mauna Loa)- USA;

2. “trends ed incremento della CO₂”: valori attuali in costante aumento di 110?L/L rispetto ai 280?L/L di valore medio degli ultimi 1000 anni, corrispondenti al periodo pre-rivoluzione industriale e dei trasporti. Negli ultimi 150 anni, rispetto all’ultimo millennio, la CO₂ è incrementata di circa il 39,3% in un tempo che rappresenta appena il 15% del totale. Nel solo comparto della mobilità e del trasporto delle persone si è passati da 0,04 Km/giorno a persona del 1800 ai circa 40 Km/giorno degli anni 2000, con incremento, quindi, di circa 1000 volte (fonte BGR – Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe di Hannover – 2010). Nello stesso periodo il fabbisogno di energia primaria è passato da 13EJ/a (ovvero 13×10¹⁸J/anno) a 420EJ/a, con un incremento di circa 32 volte (fonte BRG).

3. “evoluzione futura della CO₂”: previsti valori in costante aumento fino a 550?L/L, al 2060, se non saranno implementate radicali ed immediate contromisure di prevenzione e/o mitigazione dei cambiamenti climatici globali.

GLI SCENARI FUTURI

Risulta sempre più evidente e conclamata, quindi, la correlazione statistica tra la crescente concentrazione di CO₂ in atmosfera come causa principale delle temperature estreme osservate nel Pianeta Terra. Nel primo semestre 2010 la temperatura media è stata di 16,2°C , cioè il valore massimo storico dalle rilevazioni climatiche sistematiche.

L’aumento della temperatura media innesca fenomeni di propagazione delle ondate di calore nel globo terrestre che inducono perturbazioni anomale nella circolazione dei venti (velocità, direzione, frequenza, ecc.). Poiché l’aria calda trattiene più umidità nell’atmosfera, vengono modificati gli attuali profili delle precipitazioni meteorologiche (secondo la fonte Nature il “Fattore umano” afferma che il riscaldamento climatico è il padre dei grandi diluvi, aumentati 3,5 volte dal 1990 ad oggi).

L’anamnesi degli “eventi climatici estremi” globali, l’analisi delle serie temporali e dell’entità degli effetti, sono gli unici strumenti di valutazione scientifica in grado di formalizzare efficacemente il “Quadro Diagnostico & Decisionale” necessario a sviluppare e supportare le strategie di prevenzione e mitigazione dei rischi correlati al “GWP”.

Gli eventi dell’agosto 2010 (come ad esempio la siccità e gli estesi incendi nelle foreste russe; le alluvioni in Germania, India, Pakistan, Cina, ecc.) hanno coinvolto da soli diversi milioni di persone, provocando migliaia di morti, epidemie e distruzioni catastrofiche (a infrastrutture primarie di comunicazione e trasporto, a ospedali, ad abitazioni civili, ad industrie, alla produzione agricola, ecc.).

Nel settore agricolo questi eventi climatici estremi provocano anche instabilità nei mercati e l’indisponibilità delle materie prime alimentari (es. grano, orzo, mais, soia, ecc.) con immediate ripercussioni globali (es. riduzione da 90 a 60 milioni di tonnellate di cereali prodotti dalla Russia nell’agosto 2010 – pari a un calo del 33% della produzione – con conseguente blocco delle esportazioni,) e successivo aumento, fino ad oltre il 30%, dei prezzi sui mercati internazionali. A seguito di ciò si possono determinare carestie e acuire i conflitti sociali in molti paesi, in particolare poveri (Mozambico e altri) e/o in via di sviluppo. I danni stimati nel 2010 sono risultati di molti miliardi di euro, con tempi di ripristino delle infrastrutture di diversi anni.

Nel settore delle coperture assicurative dei grandi rischi naturali e tecnologici, gli eventi climatici estremi del pianeta sono sempre più allarmanti, con un aumento conclamato del 300% nei soli ultimi 30 anni ed è stato calcolato che i beni assicurati distrutti dal maltempo dal 1980 ad oggi equivalgono a 1600 miliardi di dollari US: più 11% ogni anno (fonte: Munich Re-CH, uno dei leader mondiali nella riassicurazione).

Alcuni esperti di fenomeni climatici globali predicono, per il 2060, uno scenario che vede un incremento della CO₂ fino a 550?L/L, con il conseguente aumento della temperatura del pianeta di 3°C (Bjørn Lomborg, “ambientalista scettico” autore del libro Smart solutions to climate change, Cambridge University Press, ISBN 9780521138567 – 2010,). A questo scenario GWP- 2060 sarebbero correlabili rilevanti effetti globali:

1. perdita fino all’80% della foresta pluviale amazzonica con la sua biodiversità e rischio di estinzione per il 25-40% delle specie sub sahariane;
2. diminuzione del 10% del ghiaccio dell’Artico ogni dieci anni;
3. alterazione del ciclo dei monsoni, con il rallentamento della Corrente del Golfo e la conseguente mutazione del clima dell’Europa atlantica e l’incremento del 5-8% delle aree aride e semiaride in Africa;
4. aumento, tra 1,1 e 3,2 miliardi, delle persone che nel 2080 soffriranno di mancanza di acqua e di sete e di un numero variabile tra 200 e 600 milioni di persone che soffriranno di fame (con incremento annuo di più 7 milioni);
5. aumento del livello di acqua dei mari di 10 cm al secolo dovuto allo scioglimento dei ghiacci ai poli ed incremento del rischio di alluvioni in Asia ed in altri continenti;
6. diminuzione della produzione di tutti i cereali alle basse latitudini con aumento di microtossine nel grano in alcune zone, il che costringerà ad usare il grano come combustibile, sottraendolo all’uso alimentare.

Tra i principali fattori critici attuali, che inducono rilevanti cambiamenti climatici, si evidenziano:

1. scarsa efficienza degli attuali processi di conversione delle matrici carboniose primarie e/o residuali;
2. uso e combustione (energia, trasporto, ecc.) di fonti non rinnovabili (es. petrolio, carbone, gas naturale);
3. mancata integrazione e non modularità dei processi di conversione.

Per prevenire e/o mitigare le criticità ambientali risulta ,quindi, prioritario l’utilizzo di nuove generazioni di impianti di conversione delle matrici carboniose in grado di ridurre progressivamente l’impatto globale delle emissioni di CO₂ con equivalente riduzione delle sostanze pericolose e dei composti persistenti come i “POPs” (Persistent Organic Pollutants), i TARs cancerogeni (PCA – PolyCyclic Aromatic).

Gli impianti di conversione devono essere conformi principalmente alle specifiche tecniche contrattuali ed ai requisiti prescritti dal quadro normativo di settore; ad esempio:

·“Best Available Techniques – BAT”: Direttiva 96/61/CE “Prevenzione e riduzione integrata di inquinamento”del 19/09/1996;

·“Best Enviromental Practices – BEP”: Stockholm Convention sugli inquinanti organici persistenti (POPs) del 22/05/2001;

·“IPCC – Intergovernmental Panel on Climate Change–IPCC:UNEP – United Nations Environment Programme;

·“Guideline for Safe and Eco-friendly Biomass Gasification – Intelligent Energy for Europe programme”;

·ATEX (ATmosphères ed EXplosibles), FMEA (Failures Mode and Defect Analysis), HAZOP (HAZard and OPerability analysis), ecc.

Il rispetto dei requisiti prescritti dal quadro normativo è mirato alla prevenzione e mitigazione delle emissioni e dei rischi di incidenti rilevanti anche in impianti di estrazione o conversione. Di seguito sono citati alcuni dei casi più noti che hanno determinato un impatto strategico per le politiche di settore e per il quadro normativo internazionale:

1. Agosto 1968 – “Caso PCB Yusho“ occorso in Giappone con la intossicazione della popolazione a seguito della contaminazione di matrici alimentari provocate da una continua microperdita di fluido diatermico (puro PCB operante fino ad oltre 300 °C) in uno scambiatore di calore dell’impianto di deodorazione dell’olio di riso ad uso alimentare. I pazienti accertati nella fase contingente sono 31.180 (al 2/07/1969), quelli accertati dopo 7 anni, 3.484, i pazienti morti, 26 (intossicazione acuta di PCB con alta concentrazione di PCDF- Furani), 34 i neonati affetti da Yusho. Il tipico “Quadro dei Segni & Sintomi” evidenziava: liquido lacrimale (88,8% – uomini e 83% – donne), acne-foruncoli (87,6% – uomini e 82% – donne), deformazione delle unghie (83,1% – uomini e 75% – donne); punti neri nei pori (64% – uomini e 56% – donne) ecc.
2. 10/07/1976 – “Caso Diossina di Seveso -2,3,7,8 TCDD” (POPs) occorso alla Icmesa S.p.a. (Gruppo Hoffmann La Roche – CH) a Meda (MI) Italia: reazione esotermica incontrollata nella produzione di composti organici clorurati (clorofenoli,ecc) con lo scoppio del reattore A101 nel reparto B e la formazione della “diossina” che, attraverso la migrazione in aria, ha contaminato una vasta area di terreno, determinando la completa evacuazione di circa 40.000 persone, con danni stimati in oltre 200 milioni di euro e tempi di parziale ripristino di oltre10 anni;
3. 20/04/2010 – “Caso Deepwater Horizon – BP” occorso nel Golfo del Messico – USA”, mentre la piattaforma petrolifera affittata alla BP dalla Transocean – CH stava trivellando il Pozzo Macond su fondale profondo circa 1.500 m al largo della Louisiana. La violenta esplosione verificatasi sulla piattaforma ha provocato l’immediata morte di 11 persone e 17 feriti, provocando perdite incontrollate di petrolio greggio in mare stimate in circa 60.000 barili al giorno, per 106 giorni (4/08/2010), con conseguenti danni all’ecosistema marino e costiero su tutti gli stati del Golfo del Messico (Lousiana, Mississippi, Alabama, Florida, ecc.). I danni stimati sono di decine di miliardi di dollari americani per l’industria, il turismo, la pesca, ecc.. Questo disastro ambientale è il più grave nella storia americana con un impatto di almeno 10 volte superiore a quello della petroliera Exxon-Valdez, occorso nel 1989.

LA CONVERSIONE CON “CO₂ NEUTRALE” E/O “CO₂ NEGATIVA”

La progressiva riduzione delle emissioni si realizza con “Politiche di Sviluppo Sostenibile Globale per il XXI Secolo” (di tipo economico, fiscale, ecc.) mirate a stimolare, coerentemente nel tempo, la continua innovazione tecnologica e di investimento per “Impianti modulari a bassa emissione” attraverso l’ideazione, la progettazione, la costruzione e la gestione di nuovi processi di conversione efficienti, altamente integrati, compatti e flessibili.

Questi impianti consentono di realizzare la conversione primaria della matrice carboniosa iniziale, con una alta resa energetica, a basso impatto ambientale, con limitate emissioni fino a determinare bilanci classificabili a “CO₂ neutrale”. Si possono quindi realizzare delle sorprendenti condizioni di conversione con “CO₂ Negativa”, nel caso dei processi di pirolisi di biomasse primarie e/o residuali, e l’utilizzo del carbone vegetale prodotto (“biochar”) come ammendante (una tantum) dei terreni agricoli ed in grado di intensificare (per decenni) le rese agricole con aumenti fino ad oltre il 20% annui e realizzare il sequestro perenne del carbonio fino a 3Kg di CO₂ per Kg di biochar (www.biochar.org) e proposta progetto europeo FP7-ENV-2010 Proposal N°:265351 –“C-LOCK”.

In altre parole, una politica di sviluppo delle filiere agro-energetiche e forestali (es. Progetto LORVER 2010 – LORRAINE VERTE – Regione Lorena Francia) valorizza strategicamente il ruolo delle imprese agricole e con prospettive di lungo termine. Lo sviluppo sostenibile trova la concretezza e la forza della sinergie sui n.4 Fattori Chiave: A-Tecnologie Disponibili; B-Protezione Ambientale Globale; C-Profittabilità Economica; D-Tempi di Attuazione Immediati.

Le produzioni locali di “Filiera Corta”, con colture dedicate ed ad alta resa, realizzano la produzione ecosostenibile di biomasse primarie per ricavare materie prime biogeniche, principi attivi ed essenze per l’industria (tessile, chimica, farmaceutica, alimentare, ecc.), per produrre bioenergia e per la fitodepurazione dei terreni contaminati (es. nelle aree dismesse).

Analogamente si possono meglio valorizzare decine di milioni di tonnellate/anno delle tradizionali biomasse residuali dell’agricoltura (es. sfalci di potatura dell’ulivo, della vite; lolla di riso, pula di grano, paglie in genere, ecc.) evitando che divengano fonte di inquinamento atmosferico attraverso la loro combustione incontrollata nei campi.

Un tipico esempio di valorizzazione dei terreni agricoli marginali, normalmente incolti, è la coltivazione dedicata con la semina “una tantum” di canna comune (Arundo Donax) contraddistinta dalla alta resa produttiva (36,8 tonnellate e più per ettaro/anno di sostanza secca avente un potere calorifico di circa 18.000 KJoule/Kg), associata a bassi costi di produzione, nessun fertilizzante, poca irrigazione, scarsa manodopera. Il risultato economico e la profittabilità di questa coltivazione è evidente, con coperture pluriennali garantite ed indicizzate agli indici internazionali del petrolio e gas (es. fino a 50 Euro per tonnellata pari a 1.800 Euro/ettaro per anno). In tale modo settori tradizionalmente in crisi, come sono quelli dell’agricoltura, potrebbero sinergicamente produrre ricchezza e creare nuove opportunità di lavoro locale e di sviluppo paesaggistico ed economico del territorio, migliorando nello stesso tempo la qualità di vita delle popolazioni e dell’ambiente.

Tecnologie innovative, a “Zero Emissioni”,sono in corso di ricerca e sviluppo per la conversione fotochimica della “CO₂ e di altri microelementi residuali” in biomassa algale ad alta resa (prospettive di incremento della produzione, per ettaro equivalente, fino a 50 volte superiore rispetto alle altre tradizionali produzioni). Progetto Europeo FP7- SME- 2008- 2 N°: 243752-2 “BioAlgaeSorb” (www.bioalgaesorb.com).

Nello scenario futuro un ruolo importante sarà svolto dalla cogenerazione decentrata CHP (fino ad 1000 KWe elettrici + termici) in grado di fornire differenti soluzioni tecnologiche per l’efficiente conversione bioenergetica delle biomasse, in grado di garantire produzioni di energia con disponibilità operativa di almeno 7.500,00 ore/anno: 1- ORC (Oil Rankine Cycle) basata sulla combustione diretta delle biomasse in una caldaia dedicata accoppiata ad una turbina a vapore in grado di fornire rese elettriche tipiche del 16-18% (costo di investimento: circa 6.000,00 €/KWe); 2- Piro- Gassificazione Flessibile & Catalitica, in condizione iperdinamica (in fase di industrializzazione) accoppiata ad un motore endotermico a gas, in cui le rese elettriche salgono fino al 27-28% (obiettivo di costo investimento di circa 3.500,00 €uro/KWe); 3- MMA-SOFC (Molten Metal Anode – Solide Oxide Fuel Cell) dove la resa elettrica potrà arrivare fino ad oltre il 50% (in fase di R&S, con obiettivo di costo di investimento di circa 2.500,00 €uro/KWe).

Vorrei evidenziare che queste realistiche prospettive sono del tutto coerenti con gli orientamenti che provengono dalle Organizzazioni Internazionali (ONU, UNEP, UNIDO, FAO, ecc.) cui è affidato il compito del coordinamento strategico globale, volto ad incentivare lo sviluppo con “Linee Guida” e Norme mirate alla progressiva riduzione delle criticità ambientali (emissioni, rifiuti, sprechi, ecc.), per la migliore valorizzazione delle risorse ambientali e per la fattiva cooperazione tra i Paesi ricchi e i Paesi poveri sui temi sinergici (Agro-Energy, BioEnergy; Eco-Factory; Green Economy; microcogenerazione decentrata CHP; Smart Grids, ecc.).

Come si vede, le nuove risposte tecnologiche e le loro capillari applicazioni offrono opportunità di sviluppo sostenibile globale, per il miglioramento della qualità delle vita delle popolazioni e dell’intera umanità, creando maggiore sicurezza e concrete prospettive di benessere per le generazioni future.

In occasione del 150° Anniversario dell’Unità d’Italia (Torino, 17 Marzo 1861- 2011) una nuova sfida, per il XXI secolo può partire da Torino, forte delle proprie capacità e tradizioni di prima capitale d’Italia che è stata capitale tecnologica mondiale nei settori mirati all’agricoltura, all’ ambiente & energia (Francesco Cirio, Imprenditore 1836 – 1900 ed inventore e pioniere dell’industria conserviera; Galileo Ferraris, Ingegnere e scienziato 1847 -1897 – scopritore del campo magnetico rotante e ideatore del motore elettrico in corrente alternata; Luigi Casale, chimico e scienziato ed imprenditore 1882-1927 – ideatore del processo di sintesi dell’ammoniaca utilizzata per fertilizzanti sintetici; ecc.).

Oggi, sta alla responsabilità e determinazione individuale saper cogliere queste vere opportunità di sviluppo!