Le fonti di energia

Materie:	Tesina
Categoria:	Chimica
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LE FONTI DI ENERGIA
Oggi, in un paese industrializzato come il nostro, per produrre i beni di consumo per soddisfare il fabbisogno quotidiano, viene consumata molta energia.
Durante la Rivoluzione industriale, quasi tutta l’energia era fornita dalle piante, dall’uomo e dagli animali, per produrre energia meccanica. L’impiego di altre fonti era tuttavia limitato.
A partire da due secoli fa invece, il fabbisogno di energia è enormemente cresciuto, determinando lo sviluppo della scienza e della tecnica.
Questa graduale trasformazione è stata possibile grazie alla capacità di sfruttare in modo economicamente conveniente l’energia chimica immagazzinata dal carbone e dal petrolio.
• FONTI DI ENERGIA NON RINNOVABILI:
La fonte di energia più importante è rappresentata dai COMBUSTIBILI FOSSILI, cioè il petrolio, il carbone e il gas naturale. Questi materiali sono detti combustibili perché dalla loro reazione di combustione viene liberata una grande quantità di energia.
Però i giacimenti di combustibili fossili sono destinati prima o poi ad esaurirsi, e per questo motivo sono considerati delle fonti di energia non rinnovabili (esauribili).
La natura ha impiegato moltissimi anni per accumulare l’energia chimica nei combustibili fossili. Infatti, questi materiali si sono formati in seguito alla lentissima decomposizione delle sostanze contenute negli organismi viventi, soprattutto nei vegetali.
Per esempio la maggior parte dell’energia elettrica che viene utilizzata nel nostro paese proviene dall’energia chimica contenuta nei combustibili fossili: essa viene convertita in energia termica attraverso le reazioni di combustione nelle centrali termoelettriche. Nelle centrali elettronucleari invece, viene sfruttato il calore proveniente dalla reazione di fissione nucleare.
• TRASFORMAZIONE DI ENERGIA E IMPATTO AMBIENTALE:
Purtroppo però le reazioni di combustione hanno sempre creato molti problemi a causa del loro IMPATTO AMBIENTALE, ovvero a causa degli effetti negativi che queste reazioni producono sull’equilibrio ambientale.
Il gasolio per esempio, che è un combustibile ottenuto dalla lavorazione del petrolio ed è usato come carburante per molte automobili, è molto inquinante, poiché per ogni molecola di IDROCARBURO se ne formano 16 di ANIDRITE CARBONICA, una sostanza gassosa che contribuisce al cosiddetto effetto serra nell’atmosfera.
Inoltre dalla combustione di questa sostanza, a causa dell’elevata temperatura si formano l’OSSIDO e il DIOSSIDO DI AZOTO, delle sostanze tossiche, che provocano disturbi all’apparato respiratorio, formando anche le piogge acide, corrosive per i vari monumenti ed edifici in pietra.
Un altro fattore molto rilevante è che la combustione ben difficilmente avviene in modo completo, infatti nei motori a scoppio per esempio avviene in modo esplosivo, e quindi rapido per essere completata.
Tra i prodotti della reazione sono presenti anche:
- OSSIDO DI CARBONIO: è una sostanza tossica che riduce le capacità del sangue di trasportare ossigeno.
- IDROCARBURI: sono delle sostanze che combinate con altre, possono dare luogo allo SMOG FOTOCHIMICO, un inquinamento dell’aria che provoca una forte irritazione agli occhi.
- PARTICOLATO (PM): è costituito da alcune particelle minuscole presenti nell’aria. Queste particelle sono classificate in base alla loro dimensione, che è inversamente proporzionale alla pericolosità (più sono piccole infatti e più sono dannose)
A differenza delle centrali termoelettriche, nelle quali vengono bruciati combustibili fossili, le centrali nucleari di fissione non emettono fumi inquinanti, però il combustibile nucleare residuo, le SCORIE RADIOATTIVE, è altamente tossico. Si tratta infatti, di atomi instabili, che possono rimanere in vita emettendo radiazioni pericolose per molti anni. Inoltre i materiali usati in queste centrali potrebbero essere usati a scopo bellico.
• FONTI DI ENERGIA RINNOVABILI:
Dato che le riserve di combustibili fossili si stanno esaurendo, l’uomo è andato alla ricerca di fonti di energia alternative, cioè che sono potenzialmente inesauribili.
Sono considerate fonti rinnovabili il sole, il vento, le maree, le risorse idriche…
Un'altra importante caratteristica di queste fonti è che hanno un ridotto impatto ambientale, poiché non danneggiano in modo irreparabile la natura e l’ecosistema.
- ENERGIA IDROELETTRICA: viene generata dal movimento dell’acqua del mare, dalle onde, dalle maree o dalle correnti.
- ENERGIA SOLARE: è l’energia emanata dal Sole sulla Terra. Purtroppo gran parte di essa non viene sfruttata poiché è molto difficile convertirla in modo continuativo in altre forme di energia. Questo tipo di energia viene sfruttata dall’uomo mediante i PANNELLI SOLARI (che trasformano l’energia solare in energia termica che riscalda l’acqua per un uso civile) e i PANNELLI FOTOVOLTAICI (che convertono l’energia solare in energia elettrica).
- ENERGIA EOLICA: è l’energia posseduta dal vento che può essere sfruttata tramite gli impianti a pale che converte l’energia cinetica in energia elettrica. Però questi mulini potrebbero determinare un certo impatto ambientale a causa della loro imponenza e rumorosità.
- ENERGIA GEOTERMICA: è l’energia sprigionata dal sottosuolo terrestre, dove la temperatura del sottosuolo è più alta della media. Il vapore che proviene appunto dal sottosuolo viene utilizzato per essere convertito in energia elettrica.
Un campo di fonti rinnovabili sono anche i combustibili alternativi a quelli tradizionali.
- BIOCOMBUSTIBILI: sfruttano l’energia chimica contenuta nei materiali vegetali, che sono rinnovabili in tempi rapidi. I biocombustibili essendo di origine vegetale quando bruciano immettono nell’atmosfera una quantità di anidrite carbonica pari a quella assimilata dalle piante durante la fotosintesi, una quantità quindi moto ridotta.
Inoltre sono totalmente biodegradabili:
- BIODISEL: è un carburante simile al gasolio, ottenuto attraverso un processo chimico da fonti rinnovabili come i grassi animali o gli oli vegetali.
- BIOETANOLO: è un combustibile ottenuto mediante un processo di fermentazione di materiali rinnovabili come i prodotti agricoli e i rifiuti urbani.
- IDROGENO: è una sostanza che bruciando non produce inquinamento e quindi potrebbe essere sostituita come combustibile nei motori dei veicoli.
- RIFIUTI SOLIDI URBANI: possono essere utilizzati come combustibili e sono considerati una fonte rinnovabile, e l’energia chimica in essi contenuta può essere recuperata attraverso la combustione negli inceneritori (anche se questi impianti presentano degli inconvenienti per l’ambiente e per la salute degli esseri umani).
- ENERGIA NUCLEARE: è prodotta attraverso le reazioni di fusione. Questo metodo è ancora in fase sperimentale. Nelle reazioni di fusione i nuclei di atomi con basso numero atomico si combinano per dare origine ad atomi con nuclei più pesanti. Questi atomi emettono dei RAGGI GAMMA, che producono un enorme quantità di energia. Però per far avvenire la fusione bisogna operare a temperatura elevatissima, e per questo ancora oggi non si è ancora riusciti a compiere questo processo in maniera controllata e affidabile.
• NUOVE ABITUDINI PER RISPARMIARE ENERGIA:
Per risparmiare energia è indispensabile limitare i consumi di energia modificando le nostre abitudini di vita e costruendo macchine e abitazioni in grado di consumare poca energia.
Il risparmio può essere ottenuto sia con meno sprechi, sia con prodotti a risparmio energetico come gli elettrodomestici, le lampadine e gli edifici.

EFFETTO SERRA
Da milioni di anni la terra è costantemente irraggiata dalle radiazioni elettromagnetiche provenienti dal sole, che scaldano il nostro pianeta e danno origine alla vita. Dall'effetto serra deriva la temperatura terrestre, che altrimenti sarebbe intorno ad una temperatura di -18° C.
Perché si parla di effetto serra? Il problema è causato dall'eccessiva presenza di questi gas nell'atmosfera tale da causare l'aumento della temperatura terrestre. I principali gas serra sono l'anidride carbonica, il metano e il vapore acqueo. Questi gas svolgono due importanti funzioni:
- Filtrano le radiazioni provenienti dal sole, evitando in tal modo di far giungere fino alla superficie terrestre quelle più nocive per la vita.
- Ostacolano l'uscita delle radiazioni infrarosse. I raggi solari rimbalzano sul suolo terrestre dirigendosi nuovamente verso l'alto. I gas serra presenti nell'atmosfera impediscono la loro completa dispersione nello spazio, facendoli nuovamente cadere verso il basso. Come una gigantesca serra.
Le responsabilità dell'uomo. Le emissioni di anidride carbonica sono il principale nemico da combattere. L'80% delle emissioni di anidride carbonica proviene dalla combustione del petrolio, del metano e del carbone. Nel novecento, il livello di CO2 in atmosfera è aumentato del 40% rispetto al secolo precedente come conseguenza dello sviluppo dei trasporti. La CO2 ha una durata media in atmosfera di circa 100 anni. Le reazioni dell'ambiente sono quindi discontinue e irreversibili e non mostrano immediatamente i loro reali effetti o conseguenze. Si accentuano i fenomeni meteo estremi come gli uragani, le tempeste e le inondazioni. Nessuno però può dire con certezza quali siano le reali conseguenze a livello planetario.
ENERGIA DEL MOTO ONDOSO: è una fonte di energia classificata tra le cosiddette "energie rinnovabili". Il moto ondoso del nome fa riferimento alla classificazione dell'energia per tipo di generazione. L'energia del moto ondoso è una fonte di recente sperimentazione in vari progetti europei di ricerca nel campo energetico.
Vi sono varie tecniche di sfruttamento del moto ondoso.
- Un esempio noto è quello delle turbine Pelamis (sperimentate in Portogallo), costituite da strutture tubolari galleggianti ancorate al fondo marino. All'interno delle strutture vi sono delle turbine messe in moto dall'acqua che entra ed esce dalle strutture al ritmo del moto ondoso in cui il generatore si trova. Tali generatori generano energia con costanza, ma mostrano un ingombro non indifferente.
- Un altro tipo di impianto è quello a colonna d'acqua oscillante, anch'esso raccoglie l'acqua che entra grazie al moto ondoso per mettere in moto una turbina.
ENERGIA A GRADIENTE SALINO: è l'energia ottenuta dalla differenza nella concentrazione del sale fra l'acqua di mare e l'acqua dolce (per esempio alla foce di un fiume).La quantità di energia ottenibile con questo procedimento è significativa. I due metodi per ottenere energia dal gradiente salino si basano sull’osmosi.
Il prodotto di scarto di questo processo è acqua salmastra.
L'efficacia della tecnologia dell'osmosi è stata confermata in prove di laboratorio. Un tempo il costo della membrana era un forte ostacolo. Una nuova membrana, più economica, l'ha resa adatta per un potenziale uso commerciale. Dal 2005 è attivo un impianto sperimentale da 50 kilowatt è situato in un sito-test costiero in Harlingen, Paesi Bassi.