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Il giornale per gli studenti,<br />

degli studenti e dei pr<strong>of</strong>essori<br />

9Ottobre<br />

2007<br />

PLASTICA<br />

Sempre più<br />

biodegradabile<br />

SAPONE<br />

Quello naturale<br />

facciamolo in classe<br />

www.green.incaweb.org<br />

La Scienza<br />

al servizio<br />

dell’Uomo<br />

e<br />

dell’Ambiente Notizie<br />

e curiosità<br />

dall’Italia,<br />

dall’Europa<br />

e dal mondo<br />

Nei prossimi anni si svilupperanno<br />

applicazioni<br />

legate alle proprietà del<br />

velo di ossido che si può<br />

ottenere sulla superficie<br />

del titanio e ai colori cui<br />

dà origine.<br />

Solventi<br />

2<br />

Soluzioni<br />

senza<br />

rischi<br />

Vediamo nella seconda parte del<br />

nostro servizio la valutazione<br />

dei rischi chimici e ambientali,<br />

i parametri di solubilità,<br />

i traguardi già raggiunti dai<br />

ricercatori (e quelli da<br />

raggiungere) all’insegna della<br />

ecocompatibilità dei solventi.<br />

Una copia euro 3,00 - Periodico mensile d’informazione edito dal <strong>Consorzio</strong> <strong>Interuniversitario</strong> Nazionale “La Chimica per l’Ambiente“ (INCA) - Anno II, N. 9, Ottobre 2007


Scambio di idee<br />

con Piero Tundo<br />

Cari lettori di <strong>Green</strong>,<br />

Nel dibattito sulla diffusione della cultura scientifica, è<br />

sempre più presente il confronto fra scienza e<br />

religione. Desidero portare un contributo a questo<br />

dibattito, partendo da una suggestione e un punto di vista<br />

tanto personale quanto inusuale.<br />

I termini di questo attualissimo dibattito io li ritrovo freschi<br />

e vivaci nel capitolo 28 del Libro di Giobbe, il cui autore<br />

scriveva più di 2400 anni fa.<br />

Il capitolo 28 rappresenta, nel contesto del libro, un<br />

capolavoro di vibrante poetica semitica sotto forma di<br />

riflessione filos<strong>of</strong>ica sulla conoscenza e sulla sapienza.<br />

Ecco quindi dapprima la descrizione delle grandi possibilità<br />

della ricerca con cui l’uomo agisce, modifica, trasforma,<br />

natura; a cui subito, in antitesi, si pone la impossibilità<br />

di esperire i confini della sapienza,<br />

poiché questa attiene al campo della metafisica.<br />

“Sapienza è timor di Dio, conoscenza è evitare il male”<br />

(Cap. 28, v. 28).<br />

Attualmente io vedo una possibilità e un motivo di<br />

collaborazione tra le due visioni della realtà poiché<br />

hanno avuto una evoluzione convergente, sia sotto<br />

l’aspetto teorico che applicativo. “Evitare il male” è<br />

diventato “cercare di fare il bene” e “avere timore di Dio” è<br />

MILANO<br />

Parola di Pr<strong>of</strong><br />

La libertà della ricerca<br />

e il bene dell’umanità<br />

Scrivete a: redazione@green.incaweb.org<br />

Lo stand di <strong>Inca</strong> e <strong>Green</strong> al RichMac<br />

diventa “sportello informazioni verde”<br />

Grande richiesta di informazioni allo stand del <strong>Consorzio</strong> interuniversitario<br />

nazionale “la chimica per l’ambiente” (INCA), editore di <strong>Green</strong>, allestito nell’ambito<br />

del “RichMac”, Rassegna internazionale del laboratorio per analisi chimico-fisica<br />

e biochimica, delle biotecnologie e delle scienze fisiche svoltasi alla<br />

Fiera di Milano dal 2 al 5 ottobre scorsi.<br />

Centinaia di studenti e insegnanti hanno ritirato le copie-omaggio di <strong>Green</strong> e<br />

hanno chiesto informazioni sul nostro giornale, sulle grandi tematiche della<br />

“scienza al servizio dell’uomo e dell’ambiente” e sul Master universitario in diffusione<br />

della cultura scientifica attivato all’Università di Venezia Cà Foscari nell’anno<br />

accademico 2007-2008 per iniziativa di <strong>Green</strong>.<br />

Nella prima giornata del RichMac, organizzato dal <strong>Consorzio</strong> <strong>Inca</strong>, si è tenuto un<br />

forum sul tema “Ascoltare la scienza: dalla ricerca alla diffusione della cultura<br />

scientifica”, con interventi di Piero Tundo, presidente <strong>Inca</strong> e direttore di <strong>Green</strong>;<br />

Adriana Giannini, del direttivo dell’Unione giornalisti scientifici italiani; Attilio<br />

Citterio, docente del Politecnico di Milano e membro del Comitato scientifico di<br />

<strong>Green</strong>; Raffaele Mangano, della Lechler di Milano; Graziano Tassinato, responsabile<br />

Area Trasferimento Tecnologico di Vega - Parco scientifico e tecnologico<br />

di Venezia.<br />

L’incontro è stato coordinato da Gino Banterla, direttore responsabile di <strong>Green</strong>.<br />

diventato, attraverso il cristianesimo, il rivolgersi con<br />

confidenza e fiducia alla sfera di ciò che non possiamo<br />

attingere.<br />

Nel riconoscere e dichiarare come principio fondante del<br />

proprio statuto la ricerca del bene dell’umanità, la scienza<br />

trova il suo fondamento etico, autonomo, senza necessità di<br />

ulteriori avalli.<br />

Riguardo al tema di come diffondere la conoscenza in<br />

genere tra le persone, esiste un conflitto che tuttavia<br />

non avrebbe ragione di sussistere, in quanto<br />

entrambi gli approcci ideologici alla questione mirano allo<br />

stesso fine.<br />

Le questioni etico-sientifiche che interrogano la coscienza<br />

dello scienziato e dell’uomo moderno sono innumerevoli e<br />

vanno continuamente aumentando, man mano che la<br />

scienza dà nuovi modi di intervenire sulla realtà.<br />

Le risposte della scienza a tali questioni devono essere<br />

ispirate dallo spirito di libertà, che contraddistingue la<br />

ricerca, qualora questa sia, come deve essere e come <strong>Green</strong><br />

intende operare, diretta al bene di tutti noi.<br />

E sappiamo anche che quello che Giobbe affermava della<br />

sapienza e della conoscenza, è incompleto: conoscenza e<br />

scienza non è solo evitare il male/fare il bene, ma alle volte<br />

per alcuni purtroppo cercare il male e soprattutto, per<br />

quello che ci piace sottolineare, è essere affascinati dalle<br />

scoperte che l’esperienza di ogni giorno ci riserva.


Ritorno al futuro<br />

Sommario<br />

<strong>Green</strong><br />

La Scienza<br />

al servizio<br />

dell’Uomo<br />

e dell’Ambiente<br />

9Ottobre<br />

2007<br />

Ecologia e sicurezza. L’obiettivo di Ornella Erminio ha scovato questa boa di segnalazione<br />

alimentata da un piccolo pannello solare.<br />

L’ossidazione anodica<br />

del titanio Colori titanici. Quando l’uomo mima la natura pag. 4<br />

Dalle scuole/1 Il sapone naturale? Facciamolo in classe pag. 16<br />

Dalle scuole/2 Plastica bio a tutto campo pag. 22<br />

Nuove frontiere<br />

della chimica Soluzioni senza rischi pag. 34<br />

Futuro & futuribile Notizie dal mondo pag. 48<br />

Obiettivo <strong>Green</strong> Notizie da Bruxelles pag. 50<br />

Progetti & Invenzioni Notizie dall’Italia pag. 51<br />

Direzione e redazione: Viale Luigi Pasteur, 33 - 00144 Roma, tel. 06 54 22 07 10 - tel./fax 06 59 26 10 3<br />

E-mail: redazione@green.incaweb.org - Sito internet: www.green.incaweb.org<br />

Amministrazione: <strong>Consorzio</strong> <strong>Interuniversitario</strong> Nazionale “La Chimica per l’Ambiente” (INCA)<br />

Via delle Industrie, 21/8 - 30175 Marghera (VE)<br />

telefono 041 23 46 611 - fax 041 23 46 602 - e-mail: info_INCA@unive.it<br />

Registrazione al Tribunale di Venezia n. 20 del 15 luglio 2006 - Stampa: Grafiche Seregni, Paderno Dugnano (Milano)<br />

sommario<br />

Periodico mensile<br />

d’informazione<br />

del <strong>Consorzio</strong><br />

<strong>Interuniversitario</strong><br />

Nazionale<br />

La Chimica<br />

per l’Ambiente<br />

(INCA)<br />

Direttore<br />

Piero Tundo<br />

Comitato scientifico<br />

Angelo Albini,<br />

Università di Pavia<br />

Sergio Auricchio,<br />

Politecnico di Milano<br />

Attilio Citterio,<br />

Politecnico di Milano<br />

Lucio Previtera,<br />

Università di Napoli Federico II<br />

Direttore responsabile<br />

Gino Banterla<br />

Coordinatore di redazione<br />

Fulvio Zecchini<br />

Comitato redazionale<br />

Antonella Americo<br />

Chiara Palmieri<br />

Progetto grafico e impaginazione<br />

Graficatorri - Franco Malaguti<br />

e-mail: graficatorri@tin.it<br />

Concessionaria per la pubblicità<br />

su “<strong>Green</strong>”<br />

Marketing Planet Media<br />

Tel. 039. 23 08 568<br />

Fax 039. 23 08 576<br />

Via Vittorio Emanuele, 15<br />

20052 Monza (MI)<br />

E-mail:<br />

mktplanet@mktplanet.it<br />

Web:<br />

www.mktplanetmedia.it<br />

Per abbonamenti e arretrati<br />

scrivete a:<br />

redazione@green.incaweb.org<br />

© <strong>Consorzio</strong> INCA, 2007.<br />

Tutti i diritti sono riservati. La presente<br />

pubblicazione, tutta o in parte, non può<br />

essere riprodotta o trasmessa in nessuna<br />

forma e con nessun mezzo, elettronico,<br />

meccanico, fotocopia, registrazione o altro,<br />

senza l’autorizzazione scritta dell’editore.


4<br />

L’OSSIDAZIONE ANODICA DEL TITANIO<br />

Nel numero 2 di “<strong>Green</strong>” (pag. 12) si è parlato<br />

di colori. L’argomento è stato affrontato<br />

descrivendo i pigmenti. Pigmenti naturali,<br />

pigmenti sintetici, pigmenti commestibili, pigmenti<br />

tossici ecc. I colori che noi percepiamo, però, in alcuni<br />

casi, non sono dovuti ai pigmenti. È noto che la luce<br />

può essere descritta in termini di onde o di fotoni che<br />

si propagano nella materia.<br />

La materia interagisce con la luce.<br />

Nella maggior parte dei casi, il colore è generato<br />

dall’interazione dei pigmenti con la luce, ma la<br />

Natura ci fornisce anche esempi di colori<br />

ottenuti senza pigmenti. Le bolle di sapone sono<br />

iridescenti, una macchia d’olio si veste di molti colori,<br />

le ali di molte farfalle, le piume del pavone ci<br />

appaiono colorate, ma la materia di cui sono composte<br />

lo è poco o per nulla.<br />

Le ali delle farfalle sono strutture costituite da<br />

proteine prive di colore e alle volte sono<br />

pigmentate con melanina, lo stesso pigmento<br />

della pelle umana o con carotenoidi. Il loro colore<br />

“naturale”, quindi potrebbe essere grigio, marrone o<br />

giallastro. Sia le ali che il corpo sono ricoperti da<br />

squame laminari. La moltitudine di colori e di tonalità,<br />

le colorazioni metalliche e iridescenti, che noi<br />

percepiamo, non dipendono da pigmenti ma dalla<br />

particolare disposizione delle squame che crea<br />

fenomeni di interferenza della luce.<br />

L’uomo può ultizzare queste conoscenze e<br />

mimare la natura? È quello che in un certo<br />

senso ha fatto Pietro Pedeferri.<br />

Per raccontarlo, abbiamo scelto di pubblicare<br />

integralmente la prolusione inaugurale fatta dallo<br />

stesso Pedeferri per il Politecnico di Milano<br />

nell’anno accademico 2004-2005.


QUANDO L’UOMO “MIMA” LA NATURA<br />

Foto di Ornella Erminio<br />

di Pietro Pedeferri<br />

Così in laboratorio possiamo creare un’infinità<br />

di tinte, belle come quelle dei fiori, degli<br />

animali, dei minerali o degli spettacoli naturali<br />

quali l’arcobaleno, le aurore, i tramonti.<br />

E il titanio, che quasi quarant’anni fa<br />

ci ha portato sulla Luna, con le sue apparenze<br />

e la sua luce non può non interessare<br />

anche il mondo dell’architettura, del design,<br />

dell’arredamento, della moda…<br />

Interferenza alla superficie del titanio ossidato.<br />

Il titanio è stato uno degli ultimi<br />

metalli a trovare impiego nel<br />

mondo industriale. Utilizzato dapprima<br />

nel campo aerospaziale per scopi<br />

militari, a partire dagli anni ’70 trova<br />

sbocchi nell’industria chimica, aeronautica,<br />

meccanica, per poi entrare negli<br />

ultimi decenni nei settori energetico,<br />

biomedico, architettonico, del restauro, dello<br />

sport e del tempo libero. Finora sono state<br />

sfruttate le sue caratteristiche di leggerezza,<br />

di resistenza meccanica, di resistenza alla<br />

corrosione e di biocompatibilità. È possibile<br />

che nei prossimi anni si sviluppino altre applicazioni<br />

legate alle proprietà del velo di ossido<br />

che si può ottenere sulla sua superficie e<br />

ai colori cui dà origine.<br />

Ed è proprio del titanio ricoperto da questo<br />

velo e delle sue tinte che vogliamo parlare.<br />

Diciamo subito che solo due metalli sono di<br />

per sé colorati: l’oro e il rame. Tutti gli altri,<br />

una sessantina, titanio compreso presentano<br />

tonalità tra il grigio e il bianco. Spesso, tuttavia,<br />

le loro superfici appaiono colorate. A<br />

volte questo si verifica perché si ricoprono di<br />

patine di prodotti di corrosione; altre volte<br />

perché si rivestono di un velo di ossido sottilissimo<br />

e trasparente, in grado di riflettere e<br />

rifrangere la luce e quindi di produrre il fenomeno<br />

noto con il nome di “interferenza”.<br />

5


6<br />

L’OSSIDAZIONE ANODICA DEL TITANIO<br />

È quello che succede al titanio ossidato. Infatti<br />

se sulla superficie di questo metallo si<br />

produce una pellicola di ossido, facendo ad<br />

esempio passare una corrente continua dal titanio<br />

ad un controelettrodo attraverso una<br />

soluzione salina (cioè ossidando anodicamente<br />

il metallo), la superficie assume colori<br />

che dipendono dallo spessore di questo<br />

film il quale, a sua volta, dipende dal potenziale<br />

applicato. Più precisamente portando<br />

questo potenziale da qualche volt a 140 volt,<br />

lo spessore passa da qualche nanometro,<br />

cioè da qualche milionesimo di millimetro, a<br />

più di 300 nanometri, e i colori cambiano secondo<br />

la sequenza:<br />

giallo porpora blu azzurro argento giallo rosa violetto<br />

turchese verde verdegiallo rosa verde<br />

con un’infinità di tinte intermedie. Sono colori<br />

altrettanto belli di quelli dei fiori, degli<br />

animali, dei minerali o degli spettacoli naturali<br />

come l’arcobaleno, le aurore o i tramonti.<br />

I film di ossido che danno colori di interferenza<br />

non si producono solo per ossidazione<br />

anodica, anche se questa rimane la via maestra<br />

per ottenerli. Film di questo tipo si possono<br />

produrre anche ad alta temperatura per<br />

reazione con l’ossigeno; e non solo su titanio<br />

ma su molti altri metalli. Sono di interferenza,<br />

ad esempio, le tinte che si vedono<br />

spesso in vicinanza delle saldature, sulla<br />

superficie dei trucioli prodotti dalla lavorazione<br />

al tornio, sui pezzi sottoposti a trattamenti<br />

termici.<br />

E, se lasciamo il campo dei metalli, sono di<br />

interferenza anche i colori iridescenti dei<br />

film di olio sull’acqua, delle bolle di sapone,<br />

delle piume di certi uccelli (quelle del pavone<br />

ad esempio), delle ali di certe farfalle o<br />

del corpo di certi pesci e insetti.<br />

Il fenomeno<br />

dell’interferenza<br />

Colori della prima scala<br />

Vediamo di illustrare il fenomeno<br />

che dà luogo a questi colori. Lo<br />

facciamo molto brevemente per<br />

non correre il rischio di togliere<br />

loro incanto o poesia come pare<br />

sia successo a Keats quando gli<br />

venne proposta la spiegazione<br />

dei colori dell’arcobaleno data da<br />

Newton.<br />

Quando osserviamo una superficie di titanio<br />

ricoperta da una pellicola di ossido, il nostro<br />

occhio è raggiunto da due onde luminose sovrapposte:<br />

una riflessa dalla faccia superiore<br />

del film che è a contatto con l’atmosfera e<br />

l’altra dalla faccia inferiore che è invece a<br />

contatto con il metallo. La seconda onda luminosa<br />

effettua in più, rispetto alla prima, un<br />

doppio attraversamento dell’ossido. Se supponiamo<br />

che la superficie del titanio sia illuminata<br />

con luce monocromatica, quest’onda<br />

esce in fase con l’altra solo se tale percorso<br />

addizionale contiene un numero intero di<br />

lunghezze d’onda; in caso contrario risulta<br />

fuori fase, oppure, addirittura, in opposizione<br />

di fase. Quando fra le due oscillazioni vi è<br />

una perfetta sincronia, le due onde sovrapponendosi<br />

si rafforzano. Quando invece le<br />

due oscillazioni sono in opposizione di fase,<br />

sommandosi si annullano. Nelle situazioni<br />

intermedie si potrà avere, a seconda dei casi,<br />

un’interferenza additiva o invece sottrattiva e<br />

quindi rafforzamento o invece affievolimento<br />

di certe bande di colore. Di conseguenza,<br />

se illuminiamo la lastra superficie del titanio<br />

con luce bianca, che come noto contiene tutti<br />

i colori, le due onde per un determinato colore,<br />

cioè per una certa lunghezza d’onda, ar-


QUANDO L’UOMO “MIMA” LA NATURA<br />

140<br />

Potenzialità<br />

(volt) Verde<br />

Rosa<br />

120<br />

Verde - giallo<br />

Verde<br />

100<br />

Turchese<br />

Violetto<br />

80<br />

Rosa<br />

60<br />

Giallo<br />

40<br />

Argento<br />

Azzurro<br />

Blu<br />

20 Porpora<br />

Giallo<br />

0<br />

0 50 100 150 200 250 300 350<br />

Spessore (nm)<br />

Potenziali spessori della pellicola d’ossido e colori<br />

della prima scala su titanio<br />

rivano al nostro occhio in concordanza di fase<br />

e quindi vi è un rafforzamento, mentre per<br />

un altro colore risultano in opposizione di fase<br />

e quindi vi è estinzione. Per tutti gli altri<br />

colori a seconda dei casi si ha rafforzamento<br />

o affievolimento.<br />

Naturalmente al variare dello spessore del<br />

film variano sia i colori che si rafforzano sia<br />

quelli che si indeboliscono o addirittura si<br />

annullano e, pertanto, varia la tinta che l’osservatore<br />

percepisce.<br />

La memoria del<br />

titanio<br />

Colori della seconda scala<br />

Ritorniamo al titanio. Per ottenere<br />

colori intensi e preziosi e per<br />

le applicazioni di cui diremo più<br />

avanti, le cose sono un po’ più<br />

complicate di come le abbiamo esposte<br />

sopra. Per chiarirle è necessario ricordare<br />

un particolarissimo comportamento<br />

di questo metallo. Si tratta di un<br />

comportamento che si ricollega più al mondo<br />

vivente che a quello inorganico e che può<br />

essere visto come una sorta di imprinting.<br />

Come il primo oggetto in movimento che gli<br />

anatroccoli di Lorenz vedono appena usciti<br />

dal guscio ne condiziona il comportamento<br />

per tutta la vita, così il valore del potenziale<br />

che il titanio “vede” negli istanti iniziali della<br />

sua ossidazione condiziona le proprietà<br />

dell’ossido con cui verrà poi ricoperto. E come<br />

quello degli anatroccoli, anche questo<br />

imprinting è precoce, nel senso che il codice<br />

di comportamento che il potenziale trasmette<br />

al metallo può essere registrato solo nei<br />

primissimi istanti della crescita dell’ossido,<br />

anche se manifesta i suoi effetti a crescita ultimata;<br />

ed è irreversibile, perché non può essere<br />

variato una volta inserito.<br />

Si possono così avere tre situazioni a seconda<br />

che negli istanti iniziali (cioè nei primi<br />

millesimi di secondo) l’ossidazione si produca<br />

a potenziali uguali, superiori o inferiori<br />

ad un valore critico che dipende dall’ambiente<br />

in cui si opera.<br />

Se l’ossidazione inizia proprio al potenziale<br />

critico, si ottiene un film il cui spessore cresce<br />

con il potenziale fino a superare i 300 nanometri<br />

attraverso tutta la scala dei colori<br />

prima descritta. Visti al microscopio questi<br />

colori sono perfettamente uniformi e distri-<br />

7


8<br />

L’OSSIDAZIONE ANODICA DEL TITANIO<br />

buiti su tutta la superficie. Questa scala è la<br />

più ricca di tinte e presenta le tonalità più intense,<br />

per questo la chiamiamo “prima” o<br />

“principale”. Gli spettri di diffrazione ai raggi<br />

X e quelli Raman provano che i film di ossido<br />

di questa scala hanno una struttura<br />

amorfa come quella del vetro.<br />

Se l’ossidazione inizia a valori inferiori al<br />

potenziale critico, solo alcune facce dei grani<br />

cristallini che costituiscono il metallo si<br />

ricoprono dello stesso film amorfo. Sulle altre<br />

si forma invece un film bianco di struttura<br />

non ben definita. Si ottiene quindi ancora<br />

la scala cromatica principale ma più sbiadita<br />

della precedente e tanto più sbiadita quanto<br />

più il potenziale iniziale si discosta da quello<br />

critico.<br />

Infine se l’ossidazione inizia a potenziali<br />

maggiori del potenziale critico, si formano<br />

ossidi cristallini che danno luogo ai colori<br />

della “seconda” scala cromatica, meno ricca<br />

di tinte della prima, con colori che passano<br />

dal rossastro, al turchese, al bianco per assumere<br />

una tonalità marrone oltre i 100 volt.<br />

Dopo l’istante iniziale, è dunque possibile<br />

cambiare i colori ma solo all’interno della<br />

prima o, rispettivamente, della seconda scala,<br />

ma non è possibile passare da tinte dell’una<br />

a tinte dell’altra scala. Questo comportamento<br />

può a prima vista sembrare addirittura<br />

una limitazione, come quella di un pian<strong>of</strong>orte<br />

che attiva soltanto i tasti bianchi o<br />

soltanto quelli neri a seconda che la prima<br />

nota sia prodotta da un tasto bianco o invece<br />

nero. Ma non è affatto così.<br />

Diverse applicazioni sono basate su quanto<br />

l’imprinting del titanio preclude non meno<br />

che su quanto consente.<br />

Apparenze di campo<br />

Alcune applicazioni<br />

ingegneristiche<br />

Prima di illustrare l’utilizzazione<br />

delle scale cromatiche accenniamo<br />

a una serie di applicazioni ingegneristiche<br />

del titanio ossidato<br />

anodicamente, sviluppate nel<br />

Dipartimento di Chimica, Materiali<br />

e Ingegneria chimica “G. Natta” del<br />

Politecnico di Milano. Alcune si basano<br />

sulla maggior resistenza alla corrosione<br />

del titanio ricoperto con film amorfi rispetto<br />

al titanio naturale. Altre sulla maggior durezza<br />

e resistenza all’usura che si è in grado di<br />

conferire a questi film con trattamenti laser.<br />

Altre ancora sulle proprietà dei film amorfi<br />

di trasformarsi in anatasio, una delle forme<br />

cristallografiche del biossido di titanio, in seguito<br />

a riscaldamento a 400 °C. Per queste<br />

ultime è opportuna qualche precisazione in<br />

più.<br />

Dell’anatasio sono ben note le proprietà catalitiche<br />

e le applicazioni nel campo del disinquinamento<br />

ambientale legate alla sua attività<br />

foto-ossidativa soprattutto in presenza di raggi<br />

ultravioletti.<br />

I primi nostri risultati, relativi a pezzi di titanio<br />

ricoperti da film trasformati in anatasio,<br />

sono promettenti. Se l’attività catalitica di<br />

questi film risulterà stabile nel tempo, le applicazioni<br />

nel settore del disinquinamento<br />

non mancheranno.<br />

Ad esempio una lampada di titanio ossidato,<br />

oltre a svolgere la sua funzione specifica e a


QUANDO L’UOMO “MIMA” LA NATURA<br />

Le forme e i<br />

colori<br />

presentare un aspetto piacevole, potrà anche<br />

contribuire a mantenere pulito l’ambiente.<br />

Dell’anatasio è poi nota l’attività antibatterica.<br />

Da qui l’impiego del titanio ricoperto dal<br />

film di anatasio nel campo biomedicale sia<br />

per protesi (ad esempio per impianti dentali<br />

osteointegrati per contrastare l’adesione della<br />

placca batterica), sia per realizzare ambienti<br />

asettici (le pareti di una camera operatoria).<br />

Un’ultima applicazione riguarda<br />

l’ossidazione anodica ad alti potenziali<br />

con produzione diretta di<br />

film di anatasio che inglobano<br />

calcio e fosforo. Questi film facilitano<br />

l’osteointegrazione di protesi ortopediche,<br />

ed evitano la formazione di<br />

tessuto connettivo fibroso all’interfaccia osso-impianto,<br />

condizione necessaria per avere<br />

impianti stabili e durevoli.<br />

Negli ultimi due anni il Politecnico ha depositato<br />

diversi brevetti su queste applicazioni<br />

e ha fatto nascere una società spin-<strong>of</strong>f specializzata<br />

nella realizzazione di trattamenti di<br />

finitura superficiale del titanio che contribuirà<br />

alla valorizzazione dei risultati della ricerca<br />

sviluppata dal Dipartimento in questo<br />

settore.<br />

Apparenze di movimento<br />

La disponibilità dei colori della<br />

prima e della seconda scala in<br />

una gamma molto ampia di tonalità;<br />

la possibilità di ottenere superfici<br />

con colorazioni perfettamente uniformi<br />

o con gradazioni continue o, al contrario,<br />

di localizzare le tinte sulla superficie<br />

del titanio, ad esempio ricorrendo a<br />

un pennello imbevuto di soluzione salina e<br />

opportunamente adattato per trasportare la<br />

corrente elettrica, fanno sì che l’ossidazione<br />

anodica del titanio possa diventare una tecnica<br />

di pittura che potremmo dire “tradizionale”,<br />

o quasi.<br />

Peraltro il titanio consente di ottenere immagini<br />

di origine diversa per definire le quali è<br />

giusto ricorrere al nome glorioso di “apparenze”,<br />

introdotto nel 1827 ai primordi dell’elettrochimica,<br />

da Leopoldo Nobili, l’inventore<br />

della metallocromia. Queste apparenze<br />

mostrano aspetti invisibili di alcuni fenomeni<br />

già avvenuti o di altri mentre si producono<br />

sulla superficie del titanio.<br />

Abbiamo chiamato le prime “di<br />

campo”, le seconde “di movimento”.<br />

Le apparenze del primo tipo si ottengono<br />

quando si ossida il titanio con correnti<br />

distribuite in modo disuniforme.<br />

Esse costituiscono la mappa degli spessori<br />

degli ossidi prodotti o della carica scambiata.<br />

In condizioni particolari e con qualche<br />

9


L’OSSIDAZIONE ANODICA DEL TITANIO<br />

10<br />

approssimazione danno anche la distribuzione<br />

della corrente sulla superficie del titanio e<br />

il campo elettrico nelle sue immediate vicinanze:<br />

in questi casi, rappresentano la “soluzione<br />

cromatica” dell’equazione di Laplace<br />

relativa appunto al campo elettrico che li ha<br />

generati. Queste apparenze “fotografano”<br />

dunque il “paesaggio” nanostrutturato degli<br />

ossidi e i vari colori, come le curve di livello<br />

ne danno l’“orografia”. Possono ovviamente<br />

essere variate nelle forme e nei colori cambiando<br />

la distribuzione di corrente, le condizioni<br />

operative o quelle al contorno. Ma<br />

sempre portano a “paesaggi” immobili, eterei,<br />

stupefatti. E, anche se descrivono il mondo<br />

infinitamente piccolo e complesso ove<br />

operano le nanotecnologie, trasmettono visioni<br />

astrali e sensazioni di levità, di sospensione,<br />

di calmo incantesimo come quelle che<br />

dà la luna quando appare nei paesaggi notturni<br />

di Recanati o dei Promessi Sposi, direbbe<br />

Calvino.<br />

Le altre apparenze, quelle di movimento,<br />

si ottengono invece applicando<br />

al titanio potenziali<br />

oscillanti mentre il metallo è immerso<br />

o viene a contatto con una<br />

soluzione. Ogni volta che il potenziale<br />

si allontana dalla soglia critica o vi fa<br />

ritorno e quindi cambia la scala cromatica,<br />

sulla superficie del titanio rimane impressa<br />

la posizione del liquido. Se questo è in quiete<br />

si ottengono linee orizzontali più o meno<br />

spaziate a seconda della frequenza degli impulsi<br />

e della velocità di immersione. Ma se è<br />

mosso, nascono apparenze che danno il fascino<br />

e le leggi del moto dei fronti d’onda<br />

nel transitorio iniziale a pelo libero in cui ba-<br />

Apparenze di movimento<br />

gnano la superficie del titanio.<br />

Queste apparenze dipendono dalle modalità<br />

con cui hanno luogo movimenti che le generano.<br />

Pertanto è possibile variarle curvando e forando<br />

le lastre di titanio da trattare; ponendo<br />

sulla loro superficie tessuti o reti o altri ostacoli;<br />

variando le modalità di immersione o<br />

agitando la soluzione in modo da creare onde,<br />

scie, vortici o increspandone la superficie<br />

con tutti i trucchi che abbiamo imparato da<br />

bambini nel giocare con l’acqua della vasca<br />

da bagno e delle pozzanghere.<br />

Oltre a quelle fluodinamiche, è anche possibile<br />

ottenere apparenze chimico-fisiche di<br />

grande interesse scientifico ed estetico immergendo<br />

nel liquido conduttore il titanio<br />

previamente “bagnato” con un liquido non<br />

conduttore. In questo modo si fissano le successive<br />

posizioni del fronte di avanzamento<br />

della soluzione mentre sposta dalla superficie<br />

metallica il liquido che la ricopre, lo porta<br />

in soluzione, si miscela o reagisce chimicamente<br />

con questo. Anche in tal caso la natura<br />

si rivela in un numero praticamente illimitato<br />

di forme, superando con le sue infinite<br />

possibilità l’immaginazione dell’uomo.<br />

Proprio come sosteneva Pascal:<br />

si stancherà prima l’immaginazione<br />

di creare che la natura di rivelarsi<br />

(L’imagination se lassera plutôt<br />

de concevoir que la nature de fournir).<br />

A differenza delle apparenze di campo<br />

dove prevalgono i paesaggi fuori dal<br />

tempo e dove le modulazioni dei colori organizzano<br />

lo spazio, quelle di movimento raccontano<br />

“la storia” di come particolari processi<br />

idraulici o chimic<strong>of</strong>isici si sono prodot-


QUANDO L’UOMO “MIMA” LA NATURA<br />

ti e le cromatiche, generate dal pulsare ciclico<br />

del potenziale, scandiscono il tempo, come<br />

il ritmo in musica. Verrebbe da dire, parafrasando<br />

Klee, che mentre le prime pongono<br />

ordine alla quiete, le seconde lo pongono<br />

al movimento. Le apparenze di campo e<br />

quelle di movimento sono dunque diverse e<br />

trasmettono sensazioni diverse. C’è una cosa<br />

però che fanno in egual misura e altrettanto<br />

bene. È quella di mostrare che il lato nascosto<br />

della natura reso da loro visibile non cede<br />

per bellezza a quello che si <strong>of</strong>fre quotidianamente<br />

al nostro sguardo.<br />

A volte chi fa nascere le apparenze,<br />

oltre che essere l’operatore<br />

alla “macchina da presa”, è lo sceneggiatore<br />

e il regista nel senso che<br />

dapprima immagina la “storia” idraulica<br />

o chimico-fisica da mettere in scena,<br />

poi la fa avvenire sulla superficie del titanio<br />

– sulla ribalta del titanio verrebbe voglia<br />

di dire – e ne registra la magia e le modalità<br />

evolutive. Il momento più intenso è<br />

Apparenze chimico-fisiche<br />

quello in cui, immaginato il fenomeno, si accinge<br />

a produrlo. Qui inizia lo stato di attesa,<br />

la suspense, il segreto magnetismo che hanno<br />

le soglie, i passaggi, l’intravedere, il contatto<br />

con l’inconosciuto, per usare le parole<br />

del poeta e collega Giancarlo Consonni, e da<br />

questo momento tra operatore e fenomeno<br />

naturale scatta una sorta di comunanza creativa.<br />

Il metodo proposto non è quindi soltanto un<br />

mezzo per fissare o per svelare e ammirare o<br />

studiare un mondo di fenomeni naturali<br />

spesso altrimenti invisibile. È anche uno<br />

strumento per interagire, modificare, giocare<br />

con questo mondo e per utilizzarlo, attraverso<br />

le risorse della fantasia e dell’inventiva, al<br />

fine di crearne un altro fatto di forme che<br />

non riproducono più quelle della natura, anche<br />

se ne rispettano fedelmente le leggi. Insomma<br />

un immaginario progettato, scrive<br />

Lodovico Meneghetti, fuori le casuali forme<br />

fantastiche della natura, ma dentro le sue regole<br />

fenomeniche.<br />

Ma c’è un altro aspetto intrigante delle apparenze<br />

di movimento, legato al fatto che possono<br />

cogliere solo i fronti d’onda nei loro<br />

transitori iniziali ma non i movimenti permanenti.<br />

Questa circostanza, fa notare il collega<br />

Costantino Fassò, maestro di acque e di dighe,<br />

sul piano scientifico forse può essere<br />

considerata un limite; ma su quello estetico<br />

ed emozionale conferisce alle apparenze addirittura<br />

una dimensione “faustiana” perché<br />

consente loro di fissare lo splendore dell’attimo<br />

fuggente e quindi di realizzare il sogno<br />

appunto di Faust cui Goethe fa dire: «Ch’io<br />

possa dire all’attimo, fermati perché sei bello!»<br />

(Zum Augenblicke dürftich sagen:<br />

Verweile doch, du bist so shön!).<br />

11


L’OSSIDAZIONE ANODICA DEL TITANIO<br />

Altre possibilità,<br />

altri effetti<br />

grafici e<br />

cromatici<br />

12<br />

Ci siamo s<strong>of</strong>fermati a lungo<br />

sulle apparenze, ma un’identica<br />

attenzione avremmo potuto<br />

dedicarla ad altri effetti grafici<br />

e cromatici che è possibile ottenere<br />

su titanio e la superficie<br />

stessa una successione di impulsi<br />

elettrici tali da ottenere un’alternanza<br />

di colori della prima e della seconda scala:<br />

vengono così fissate le successive posizioni<br />

del fronte avanzante del pennello con lo<br />

stesso ritmo con cui vengono inviati gli<br />

impulsi.<br />

Si possono attaccare selettivamente gli ossidi<br />

e quindi i colori della seconda scala e<br />

sostituirli con altri della prima e ottenere<br />

così una sorta di niello elettrochimico:<br />

niello, come la vecchia tecnica con cui gli<br />

orefici medievali effettuavano intarsi sulla<br />

superficie di oggetti d’oro e li evidenziavano<br />

riempiendoli con opportune sostanze;<br />

elettrochimico, perché questa operazione<br />

su titanio non si compie con il bulino<br />

ma sfruttando appunto un processo<br />

elettrochimico.<br />

Si possono trattare le lastre colorate con<br />

soluzioni particolari e passare dal colore al<br />

bianco e nero.<br />

Si possono produrre colori perfettamente<br />

stabili ed altri invece a decadimento pro-<br />

grammato e quindi passare dall’eterno all’effimero.<br />

Infine si possono creare rugosità differenziali<br />

oppure zone riflettenti o al contrario<br />

opache, e quindi effetti di pr<strong>of</strong>ondità, di<br />

tridimensionalità e, con illuminazioni che<br />

alternano luce bianca e colorata, giochi<br />

cromatici speciali.<br />

Mi fermo qui per non svelare tutti i segreti<br />

che ho messo da parte in tanti anni di gioco<br />

sul titanio.<br />

Abbiamo visto una serie di possibili<br />

applicazioni ingegneristiche<br />

del titanio ossidato anodicamente<br />

basate sulle proprietà<br />

del tutto speciali del film di ossido<br />

che lo ricopre. È evidente che<br />

il titanio che quasi quarant’anni fa ci<br />

ha portato sulla Luna, oggi ci sta spingendo<br />

nel mondo dei film sottili e quindi<br />

dei nanomateriali.<br />

Ma è altrettanto evidente che questo metallo<br />

con i suoi colori, le sue apparenze, la sua<br />

luce non può non interessare anche il mondo<br />

dell’architettura e quello del design in<br />

tutte le sue declinazioni, dall’arredamento,<br />

ai prodotti, alla comunicazione visiva, alla<br />

moda: insomma il mondo del made in<br />

Italy. D’altra parte, come scrive Consonni,<br />

la disponibilità di un materiale straordinario,<br />

che permette di ottenere colori preziosi<br />

e forme non imitate ma fatte produrre dalla<br />

natura stessa in tutta la loro perentoria eleganza,<br />

non può che tradursi in una sfida al<br />

suo uso artistico.<br />

Pietro Pedeferri<br />

Dipartimento di Chimica dei Materiali<br />

e Ingegneria Chimica “G. Natta”<br />

del Politecnico di Milano<br />

Composizione/Niello elettrochimico


Programma Operativo Nazionale “Ricerca Scientifica, Sviluppo Tecnologico, Alta Formazione 2000-2006”<br />

UNIONE EUROPEA<br />

Misura III.5 - “Adeguamento del sistema della formazione pr<strong>of</strong>essionale, dell’istruzione e dell’alta formazione” - Avviso n. 2269/2005<br />

PROGETTO CHIMICA<br />

CHISS PER LO SVILUPPO<br />

SOSTENIBILE<br />

SEDE DI SVOLGIMENTO: REGIONE CAMPANIA E REGIONE SARDEGNA<br />

Nell’ambito del Progetto “Chimica per lo Sviluppo Sostenibile”, l’Università degli Studi di Napoli “Federico II”, l’Università<br />

degli Studi di Cagliari e l’Università Cà Foscari di Venezia, insieme ai partner <strong>Consorzio</strong> <strong>Interuniversitario</strong><br />

Nazionale “La Chimica per l’Ambiente” e l’Istituto Tecnico Nautico Statale “Nino Bixio” di Piano di Sorrento, intendono<br />

avviare l’attività di Formazione dei Formatori.<br />

L’iniziativa ha l’obiettivo di trasferire agli insegnanti delle Scuole Secondarie di Secondo Grado le conoscenze scientifiche<br />

e le competenze su alcune tematiche connesse alla chimica sostenibile, con la finalità di fornire strumenti<br />

utili a:<br />

• indirizzare i programmi scolastici verso le tematiche maggiormente innovative <strong>of</strong>ferte dall’applicazione della Chimica<br />

alla tutela e prevenzione dell’impatto ambientale;<br />

• valorizzare il ruolo dell’insegnante nel supportare/orientare lo studente verso la costruzione di un percorso di studio<br />

e di carriera pr<strong>of</strong>essionale nell’ambito della Chimica per lo sviluppo sostenibile.<br />

DESTINATARI<br />

Il corso è rivolto a 60 insegnanti della<br />

regione Campania e a 60 insegnanti<br />

della regione Sardegna degli Istituti<br />

Secondari di Secondo Grado in<br />

possesso dei seguenti requisiti:<br />

•Titolare di insegnamento presso<br />

Istituti Secondari di Secondo grado<br />

nella regione Campania o nella regione<br />

Sardegna<br />

•Insegnamento di discipline<br />

scientifiche (sarà data la priorità a<br />

docenti di discipline chimiche)<br />

• Conoscenze informatiche che permettano<br />

l’utilizzo dei moduli di formazione<br />

on-line ;<br />

• Buona conoscenza della lingua<br />

inglese.<br />

Per gli ultimi due requisiti è sufficiente<br />

una dichiarazione da parte del<br />

candidato di possedere conoscenze<br />

informatiche e una buona conoscenza<br />

delle lingua inglese. Sarà data<br />

priorità ai candidati che certificheranno<br />

queste conoscenze attraverso<br />

attestati di partecipazione a corsi<br />

specifici e/o esami universitari.<br />

Sarà data priorità agli insegnanti degli<br />

istituti ad indirizzo tecnico,<br />

in particolare chimico e biologico.<br />

Università degli Studi<br />

di Napoli “Federico II”<br />

Università degli<br />

Studi di Cagliari<br />

Qualora si registrasse un numero eccedente<br />

di richieste sarà valutata la possibilità<br />

di ammettere la<br />

partecipazione in qualità di uditori.<br />

CONTENUTI<br />

L’attività sarà articolata nei seguenti<br />

moduli, della durata di 3 ore ciascuno,<br />

fruibili in modalità FAD:<br />

•Nomenclatura chimica, stechiometria<br />

di base e grado di avanzamento delle<br />

reazioni<br />

•Energetica chimica:<br />

energia libera ed equilibrio chimico<br />

•Sintesi eco-compatibili<br />

•Solventi eco-compatibili<br />

•Detossificazione dei composti<br />

•Cenni di microbiologia e botanica<br />

•Biorisanamento<br />

•Biocombustibili<br />

•Valutazione dell’impatto ambientale<br />

e certificazione<br />

MODALITÀ DI PARTECIPAZIONE<br />

La domanda di partecipazione,<br />

da redigersi utilizzando l’allegato 1<br />

del bando di selezione, corredata<br />

di Curriculum vitae, redatto secondo<br />

l’allegato 2 del bando di selezione,<br />

è reperibile presso il sito<br />

www.incaweb.org<br />

e deve essere inoltrata<br />

entro il 15 novembre 2007<br />

per posta elettronica all’indirizzo:<br />

incaroma@uniroma1.it<br />

o per fax al numero 06.5926103.<br />

Per informazioni più dettagliate rivolgersi a:<br />

Pr<strong>of</strong>. Lucio Previtera Università degli Studi di Napoli “Federico II” –<br />

previter@unina.it<br />

Pr<strong>of</strong>. Giacomo Cao Università degli Studi di Cagliari –<br />

cao@visnu.dicm.unica.it<br />

Dott.ssa Chiara Palmieri <strong>Consorzio</strong> <strong>Interuniversitario</strong> Nazionale<br />

“La Chimica per l’Ambiente” incaroma@uniroma1.it<br />

Dott. Fulvio Zecchini <strong>Consorzio</strong> <strong>Interuniversitario</strong> Nazionale<br />

“La Chimica per l’Ambiente” zecchini_INCA@unive.it<br />

Ai partecipanti sarà rilasciato un attestato di frequenza<br />

Università Cà Foscari<br />

di Venezia<br />

PARTNER<br />

<strong>Consorzio</strong><br />

<strong>Interuniversitario</strong><br />

Nazionale<br />

“La Chimica<br />

per l’Ambiente”<br />

RIAPERTURA DEI TERMINI<br />

Istituto<br />

Tecnico Nautico<br />

Statale<br />

“Nino Bixio”<br />

di Piano<br />

di Sorrento<br />

13


Abbonati a <strong>Green</strong><br />

è nuova e diversa<br />

Il giornale per gli studenti,<br />

degli studenti e dei pr<strong>of</strong>essori<br />

Il giornale per gli studenti,<br />

degli studenti e dei pr<strong>of</strong>essori<br />

1<br />

Novembre 2006<br />

La Chimica Verde alla conquista della scuola<br />

Al via, dopo il<br />

La scienza<br />

al servizio<br />

dell’uomo<br />

e<br />

dell’ambiente<br />

successo<br />

delle<br />

precedenti edizioni,<br />

La rivoluzione<br />

energetica<br />

che cambierà<br />

la nostra vita<br />

Ricerca,<br />

prodotti,<br />

etica: Mentre si stanno esaurendo le<br />

le sfide riserve dei combustibili fossili,<br />

in particolare del petrolio, si in-<br />

della<br />

tensifica la ricerca sulle fonti<br />

<strong>Green</strong> alternative, sicure e rinnovabili.<br />

L’energia solare, quella eolica,<br />

Chemistry il moto del mare, le biomasse:<br />

per un “<strong>Green</strong>” racconta le tappe di un<br />

percorso necessario per andare<br />

mondo avanti e per guarire il pianeta<br />

più pulito malato.<br />

il concorso<br />

di Chimica<br />

Verde<br />

2006-2007<br />

Periodico mensile d’informazione del <strong>Consorzio</strong> <strong>Interuniversitario</strong> Nazionale “La chimica per l’ambiente” (INCA) N.1, novembre 2006. Spedizione in abbonamento postale<br />

2<br />

Dicembre 2006<br />

La Scienza<br />

al servizio<br />

dell’uomo<br />

e<br />

dell’ambiente<br />

Viaggio<br />

nel mondo<br />

delle fonti<br />

rinnovabili.<br />

Bioenergia<br />

avanti tutta<br />

Studenti,<br />

partecipate<br />

al concorso<br />

<strong>Green</strong> Chemistry<br />

Il <strong>Consorzio</strong> <strong>Interuniversitario</strong><br />

Nazionale “La Chimica per<br />

l’Ambiente (INCA) e la rivista<br />

“<strong>Green</strong>. La Scienza al servizio<br />

dell’uomo e dell’ambiente” promuovono<br />

la diffusione del ruolo<br />

della chimica per la tutela dell’ambiente<br />

e della salute.<br />

Per l’anno scolastico 2006-2007<br />

organizzano un concorso a<br />

premi di chimica verde per<br />

le scuole secondarie di 2° grado.<br />

LE MISURE DELLA SCIENZA<br />

TEORIA<br />

Alla scoperta<br />

della bellezza<br />

“nascosta”<br />

nelle molecole<br />

Il metro, il chilogrammo,<br />

il secondo, l’ampere, il kelvin,<br />

la mole, la candela…<br />

Impariamo a conoscere<br />

il sistema internazionale<br />

delle unità di misura<br />

PRATICA<br />

Chimica<br />

verde:<br />

due progetti<br />

ai raggi X<br />

www.green.incaweb.org il<br />

futuro<br />

foto R. Irsara<br />

naviga<br />

su<br />

Ragazzi, partecipate alla grande avventura<br />

ITALIA MONDO<br />

Duecento anni<br />

In Spagna<br />

di variazioni<br />

pannelli solari<br />

climatiche<br />

grandi come<br />

in Italia.<br />

300 campi<br />

di calcio.<br />

un’onda<br />

LE NEWS<br />

DALLE UNIVERSITÀ<br />

LE NEWS<br />

E DAI LABORATORI<br />

DALL’ESTERO<br />

www.green.incaweb.org.<br />

verde<br />

Il giornale per gli studenti,<br />

degli studenti e dei pr<strong>of</strong>essori<br />

3<br />

La Scienza<br />

al servizio<br />

dell’uomo<br />

e<br />

dell’ambiente<br />

Notizie<br />

e curiosità<br />

dall’Italia,<br />

dall’Europa<br />

e dal mondo<br />

Periodico mensile d’informazione del <strong>Consorzio</strong> <strong>Interuniversitario</strong> Nazionale “La chimica per l’ambiente” (INCA) N.2, dicembre 2006<br />

Con gli occhi<br />

di Galileo<br />

Così la Scienza<br />

va alla ricerca<br />

del grado massimo<br />

di certezza<br />

Come giudicherebbe la nostra<br />

società lo scienziato che ha<br />

maggiormente<br />

contribuito alla riformulazione<br />

dei principi metodologici della<br />

scienza moderna, alla<br />

rivoluzione scientifica,<br />

definendo nuovi rapporti<br />

tra filos<strong>of</strong>ia e scienza,<br />

tra filos<strong>of</strong>ia e religione?<br />

Gennaio<br />

Febbraio 2007<br />

MOTORI LABORATORI REALI O VIRTUALI?<br />

Elettrico o ibrido<br />

purché antismog<br />

PIGMENTI<br />

Una lunga storia<br />

quella dei colori<br />

C’è un NOP per te Tutti in laboratorio<br />

Imparare on line a fare Tante opportunità per gli<br />

www.green.incaweb.org sintesi in maniera verde studenti nei centri INCA<br />

Periodico mensile d’informazione edito dal <strong>Consorzio</strong> <strong>Interuniversitario</strong> Nazionale “La Chimica per l’Ambiente” (INCA) -Anno II, N. 3, Gennaio/Febbraio 2007<br />

Il giornale per gli studenti,<br />

degli studenti e dei pr<strong>of</strong>essori<br />

4<br />

Marzo 2007<br />

disegno di Francesco Tundo<br />

La Scienza<br />

al servizio<br />

dell’uomo<br />

e<br />

dell’ambiente<br />

CLIMA IMPAZZITO<br />

Il black-out<br />

delle<br />

stagioni<br />

L’Italia e gli altri paesi del Sud dell’Europa potrebbero essere i paesi<br />

del continente che affronteranno i più sconvolgenti cambiamenti climatici.<br />

Preoccupanti scenari a livello globale nei recenti rapporti scientifici. Ma siamo<br />

ancora in tempo per invertire la rotta e trovare soluzioni per evitare il disastro.<br />

Notizie<br />

e curiosità<br />

dall’Italia,<br />

dall’Europa<br />

e dal mondo<br />

Un mondo<br />

di quarzo<br />

Dalle comunicazioni<br />

al settore aerospaziale,<br />

dagli orologi atomici<br />

ai dispositivi militari,<br />

dai cellulari alle automobili:<br />

ecco i tanti usi e i “segreti”<br />

di un materiale semplice, praticamente<br />

inesauribile,<br />

ma che richiede severe forme<br />

di prevenzione per la tutela<br />

della salute di chi lo lavora.<br />

Premio<br />

<strong>Green</strong><br />

Scuola<br />

Partecipate al grande concorso<br />

per le Scuole secondarie di secondo grado<br />

CHIMICA<br />

VERDE<br />

Prodotti “verdi”:dalle materie<br />

prime naturali<br />

al consumatore<br />

Gli elaborati devono essere inviati entro<br />

il 31 marzo 2007<br />

Il bando di concorso e la scheda di<br />

partecipazione<br />

sono scaricabili dal sito<br />

www.green.incaweb.org<br />

Periodico mensile d’informazione edito dal <strong>Consorzio</strong> <strong>Interuniversitario</strong> Nazionale “La Chimica per l’Ambiente” (INCA)-Anno II, N. 4, Marzo 2007<br />

Il giornale per gli studenti,<br />

degli studenti e dei pr<strong>of</strong>essori<br />

5<br />

Aprile 2007<br />

Le ricerche<br />

degli<br />

studenti<br />

Cacciatori<br />

di nuvole<br />

Dulcis<br />

in... fungo<br />

www.green.incaweb.org<br />

La Scienza<br />

al servizio<br />

dell’ Uomo<br />

e<br />

dell’Ambiente<br />

La rivista per gli studenti e per gli insegnanti<br />

che dà voce agli studenti e agli insegnanti<br />

Industria e<br />

Università:<br />

la lunga<br />

storia delle<br />

Conferenze<br />

Solvay<br />

La Scienza<br />

a scuola<br />

Intervista<br />

al Ministro<br />

Cambiamento climatico,<br />

educazione ambientale,<br />

fonti energetiche rinnovabili.<br />

Come affronta<br />

la scuola questi temi?<br />

Foto di Ornella Erminio<br />

Periodico mensile d’informazione edito dal <strong>Consorzio</strong> <strong>Interuniversitario</strong> Nazionale “La Chimica per l’Ambiente“ (INCA) - Anno II, numero 5, Aprile 2007<br />

Il Ministro della Pubblica<br />

Istruzione, Giuseppe Fioroni,<br />

risponde alle domande<br />

della nostra rivista.<br />

EFFETTO<br />

SERRA<br />

Le vibrazioni delle molecole<br />

e l’emissione di calore dei gas


Il giornale per gli studenti,<br />

degli studenti e dei pr<strong>of</strong>essori<br />

6<br />

Maggio 2007<br />

Abbonarsi<br />

a <strong>Green</strong> è facile<br />

e costa poco,<br />

La Scienza<br />

al servizio<br />

dell’ Uomo<br />

e<br />

dell’Ambiente Chimica<br />

verde<br />

dell’ozonosfera<br />

anche<br />

nei corsi<br />

di laboratorio<br />

Dossier /I segreti<br />

20 euro per dieci numeri.<br />

Per gli insegnanti e le istituzioni<br />

scolastiche è prevista<br />

un’<strong>of</strong>ferta promozionale<br />

a 15 euro per 10 numeri.<br />

Per attivare l’abbonamento<br />

è sufficiente compilare e inviare<br />

via e-mail o tramite fax<br />

il modulo scaricabile dal sito<br />

www.green.incaweb.org/abbonamenti/<br />

index.htm<br />

e versare l’importo sul conto corrente<br />

postale n. 80254360 intestato<br />

a “<strong>Consorzio</strong> INCA – Rivista <strong>Green</strong>”<br />

Il 29 maggio<br />

a Roma,<br />

al Ministero<br />

della Pubblica<br />

Istruzione<br />

le premiazioni<br />

del Concorso<br />

<strong>Green</strong> - <strong>Inca</strong><br />

per le scuole<br />

www.green.incaweb.org<br />

Benzina<br />

motori contro<br />

diesel<br />

Mentre ancora attendiamo il<br />

futuristico e rivoluzionario “motore<br />

del 2000” della canzone di Lucio<br />

Dalla, le normative anti-smog<br />

cercano di arginare il fenomeno<br />

dell’inquinamento urbano ponendo<br />

dei limiti alle emissioni.<br />

Sono nati così i motori diesel e<br />

benzina Euro 1, 2 e 3, fino alla<br />

generazione odierna degli Euro 4.<br />

Periodico mensile d’informazione edito dal <strong>Consorzio</strong> <strong>Interuniversitario</strong> Nazionale “La Chimica per l’Ambiente“ (INCA)-anno II, N. 6, Maggio 2007<br />

Il giornale per gli studenti,<br />

degli studenti e dei pr<strong>of</strong>essori<br />

La Scienza<br />

al servizio<br />

dell’Uomo<br />

e<br />

dell’Ambiente<br />

Musica 7<br />

e chimica:<br />

i segreti<br />

Giugno - Luglio - Agosto 2007 di Stradivari<br />

No smoking<br />

Dalle scuole<br />

educazione<br />

alla salute<br />

Ecco le sostanze<br />

cancerogene contenute<br />

nel fumo di sigaretta,<br />

analizzate con la “Smoke<br />

Machine”, e i danni alla<br />

salute che provocano.<br />

Piero Tundo:<br />

“Un settore<br />

competitivo<br />

da sviluppare<br />

con senso<br />

etico”<br />

Nucleare<br />

Non solo<br />

Studenti<br />

in festa<br />

al Ministero<br />

con<br />

“<strong>Green</strong>”<br />

“Little boy”<br />

e “Fat Man”<br />

Mario Dutto:<br />

“Servono<br />

giovani<br />

di talento,<br />

di ingegno,<br />

tenaci”<br />

Assegnati<br />

a Roma nel<br />

Salone della<br />

Comunicazione<br />

della Pubblica<br />

Istruzione<br />

i premi<br />

del concorso<br />

promosso dalla<br />

nostra rivista<br />

Luigi Berlinguer:<br />

“La cultura<br />

scientifica<br />

è fondamento<br />

della<br />

democrazia”<br />

Periodico mensile d’informazione edito dal <strong>Consorzio</strong> <strong>Interuniversitario</strong> Nazionale “La Chimica per l’Ambiente“ (INCA) - Anno II, N. 7, Giugno - Luglio - Agosto 2007<br />

e dal <strong>Consorzio</strong><br />

Nazionale<br />

<strong>Interuniversitario</strong><br />

“La Chimica<br />

per<br />

l’Ambiente”<br />

(INCA)<br />

Il giornale per gli studenti,<br />

degli studenti e dei pr<strong>of</strong>essori<br />

8<br />

Settembre 2007<br />

Alla ricerca<br />

La Scienza<br />

al servizio<br />

dell’Uomo<br />

e<br />

dell’Ambiente<br />

Calcoliamo<br />

insieme<br />

quanta<br />

energia<br />

Foto di Ornella Erminio<br />

ci serve<br />

dei solventi a livello<br />

globale<br />

nella vita verdi di ogni giorno<br />

Largamente impiegati<br />

per diluire o sciogliere altre<br />

sostanze, per esempio<br />

nel settore delle vernici,<br />

dei metalli o nella pulitura<br />

a secco, questi liquidi hanno<br />

spesso comportato rischi<br />

per la salute e per l’ambiente.<br />

PRIMA PUNTATA<br />

Radiografia<br />

di un<br />

territorio<br />

con l’aiuto<br />

dei licheni<br />

Intervista a Sir<br />

Harold Kroto,<br />

premio Nobel<br />

per la<br />

Chimica 1996<br />

Con il web<br />

aiuto<br />

gli insegnanti<br />

a insegnare<br />

meglio<br />

le scienze<br />

“<br />

Energie su misura<br />

”<br />

Prezzo di numero euro 3,00 - Periodico mensile d’informazione edito dal <strong>Consorzio</strong> <strong>Interuniversitario</strong> Nazionale “La Chimica per l’Ambiente“ (INCA) - Anno II, N. 8, Settembre 2007<br />

<strong>Green</strong> è un mensile<br />

diverso, perché<br />

gli articoli portanti<br />

sono scritti da<br />

esponenti<br />

di primo piano del mondo<br />

della ricerca,<br />

in un linguaggio chiaro<br />

e al tempo stesso<br />

rigorosamente<br />

scientifico.<br />

È uno strumento<br />

didattico-informativo<br />

nuovo perché si rivolge<br />

non soltanto<br />

agli insegnanti e agli<br />

studenti, ma anche<br />

a tutti coloro che<br />

desiderano essere<br />

correttamente<br />

informati in un settore<br />

fondamentale<br />

della vita sociale<br />

contemporanea.<br />

È una<br />

rivista-laboratorio<br />

perché direttamente<br />

collegata al master<br />

universitario di I livello<br />

in diffusione<br />

della cultura<br />

scientifica,<br />

attivo all’Università<br />

degli Studi di Venezia<br />

Cà Foscari a partire<br />

dall’anno<br />

accademico 2007-2008.<br />

Editore di <strong>Green</strong> è il<br />

<strong>Consorzio</strong><br />

<strong>Interuniversitario</strong><br />

Nazionale<br />

“La Chimica<br />

per l’Ambiente” (INCA),<br />

che raggruppa<br />

34 atenei italiani.<br />

Fotografia di Ornella Erminio


DALLA SCIENZA ALLA PRATICA Concorso <strong>Green</strong> Sc<br />

Il sapone<br />

naturale?<br />

Facciamolo<br />

in classe<br />

I saponi sono quei<br />

materiali utilizzati<br />

per l’igiene personale<br />

e la detergenza<br />

di indumenti<br />

e ambienti.<br />

Fin dall’antichità<br />

l’uomo ha cercato di utilizzare<br />

dei materiali per la detergenza.<br />

Le prime notizie<br />

sul sapone si trovano nella<br />

Bibbia. Si tratta di un sapone<br />

ottenuto solo dall’olio di<br />

oliva che si fabbricava nelle<br />

zone coltivate ad olivo. In<br />

una di queste zone si trovava<br />

Aleppo, una città della<br />

Siria dove si produceva un<br />

sapone. Ancora oggi, in Siria<br />

si produce il sapone di<br />

Aleppo utilizzando olio di<br />

oliva e olio di alloro. La ricetta<br />

di questo sapone si<br />

tramanda da alcuni secoli e<br />

16<br />

Irene Parisi, Giuseppe Bella, Antonio Saraò<br />

Carmelo Visalli, Santino Salmeri<br />

Coordinatore del progetto: pr<strong>of</strong>. Rosario Saccà<br />

Dagli allievi della classe 3 O sezione B Geometri dell’ITCGT<br />

“Leonardo da Vinci” di Milazzo un lavoro che unisce<br />

sperimentazione e pratica. Ecco il racconto della loro esperienza,<br />

che ci svela i segreti e le ricette per realizzare un prodotto<br />

“su misura”, secondo le nostre preferenze e i nostri gusti.<br />

fin dall’antichità era usato<br />

nei bagni turchi d’oriente,<br />

come trattamento di bellezza.<br />

Si può utilizzare come<br />

antitarme, ponendolo negli<br />

armadi e nei cassetti della<br />

biancheria. Si utilizza anche<br />

per il lavaggio di biancheria<br />

e come detergente per quelle<br />

persone che presentano<br />

allergie al contatto con detergenti<br />

sintetici.<br />

Dal punto di vista chimico il<br />

sapone naturale è un composto<br />

del sale sodico o potassico<br />

degli acidi i grassi,<br />

con presenza di glicerina e<br />

tracce di acqua. Questo sale<br />

si ottiene solitamente mediante<br />

una reazione chimica,<br />

detta saponificazione,<br />

che innesca una vera e propria<br />

trasformazione della<br />

materia (senza saponifica-<br />

Irene, Giuseppe, Antonio e Carmelo. Irene ha scritto l’articolo<br />

con Giuseppe e Antonio. Per i loro esperimenti sono stati aiutati<br />

da Santino Salmeri e Carmelo Visalli


n Scuola 2006-2007<br />

zione non ci può essere sapone).<br />

La reazione che produce<br />

il sapone avviene<br />

ogniqualvolta una base alcalina<br />

(soda caustica o potassa<br />

caustica), viene diluita<br />

in un liquido e fatta reagire<br />

con un acido (i grassi vegetali<br />

o animali). La soda caustica<br />

si usa per i saponi solidi,<br />

mentre la potassa caustica<br />

si usa per quelli liquidi.<br />

Gli ingredienti fondamentali<br />

del processo di saponificazione<br />

sono i grassi vegetali,<br />

oli e animali. Gli oli<br />

vengono scelti in base alle<br />

loro proprietà (emollienti,<br />

nutrienti, ristrutturanti) e alle<br />

loro funzioni (ad esempio<br />

l’olio di cocco dà una bella<br />

schiuma, l’olio di palma regala<br />

consistenza e durevolezza,<br />

gli oli di sesamo o di<br />

Nel segno<br />

della tradizione...<br />

...della salute<br />

e del risparmio<br />

semi di zucca, si prendono<br />

cura dei capelli). Il liquido<br />

nel quale si diluisce la soda<br />

caustica è in genere l’acqua,<br />

ma si possono utilizzare anche<br />

succhi di frutta, infusi<br />

d’erbe oppure latte intero. È<br />

possibile conferire al sapone<br />

colorazioni diverse, a seconda<br />

degli ingredienti impiegati,<br />

che si possono suddividere<br />

in due categorie:<br />

spezie naturali, come ad<br />

esempio la cannella che<br />

conferisce sfumature beigerosa;<br />

pigmenti cosmetici<br />

che danno colorazioni<br />

uniformi e pr<strong>of</strong>essionali al<br />

sapone. Non è consigliato<br />

utilizzare tinture o pigmenti<br />

destinati a pitture per<br />

hobby, in quanto possono<br />

contenere sostanze irritanti<br />

o pericolose.<br />

Gli alunni partecipanti<br />

Fragranze<br />

e pr<strong>of</strong>umi<br />

presenti in<br />

natura.<br />

E un bel colore<br />

Le diverse fragranze<br />

si ottengono aggiungendo<br />

oli essenziali,<br />

che vengono<br />

estratti dalle<br />

piante mediante vari<br />

metodi; mentre per ottenere<br />

pr<strong>of</strong>umazioni di tutti gli odori<br />

presenti in natura, o simularne<br />

quelli di fantasia (cioccolato,<br />

caramello, torta di<br />

mele), bisogna utilizzare<br />

prodotti di origine artificiale.<br />

Per chi volesse riprodurre la<br />

nostra esperienza, che descriviamo,<br />

il luogo d’azione,<br />

non avendo a disposizione<br />

un adatto laboratorio, è la cucina,<br />

il posto dove si trovano<br />

a portata di mano lavello,<br />

fornelli e tutte le attrezzature<br />

necessarie: bilancia elettronica,<br />

cucchiai di legno, una ca-<br />

17


DALLA SCIENZA ALLA PRATICA<br />

raffa in pirex, una pentola<br />

d’acciaio, un termometro da<br />

forno, un frullatore, formine<br />

per dolci.<br />

Affinché il sapone abbia una<br />

bella forma, non occorre essere<br />

in possesso di attrezzature<br />

strane, basta avere stampi<br />

che resistono al materiale<br />

caustico e che tollerino alte<br />

temperature.<br />

I metodi che portano alla<br />

produzione del sapone naturale<br />

sono due.<br />

Il metodo cosiddetto “a<br />

freddo” sfrutta il calore naturale<br />

liberato dalla reazione<br />

tra i grassi e la soda caustica,<br />

questo metodo consente<br />

di risparmiare energia.<br />

Tutto quello che bisogna fare<br />

è preservare questo calore,<br />

avvolgendo il sapone<br />

fresco in una coperta e lasciandolo<br />

riposare per una<br />

giornata.<br />

Il metodo “a caldo”<br />

utilizza una fonte di<br />

calore esterna per<br />

accelerare la saponificazione,<br />

quindi<br />

consuma energia.<br />

Una delle maggiori caratteristiche<br />

dei saponi naturali,<br />

è la biodegradabilità, essi<br />

possiedono cioè la caratteristica<br />

di essere decomposti e<br />

assimilati da microrganismi<br />

viventi (normalmente batteri<br />

e miceti), fino a essere anche<br />

immessi nei cicli naturali.<br />

Questo fenomeno è molto<br />

importante per l’ambiente<br />

che si deve liberare da rifiuti<br />

e scorie per far posto alla<br />

nuova vita.<br />

Gli alberi, le alghe, le piante,<br />

ossia tutti gli organismi<br />

fotosintetici, mediante l’assorbimento<br />

della radiazione<br />

solare, assumono anidride<br />

carbonica dall’atmosfera<br />

utilizzandola per fotosintetizzare<br />

zuccheri e altre numerosissime<br />

sostanze presenti<br />

in natura. Tramite la<br />

catena alimentare, il flusso<br />

di energia e sostanze nutritive,<br />

passano dalle piante agli<br />

erbivori e poi ai carnivori.<br />

Ruolo importante della biodegradabilità<br />

è quello dei<br />

microrganismi che si nutrono<br />

di rifiuti organici. La ma-<br />

18<br />

teria organica viene così<br />

trasformata in anidride carbonica<br />

con chiusura del ciclo<br />

naturale.<br />

Oggi, a causa di<br />

motivazioni economiche,<br />

di disponibilità,<br />

di comodità,<br />

è invalsa l’abitudine<br />

di utilizzare<br />

saponi che hanno<br />

come ingredienti principali<br />

sostanze chimiche,<br />

delle quali talvolta le<br />

conseguenze risultano<br />

ignote. Ritornare a utilizzare<br />

saponi naturali sarebbe<br />

molto importante, perché<br />

potrebbe contribuire ad abbassare<br />

il livello di inquinamento<br />

dell’ambiente ed<br />

evitare il contatto diretto<br />

con sostanze talvolta tossiche,<br />

che finiscono per intaccare<br />

molte funzioni vitali<br />

(sopravvivenza, sintesi,<br />

crescita). Molti prodotti di<br />

sintesi hanno effetti negativi<br />

sugli esseri viventi. Queste<br />

sostanze penetrano negli<br />

organismi per inalazione,<br />

ingestione indiretta, o<br />

per assorbimento cutaneo.<br />

Infatti alcuni composti<br />

di sintesi,<br />

presenti nei prodotti<br />

commerciali,<br />

possono causare<br />

delle reazioni allergiche<br />

alla cute o addirittura,<br />

se usati frequentemente,<br />

possono risultare<br />

tossici.<br />

L’associazione ambientalista<br />

<strong>Green</strong>peace, sottoponendo<br />

ad analisi attente<br />

molti detergenti sintetici<br />

(fra cui anche marche molto<br />

utilizzate per i bambini),<br />

ha rilevato la presenza di<br />

molte sostanze tossiche,<br />

come muschi sintetici utilizzati<br />

come fragranze, in<br />

sostituzione di quelli naturali,<br />

molto più costosi.<br />

Questi prodotti sono pericolosi<br />

per la loro tossicità.<br />

I muschi sintetici, ad esempio,<br />

possono interferire con<br />

i sistemi di comunicazione<br />

ormonale, accentuando ancora<br />

di più gli effetti dovuti<br />

all’esposizione ad altri<br />

agenti tossici.<br />

Frollatura degli ingredienti<br />

Riempimento delle forme


Il sapone naturale? Facciamolo in classe<br />

Il processo di<br />

saponificazione<br />

è il risultato<br />

di una reazione chimica<br />

È la reazione che avviene tra gli<br />

esteri e le soluzioni acquose alcaline<br />

[soluzioni di NaOH (idrossido<br />

di sodio) o KOH (idrossido<br />

di potassio)] a caldo.<br />

Lo schema della reazione<br />

Estere<br />

Questa è una reazione di idrolisi (scissione)<br />

alcalina ed è irreversibile (i prodotti<br />

formati non reagiscono tra di loro per dare<br />

le sostanze di partenza).<br />

Se tale reazione si effettua utilizzando un<br />

grasso vegetale (olio) o animale, i prodotti<br />

della scissione sono glicerina e sali dei loro<br />

acidi carbossilici.<br />

Questi sali, se sono di sodio o di potassio,<br />

La saponificazione dei trigliceridi<br />

Gli esteri si decompongono in alcoli e ioni<br />

monocarbossilici; questi ultimi sono bilanciati<br />

elettricamente dai cationi provenienti<br />

dall’idrossido e danno, subito o dopo evaporazione,<br />

i corrispondenti sali.<br />

Base Sale Alcool<br />

possiedono proprietà tensioattive (agiscono<br />

sulla tensione superficiale dell’acqua<br />

abbassandola), e asportano la sporcizia<br />

dalle superfici con cui sono a contatto.<br />

Per tali caratteristiche sono chiamati saponi.<br />

La reazione di saponificazione dei trigliceridi<br />

(grassi vegetali e animali) segue questo<br />

schema.<br />

trioleato di glicerina idrossido glicerina oleato di sodio (sapone)<br />

o trioleina o oleina di sodio<br />

Come abbiamo visto, i prodotti dell’idrolisi<br />

(scissione) alcalina dei grassi si chiamano<br />

saponi, questi sono miscele di sali sodici di<br />

acidi carbossilici alifatici, acidi grassi esterificati<br />

con la glicerina (trigliceridi). Industrialmente<br />

la reazione avviene scaldando le<br />

miscele di grassi, poste in apposite caldaie<br />

(reattori), a temperatura compresa tra 170-<br />

180 °C, alla pressione di 8-10 atm e con soluzioni<br />

di idrossidi alcalini. La fine della<br />

reazione di saponificazione è rivelata dalla<br />

scomparsa dei grumi di grasso. A questo<br />

punto si aggiunge al miscuglio cloruro di<br />

sodio (salatura); questi fa diventare insolubile<br />

il sapone formatosi, lo fa affiorare in superficie<br />

permettendo la separazione dalla<br />

parte liquida sottostante. Dopo il raffreddamento<br />

si ottiene la miscela solida di saponi.<br />

Prima del raffreddamento si possono aggiungere<br />

varie sostanze per ottenere saponi<br />

con differenti caratteristiche commerciali.<br />

Le sostanze utilizzate sono: col<strong>of</strong>onia o pece<br />

greca (ha potere schiumogeno), sostanze<br />

coloranti; oli essenziali per ottenere saponi<br />

pr<strong>of</strong>umati e pregiati da toeletta; cariche minerali<br />

(bentonite, talco, caolino) per ottenere<br />

saponi a basso prezzo; glicerina e zucchero<br />

per ottenere saponi trasparenti.<br />

I saponi molli (sapone da barba) e liquidi<br />

sono saponi potassici e si ottengono utilizzando<br />

idrossido di potassio anziché di sodio,<br />

nella reazione di saponificazione.<br />

19


20<br />

DALLA SCIENZA ALLA PRATICA<br />

Il sapone<br />

naturale<br />

si produce così<br />

Tra i tanti argomenti proposti dal pr<strong>of</strong>essore di<br />

chimica, abbiamo scelto di produrre del sapone<br />

naturale mediante l’utilizzazione di materie prime<br />

naturali.<br />

Il sapone, che abbiamo ottenuto nel laboratorio della nostra<br />

scuola, è un prodotto verde ottenuto utilizzando materie<br />

prime naturali e riciclabili, quali oli vegetali, ottenuti<br />

da frutti o semi, fragranze naturali, anch’esse estratte da frutta,<br />

fiori o piante, ingredienti facoltativi (cariche) quali farina di<br />

riso e resina di pino (col<strong>of</strong>onia).<br />

Quindi essendo un prodotto verde,rispetta l’ambiente. Anche<br />

le fragranze usate sono naturali. Il metodo seguito è quello a<br />

freddo, cioè si esegue la reazione di saponificazione sfruttando<br />

il calore liberato dalla solubilizzazione della soda caustica e<br />

dalla reazione di questa con gli acidi grassi dei trigliceridi.<br />

Materie prime utilizzate<br />

Olio di oliva, olio di semi di girasole, olio di mandorle, soda caustica,<br />

acqua demineralizzata, succo di carote, farina di riso, col<strong>of</strong>onia, olio<br />

essenziale di lavanda, olio essenziale di limone.<br />

Attrezzature<br />

Bilancia tecnica, vetreria di laboratorio (becher, beute e cilindri graduati<br />

di varie capacità), cucchiai, spatole, mortaio, fornello elettrico,<br />

termometro, frullatore a immersione, tegame in acciaio inox, forme<br />

varie, guanti in lattice.<br />

Procedimento<br />

1 a fase: preparare l’area di lavoro<br />

Per ottenere il nostro sapone ci siamo recati nel laboratorio del nostro<br />

istituto. Qui abbiamo preso tutte le attrezzature e le materie prime<br />

necessarie. Indossati i guanti, gli occhiali e gli altri dispositivi di<br />

protezione individuale ci siamo messi al lavoro.<br />

2 a fase: preparare la soluzione di soda caustica<br />

Pesata la soda caustica, l’abbiamo sciolta, con cautela, in acqua demineralizzata<br />

o nel succo di carota. Durante lo scioglimento della soda,<br />

la soluzione raggiunge una temperatura abbastanza elevata, di<br />

circa 70 °C ÷ 80 °C. Si lascia quindi a raffreddare fino a quando la<br />

temperatura diminuisce fino a 60 °C.<br />

3 a fase: preparare i grassi<br />

Dopo aver pesato l’olio, lo abbiamo versato in una pentola in acciaio<br />

inox e con un fornello elettrico lo abbiamo riscaldato fino al raggiungimento<br />

della temperatura dell’olio di circa 60 °C.<br />

Il meccanismo<br />

d’azione<br />

dei saponi<br />

Il meccanismo con cui un sapone agisce sullo<br />

sporco è ipotizzato da alcune teorie nel seguente<br />

modo.<br />

Un sapone è costituito da una lunga catena alifatica di<br />

atomi di carbonio e dal gruppo –COO-Na+ posto alla sua<br />

estremità, si può quindi considerare composto da una<br />

parte idr<strong>of</strong>oba, non polare (catena di atomi di carbonio) e<br />

una idr<strong>of</strong>ila, polare (il gruppo –COO-Na+) schematizzato a lato.<br />

La parte idr<strong>of</strong>ila si aggancia elettrostaticamente alle molecole<br />

polari dell’acqua, la parte idr<strong>of</strong>oba si aggancia a molecole<br />

non polari (grassi). Immergendo, in una dispersione di sapone<br />

in acqua, una superficie sporca, si ha un contemporaneo aggancio<br />

della parte idr<strong>of</strong>oba con lo sporco e di quella idr<strong>of</strong>ila<br />

con l’acqua; lo str<strong>of</strong>inio (agitazione meccanica) facilita il distacco<br />

e l’allontanamento dei grumi di sporco.<br />

4 a fase: preparare gli ingredienti facoltativi<br />

Si misura l’olio essenziale e si mescola con la farina di riso. Si pesa<br />

la col<strong>of</strong>onia, si trasferisce in un mortaio e si tritura per facilitarne la<br />

solubilizzazione.<br />

5 a Fase: inizio della saponificazione<br />

Dopo avere controllato la temperatura dei grassi e della soda, abbiamo<br />

versato delicatamente quest’ultima nei grassi; a questo punto<br />

con il frullatore a immersione, abbiamo mescolato, pochi minuti per<br />

volta, alternando con delle pause, per non mettere sotto sforzo il frullatore.<br />

6 a fase: il nastro<br />

Durante l’operazione di frollatura, ci siamo accorti che il miscuglio in<br />

lavorazione cambia di colore e di consistenza, diventando sempre<br />

più cremoso. A un certo punto, alzando il frullatore e facendo colare,<br />

dal frullatore stesso, un po’ di miscela sulla superficie, questa rimane<br />

per qualche secondo prima di affondare, come se si formasse un<br />

filo galleggiante. Questo è il cosiddetto “nastro”.<br />

7 a fase: aggiunta degli ingredienti facoltativi<br />

Quindi abbiamo aggiunto gli ingredienti facoltativi e abbiamo mescolato<br />

nuovamente fino all’ottenimento di una massa gelatinosa.<br />

8 a fase: la formatura e la stagionatura<br />

Si versa quindi il sapone fresco negli stampi, si lascia a riposo per 48<br />

ore, affinché l’acqua possa evaporare e il gel si trasformi in un prodotto<br />

solido.<br />

Trascorso tale tempo, il sapone indurito si toglie dalle forme e si lascia<br />

stagionare, in un luogo fresco ed asciutto, per 6-8 settimane.<br />

Una tradizione secolare viene da un tempo e da un luogo lontano: la fama del sap<br />

Il sapone che ha reso famosa la città<br />

di Aleppo, nel nord della Siria,<br />

racconta 2000 anni di storia.<br />

La lavorazione inizia a novembre, dopo il<br />

raccolto delle olive, e termina a marzo.<br />

L’olio di oliva viene dapprima cotto<br />

lentamente per più giorni in un paiolo<br />

aggiungendo soda estratta dal sale marino.<br />

Alla fine della cottura, quando la pasta è<br />

pronta, viene arricchita<br />

con olio di bacche di alloro.<br />

È la quantità dell’olio di alloro, dal 5%<br />

al 50%, a determinare il pr<strong>of</strong>umo<br />

e la pregiatezza del sapone.<br />

Dopo la colatura e a raffreddamento avvenuto<br />

il sapone, ancora verde, è tagliato come mostra<br />

la sequenza: pareggiata la massa viene<br />

percorsa con un coltello a più lame trascinato<br />

dai ragazzi. Marchiato con il timbro del<br />

produttore è messo a essiccare all’aria per<br />

almeno nove mesi. La produzione coinvolge<br />

tutta la famiglia e la tradizione tramanda di<br />

padre in figlio le ricette e i modi di<br />

fabbricazione del famoso sapone.


Il sapone naturale? Facciamolo in classe<br />

Sapone alla lavanda<br />

Olio di oliva 1 000 g<br />

Soda caustica 128 g<br />

Acqua 300 g<br />

Olio di lavanda 10 ml<br />

Col<strong>of</strong>onia 50 g<br />

Farina di riso cucchiai 2<br />

Fiori di lavanda cucchiai 2<br />

Mescolare la farina di riso e l’olio essenziale<br />

di lavanda.<br />

Sciogliere la soda in acqua.<br />

Scaldare l’olio fino a una temperatura di<br />

50 – 60 °C.<br />

Sciogliere la col<strong>of</strong>onia in un po’ d’olio.<br />

Quindi aggiungere all’olio la soda, usando<br />

molta cautela, e mescolare con il frullino.<br />

Al nastro aggiungere la soluzione di olio e<br />

col<strong>of</strong>onia e i fiori di lavanda, previamente<br />

triturati, continuando a mescolare con il<br />

frullino. Quando la miscela è omogenea<br />

versarla nelle forme.<br />

Tre tipi di sapone<br />

con diverse<br />

caratteristiche<br />

In questo progetto abbiamo imparato<br />

a trasformare delle materie<br />

prime, di origine naturale, in un<br />

prodotto con proprietà fisiche e caratteristiche<br />

diverse dalle prime, con la saponificazione<br />

tra un grasso e l’idrossido<br />

di sodio, si trasformano delle sostanze<br />

liquide, gli oli, in sapone solido. Seguendo il<br />

procedimento esposto, abbiamo realizzato tre<br />

saponificazioni, utilizzando ricette diverse<br />

per ottenere tre tipi di saponi con caratteristiche<br />

diverse: un sapone dalle proprietà esfolianti<br />

con fiori di lavanda, uno con succo di<br />

carota e aroma di limone, un altro con foglie<br />

Sapone alla carota<br />

Olio di oliva 500 g<br />

Olio di girasole 500 g<br />

Olio di mandorle 250 g<br />

Succo di carote 450 g<br />

Soda caustica 160 g<br />

Col<strong>of</strong>onia 65 g<br />

Olio essenziale di limone 20 ml<br />

Farina di riso cucchiai 2<br />

Mescolare la farina di riso e l’olio essenziale<br />

di limone.<br />

Sciogliere la soda nel succo di carota.<br />

Mescolare gli oli e scaldarli fino a una<br />

temperatura di 50 – 60 °C.<br />

Sciogliere la col<strong>of</strong>onia in un po’ d’olio.<br />

Quindi aggiungere all’olio la soda, usando<br />

molta cautela, e mescolare con il frullino.<br />

Al nastro aggiungere la soluzione di olio e<br />

col<strong>of</strong>onia, continuando a mescolare con il<br />

frullino.<br />

Quando la miscela è omogenea versarla<br />

nelle forme.<br />

di tiglio. La farina di riso aggiunta ha due<br />

funzioni, la prima di fissare l’olio essenziale<br />

in modo da far diventare permanente la fragranza,<br />

la seconda è la funzione di fungere da<br />

riempitivo. La col<strong>of</strong>onia, resina dell’albero di<br />

pino, è un tensioattivo, cioè è il componente<br />

schiumogeno.<br />

Quindi il prodotto della saponificazione è stato<br />

messo nelle apposite forme e lasciato ad<br />

asciugare. Quando il sapone è risultato<br />

asciutto e duro, dopo due giorni circa, lo abbiamo<br />

tolto dalle forme e lasciato stagionare.<br />

ITCGT Leonardo da Vinci di Milazzo -<br />

Classe 3B geometri<br />

Sapone al tiglio<br />

Olio di oliva 500 g<br />

Olio di girasole 500 g<br />

Olio di mandorle 250 g<br />

Acqua 300 g<br />

Soda caustica 160 g<br />

Foglie di tiglio cucchiai 2<br />

Farina di riso cucchiai 2<br />

Col<strong>of</strong>onia 65 g<br />

Sciogliere la soda in acqua.<br />

Mescolare gli oli e scaldarli fino a una<br />

temperatura di 50 – 60 °C.<br />

Sciogliere la col<strong>of</strong>onia in un po’ d’olio.<br />

Quindi aggiungere all’olio la soda, usando<br />

molta cautela, e mescolare con il frullino.<br />

Al nastro aggiungere la soluzione di olio e<br />

col<strong>of</strong>onia, continuando a mescolare con<br />

il frullino.<br />

Aggiungere le foglie di tiglio triturate, continuando<br />

a mescolare con il frullino.<br />

Quando la miscela è omogenea versarla<br />

nelle forme.<br />

del sapone di Aleppo (Siria) dal pr<strong>of</strong>umo esotico e dalle virtù medicamentose<br />

21


ITI CANNIZZARO CATANIA Classe 5A-5C Chimica Pr<br />

Plastica<br />

bio<br />

a tutto<br />

campo<br />

22<br />

Maria Chiara Balsamo, Maria Grazia Mirabella,<br />

Alfio Calvagna, Federica Scuderi,<br />

Domenico Losciale, Giovanni Salamone<br />

Questo lavoro è stato eseguito da alcuni allievi delle classi VA e VC dell’Indirizzo<br />

Chimica e si inserisce nel contesto delle iniziative legate alle attività di<br />

Educazione Ambientale e sensibilizzazione dei giovani nei settori della produzione<br />

eco-innovativa e del consumo sostenibile.<br />

Coordinatrice: pr<strong>of</strong>essoressa Angela Percolla<br />

L’ITI “Cannizzaro”<br />

da anni è impegnato<br />

nel campo della<br />

sensibilizzazione<br />

ambientale; nell’anno<br />

2001-2002, nell’ambito<br />

del progetto<br />

giovanile “IG Students”<br />

è stato prodotto il<br />

compost ammendante organico<br />

ricavato da rifiuti organici<br />

selezionati.<br />

L’iniziativa ha avuto molto<br />

successo ed è stata riproposta<br />

nell’anno 2003-2004 mediante<br />

il progetto “Compostaggio<br />

e biodegradazione”<br />

finanziato dal Commissario<br />

delegato per l’emergenza rifiuti<br />

Regione Sicilia. Con i<br />

finanziamenti avuti sono stati<br />

acquistati compostiere,<br />

biotrituratore e apparecchiature<br />

di analisi strumentale<br />

per l’analisi del compost di<br />

qualità prodotto a scuola.<br />

Nell’anno scolastico 2004-<br />

2005 la scuola è diventata<br />

coordinatrice del progetto<br />

Helianthus II, progetto di<br />

Educazione Ambientale che<br />

ha visto lavorare in rete ben<br />

sei istituti di scuola secondaria<br />

superiore, 10 scuole elementari<br />

e 10 scuole medie.<br />

Lo scorso anno, alcuni allievi<br />

delle quarte classi hanno<br />

svolto uno stage di 15 giorni<br />

presso i laboratori di biotecnologia<br />

dell’AID – Agroindustry<br />

Advanced Tecnologies<br />

Spa – dove è stato affrontato<br />

il tema dell’analisi<br />

di geni e proteine di interesse<br />

agroalimentare e ambientale.<br />

Lo studio sulle biotecnologie<br />

in campo agroalimentare<br />

si è concluso con la visita a<br />

Franc<strong>of</strong>orte della Fiera Internazionale<br />

“Achema 2006”,<br />

visita che ha dato agli allievi<br />

l’entusiasmo per continuare<br />

ancor meglio quest’anno lo<br />

studio sul Futuro biodegradabile.<br />

Tutti gli allievi, infatti, hanno<br />

portato a casa da Fran-<br />

c<strong>of</strong>orte i famosi sacchetti in<br />

amido di mais utilizzabili<br />

per lo shopping o per la<br />

raccolta dei rifiuti organici<br />

destinati a compost di qualità.<br />

Il lavoro sulle bioplastiche<br />

qui pubblicato chiude quindi<br />

un percorso didattico iniziato<br />

ben cinque anni fa.<br />

Docenti e alunni del Cannizzaro visitano la Fiera Internazionale<br />

di Biotecnologie “Achema 2006” a Franc<strong>of</strong>orte sul Meno.


Primo premio al Concorso <strong>Green</strong> Scuola<br />

Sacchetti<br />

e imballaggi<br />

diventano<br />

compost<br />

di qualità<br />

Plastica<br />

biodegradabile:<br />

una storia<br />

con radici pr<strong>of</strong>onde<br />

La biodegradabilità è la caratteristica delle<br />

sostanze e dei materiali naturali di essere assimilati<br />

dai microrganismi e di essere così immessi nei cicli<br />

naturali.<br />

Un cumulo di rifiuti organici è appetibile per i<br />

microrganismi che cominciano a consumare le<br />

sostanze nutritive, ossia a degradare le sostanze<br />

organiche, producendo CO2, H2O e calore. Alla<br />

fine del processo, il rifiuto iniziale si è trasformato<br />

in una sostanza chiamata compost che assume<br />

l’odore e l’aspetto del suolo fertile ed è sanitizzato<br />

e stabilizzato in quanto privo di microrganismi<br />

patogeni e di materiale putrescibile.<br />

Il primo materiale bioplastico fu ricavato negli<br />

anni ‘50 dall’amido di mais.<br />

Il basso prezzo del petrolio e la scarsa evoluzione scientifica<br />

e tecnologica inibirono per moltissimi anni la possibilità<br />

di uno sviluppo industriale di questa scoperta.<br />

Negli ultimi anni i passi in avanti dal punto di vista tecnologico<br />

e un aumento del prezzo del petrolio hanno riportato<br />

l’attenzione su questo settore.<br />

Una delle principali aziende italiane che produce bioplastiche<br />

è la Novamont la cui principale invenzione è il Mater-Bi;<br />

si tratta di una famiglia di sovramolecole derivate prevalentemente<br />

dall’amido di mais.<br />

Novamont nasce da una costola di Montedison, e più precisamente<br />

dalla scuola di Scienza dei Materiali, un istituto le<br />

cui tradizioni risalgono allo sviluppo del polipropilene, scoperto<br />

dal premio Nobel Giulio Natta.<br />

Dal 1990, la società si occupa di sviluppare e commercializzare<br />

i prodotti realizzati da Fertec, marchio della Holding<br />

Montedison, nato con il compito di armonizzare la cultura<br />

chimica di Montecatini con quella agroindustriale della Ferruzzi.<br />

Nel 1991 la Novamont acquisce la Fertec e sancisce definitivamente<br />

la sua politica di innovazione basata sull’utilizzo di<br />

materie prime vegetali e di fonti rinnovabili per la realizzazione<br />

di bioplastiche, biocarburanti e intermedi chimici rinnovabili.<br />

La vera pietra miliare della storia di Novamont<br />

è l’uscita nel 1992 del primo oggetto in Mater-<br />

Bi, la “<strong>Green</strong> Pen”, scelta dal vertice mondiale<br />

di Rio come simbolo di una nuova possibile generazione<br />

di prodotti in grado di coniugare un<br />

progetto economico con l’attenzione ai temi<br />

ambientali.<br />

Nel <strong>settembre</strong> dello stesso anno, in Germania, inizia la<br />

produzione dei primi sacchi in Mater-Bi per la raccolta<br />

differenziata che vengono individuati subito come strumento<br />

indispensabile per una efficace intercettazione della frazione<br />

organica e il suo successivo avvio al compostaggio.<br />

Nel 2001 Goodyear lancia il primo pneumatico a bassa resistenza<br />

al rotolamento con tecnologia Bio-tred che prevede<br />

l’utilizzo di bi<strong>of</strong>iller in Mater-Bi, a parziale sostituzione della<br />

silice e del ner<strong>of</strong>umo, usati nei normali additivi (filler).<br />

Nel 2002 debutta Wave, una nuova metodologia per la produzione<br />

di schiuma espansa in Mater-Bi.<br />

Nel 2005 il sistema aerato (basato su piccole pattumiere aerate<br />

abbinate a sacchi respirabili) viene adottato in diverse<br />

municipalità italiane.<br />

Dal 2005 tutta la gamma di pneumatici Goodyear Dunlop in<br />

Giappone è realizzata con la tecnologia Bio-tred.<br />

Oggi nel settore elettrico ed elettronico la nazione leader è il<br />

Giappone dove molte grandi industrie come Nec e Sanyo<br />

stanno sostituendo le componenti plastiche dei loro prodotti<br />

con plastiche biologiche.<br />

Anche nel campo della telefonia Nokia e Motorola stanno<br />

effettuando lo stesso processo per produrre i primi bio-DVD.<br />

Gli attori principali che oggi scommettono sulle bioplastiche<br />

sono, in Italia, la già citata Novamont, e all’estero le multinazionali<br />

del settore agroalimentare quale la statunitense Cargill,<br />

e del settore chimico quale la tedesca BASF.<br />

Novamont dichiara una capacità produttiva di 35000 tonnellate<br />

di Mater-Bi (20000 nello stabilimento di Terni e 15000<br />

in licenza ad altri produttori).<br />

La BASF commercializza un poliestere di origine fossile con<br />

il marchio Ec<strong>of</strong>lex per il quale dichiara una capacità produttiva<br />

di 8000 tonnellate.<br />

23


Plastica BIO a tutto campo<br />

Il polilattide<br />

PLA:<br />

dalla materia prima<br />

naturale al consumatore<br />

24<br />

emissioni ridotte di CO2<br />

la produzione di “Ingeo fiber”<br />

emette meno CO2<br />

di altre fibre di sintesi<br />

ridotto utilizzo<br />

delle risorse fossili<br />

poiché “Ingeo fiber”<br />

è prodotta a partire<br />

da risorse<br />

annualmente<br />

rinnovabili,<br />

utilizza il 20-50%<br />

in meno<br />

di risorse fossili<br />

I ricercatori della Cargill-Down<br />

LLC hanno sviluppato un metodo<br />

per produrre un polimero, l’acido<br />

polilattico (PLA), da fonti rinnovabili<br />

come il granoturco e la barbabietola<br />

da zucchero: per questo nel<br />

2002 hanno vinto un <strong>Green</strong> Chemistry<br />

Challenge Award. Cargill dichiara una<br />

capacità di 140000 tonnellate di PLA<br />

che viene commercializzato con il marchio<br />

Naturework.<br />

Il PLA è destinato a creare la cosiddetta “Ingeo<br />

fiber”, fibra interamente ricavata da risorse<br />

sostenibili come il mais.<br />

Un esempio di produzione di “Ingeo fiber”<br />

viene riportata nel grafico in basso.<br />

Un esempio di produzione di “Ingeo fiber”<br />

come si decompone<br />

“Ingeo fiber” è idonea<br />

per tutti i sistemi<br />

di smaltimento ed<br />

è compostabile<br />

“Ingeo fiber” è utilizzata per l’imbottitura di<br />

cuscini, piumini, trapunte, materassi, oltre<br />

che per un’ampia gamma di corredi per la<br />

camera da letto e prodotti di arredamento dei<br />

principali marchi internazionali.<br />

La fibra proveniente dal mais ha una consistenza<br />

morbida e s<strong>of</strong>fice e dopo la compressione<br />

riprende la sua forma gonfia e leggera,<br />

ha buone prestazioni isolanti, si può lavare e<br />

asciugare senza bisogno di trattamenti particolari,<br />

non provoca reazioni allergiche.<br />

Test eseguiti in laboratorio hanno dimostrato<br />

che “Ingeo fiber”:<br />

• ha un elevato livello di resistenza al fuoco;<br />

• in termini di velocità di ignizione i tessuti<br />

in 100% Ingeo fiber risultano avere un tasso<br />

di combustione lento superando le altre<br />

fibre di sintesi non trattate ed ottenendo<br />

performance simili alla lana;<br />

• i tessuti in Ingeo fiber non trattato generano<br />

una ridotta quantità di fumi rispetto ai<br />

tessuti in poliestere non trattato e hanno superato<br />

quelli in PET e cotone non trattato<br />

nel rilascio del calore.<br />

La produzione e l’uso di tale fibra riducono<br />

la quantità di gas responsabili dell’effetto<br />

serra rilasciati nell’atmosfera. Tali gas rappresentano<br />

la causa principale del cambiamento<br />

climatico.<br />

risorsa annualmente rinnovabile la materia prima, il destrosio disponibile in commercio, è prodotta a<br />

partire da un’abbondante risorsa agricola naturale come per esempio il mais<br />

fermentazione<br />

il destrosio è<br />

fermentato in modo<br />

simile alla<br />

produzione di yogurt<br />

produzione<br />

la polimerizzazione<br />

crea<br />

un polimero<br />

polilattide<br />

dalle elevate<br />

prestazioni<br />

( PLA)<br />

creazione della fibra<br />

il polimero è estruso per creare<br />

“Ingeo fiber”, che sarà utilizzata<br />

per articoli per il sistema letto,<br />

tappeti, abbigliamentro<br />

e altro ancora


Un futuro biodegradabile<br />

I vantaggi per<br />

l’ambiente del<br />

PLA<br />

rispetto ai<br />

polimeri<br />

prodotti a<br />

partire dal<br />

petrolio sono<br />

numerosi<br />

Quando va incontro a biodegradazione, il<br />

PLA libera nuovamente nell’atmosfera questo<br />

biossido di carbonio in quantità uguale a<br />

quella assorbita dalle piante utilizzate per<br />

produrlo. Tuttavia questi calcoli indicano<br />

che il tasso di emissione di biossido di carbonio<br />

dal PLA è pari a 1600 Kg CO 2/t, mentre<br />

i polimeri prodotti a partire dal petrolio –<br />

polipropilene, polistirene, nylon, PET – presentano<br />

valori significativamente più elevati.<br />

Il granturco viene macinato finemente<br />

e gli amidi presenti vengono<br />

fatti reagire con acqua<br />

(idrolisi) producendo glucosio:<br />

questo viene convertito in acido<br />

lattico per fermentazione microbica.<br />

Questo prodotto del metabolismo<br />

batterico viene quindi trasformato<br />

nel suo dimero, una tappa cui fa seguito<br />

la polimerizzazione a PLA.<br />

L’amido viene destrutturato e complessato<br />

con molecole naturali o di sintesi che aumentano<br />

la resistenza alla solubilità e ne<br />

cambiano le proprietà meccaniche. Il risultato<br />

finale è un tipo di plastica a basso impatto<br />

ambientale, biodegradabile perché<br />

prodotta con materie prime naturali.<br />

La ragione per cui la plastica tradizionale<br />

Vantaggi dell’acido polilattico rispetto ai derivati del petrolio<br />

• È prodotto da risorse rinnovabili ottenute da culture annuali: granoturco, barbabietola da zucchero ed<br />

eventuali scarti da biomasse quali bucce di patate e residui di mietitura<br />

• Utilizza un processo naturale di fermentazione per produrre l’acido lattico; ciò non richiede l’uso di solventi<br />

organici, né di altre sostanze pericolose<br />

• La sua produzione consuma il 20-50% in meno di risorse di combustibile fossile dei polimeri prodotti a<br />

partire dal petrolio. Lo smaltimento del PLA comporta l’emissione di 1600 kg di CO2 per tonnellata, contro<br />

le 1850 del polipropilene, le 2740 del polistirene, le 4140 del polietilene (PET) e le 7150 del nylon<br />

• Utilizza catalizzatori e quindi consuma una minore quantità di energia e di risorse<br />

• Si ottengono rese elevate, maggiori del 95%<br />

•Può essere riciclato: esso viene riconvertito nel monomero per idrolisi e quindi ripolimerizzato producendo<br />

un polimero vergine (riciclaggio a circuito chiuso)<br />

• Può diventare compost; il materiale è al 100% biodegradabile e nelle normali condizioni di formazione<br />

del compost la degradazione completa avviene in poche settimane. Si ottiene un compost di qualità<br />

La produzione del PLA: due i metodi principali<br />

Ci sono due metodi principali per produrre acido<br />

polilattico a partire dal monomero dell’acido<br />

lattico: polimerizzazione a condensazione<br />

diretta di acido lattico e polimerizzazione ad<br />

apertura di anello attraverso l’intermedio lattide.<br />

La prima strada prevede la rimozione dell’acqua<br />

attraverso condensazione e attraverso<br />

l’uso di un solvente sotto vuoto spinto ed a elevata<br />

temperatura. Con questo metodo possono<br />

essere prodotti solo polimeri a basso o medio<br />

peso molecolare, soprattutto per la presenza di<br />

acqua e impurità. La Mitsui Chemicals ha sviluppato<br />

un nuovo processo basato sulla policondensazione<br />

diretta dell’acido L-lattico per<br />

consentire la produzione di PLA ad alto peso<br />

molecolare senza l’uso di solventi organici. La<br />

non è biodegradabile sta nella sua natura polimerica,<br />

formata da molecole troppo grandi<br />

e troppo ricche di legami per poter essere<br />

rotte e digerite da organismi decompositori.<br />

Le plastiche ottenute da polimeri naturali<br />

come quelli di origine vegetale (amido di<br />

patate, mais, ecc.) hanno invece il vantaggio<br />

di poter essere degradate da batteri decompositori.<br />

L’amido derivato dalle piante può essere immesso<br />

in processi di produzione di bioplastica;<br />

tuttavia, data la sua solubilità in acqua,<br />

il materiale che ne deriva ha un uso limitato<br />

per la sua tendenza a deformarsi alla presenza<br />

di umidità. Pertanto si preferisce usare<br />

l’amido per produrre PLA, meno sensibile<br />

all’umidità.<br />

Dopo il raccolto, il granturco viene trasportato<br />

in una macina dove l’amido viene separato<br />

dagli altri componenti del chicco di granoturco<br />

(proteine, grassi, fibre, cenere e acqua)<br />

e trasformato in destrosio attraverso<br />

idrolisi enzimatica.<br />

Il processo fermenta il destrosio ad acido<br />

lattico a valori di pH prossimi al neutro. Attraverso<br />

un processo di acidificazione e purificazione,<br />

il brodo di fermentazione, contenente<br />

lattato e altri sali, è poi raffinato per<br />

ottenere acido lattico.<br />

Cargill Down utilizza un altro metodo con polimerizzazione<br />

ad apertura di anello attraverso<br />

il lattide intermedio. Nella prima fase del processo<br />

l’acqua viene rimossa in condizioni moderate<br />

(e senza l’uso di solventi) per produrre<br />

un pre-polimero a basso peso molecolare.<br />

Questo polimero viene poi depolimerizzato<br />

con un catalizzatore per formare un dimero intermedio<br />

ciclico definito lattide, che viene poi<br />

purificato al grado di polimero attraverso distillazione.<br />

Il lattide purificato viene polimerizzato<br />

in una polimerizzazione ad apertura di<br />

anello senza solventi e trasformato in granuli<br />

di polilattide. Controllando il grado di purezza<br />

del lattide è possibile produrre una vasta gamma<br />

di pesi molecolari.<br />

25


Plastica BIO a tutto campo<br />

Produzione<br />

del PLA:<br />

reazioni chimiche<br />

26<br />

1. Fotosintesi per produrre l’amido<br />

3. Fermentazione per produrre l’acido L-lattico<br />

2. Idrolisi enzimatica per produrre gluco-


Un futuro biodegradabile<br />

Schema di produzione del PLA<br />

Il batterio più usato per produrre l’acido lattico<br />

è il Lactobacillus delbrueckii, un batterio<br />

Gram-positivo anaerobico facoltativo, il quale converte<br />

il glucosio nell’enantiomero L, l’acido L-lattico (vedi<br />

box) con rese elevate pari al 90-95%. Si tratta in questo<br />

caso di fermentazione omolattica con l’ottenimento cioè<br />

di un solo enantiomero finale. Alcune ditte producono<br />

acido L-lattico dal batterio Lactobacillus bulgaricus, altre da<br />

muffe dei generi Aspergillus, Mucor,o Rhizopus che in cultura<br />

pura producono solo l’enantiomero L (acido L-lattico). La<br />

presenza di batteri contaminanti nel brodo di fermentazione<br />

può comportare anche la produzione dell’enantiomero D dell’acido<br />

lattico (acido D-lattico) dovuta all’eventuale presenza<br />

dell’enzima racemasi. Con il Lactobacillus la fermentazione<br />

avviene a 45-50 °C, con valori di pH mantenuti intorno a 5,5-<br />

5,8. La sterilizzazione del brodo di coltura e del fermentatore<br />

non è necessaria, perché il Lactobacillus è un batterio term<strong>of</strong>ilo<br />

che resiste a questi valori di temperatura e di pH che solitamente<br />

inibiscono la crescita di altri microrganismi.<br />

I batteri colorati con la tecnica di Gram: positivi o negativi<br />

La colorazione di Gram è solitamente il primo<br />

test che si effettua per l’identificazione dei<br />

batteri e permette di suddividerli in grampositivi,<br />

gram-negativi. Non tutti i batteri possono<br />

essere colorati con questa tecnica<br />

messa a punto nel 1884 dal medico danese<br />

Hans Joachim Christian Gram (Copenaghen,<br />

1853 - 1938), che rivela le proprietà fondamentali<br />

della parete cellulare dei microrganismi.<br />

La differenza tra cellule gram-positive e<br />

negative sta nella capacità dei gram-positivi<br />

di trattenere uno dei coloranti del protocollo<br />

di colorazione, dovuta alla diversa quantità di<br />

peptidoglicano (anche detto mureina) presente<br />

nella parete della cellula. Questa è una<br />

molecola contenente residui proteici e saccaridici<br />

e rappresenta uno dei principali componenti<br />

della parete cellulare batterica. I batteri<br />

gram-positivi hanno pareti cellulari relativamente<br />

semplici, che contengono dal 40%<br />

al 90% di mureina, mentre i batteri gramnegativi<br />

hanno pareti più complesse, di cui la<br />

mureina costituisce solo il 5-10%.<br />

Enantiomeria: le due forme dell’acido lattico<br />

I due enantiomeri dell’acido lattico. In<br />

grigio scuro gli atomi di carbonio, in<br />

rosso l’ossigeno, in grigio chiaro, più<br />

piccoli, gli atomi di idrogeno.<br />

Batteri gram-positivi (a sinistra) e gram-negativi (a destra) visti al microscopio ottico.<br />

Le due forme di acido lattico descritte<br />

nel testo (D ed L) sono due enantiomeri<br />

o isomeri ottici, due molecole uguali in<br />

tutto, con formula bruta identica (cioè<br />

stessi atomi che la compongono) e stessi<br />

legami tra i vari atomi, cambia solo l’orientazione<br />

spaziale degli atomi che le<br />

rende non sovrapponibili, in quanto sono<br />

una l'immagine speculare dell'altra.<br />

Tale caratteristica viene detta chiralità, le<br />

molecole chirali, come l’acido lattico,<br />

non sono sovrapponibili alla propria<br />

immagine speculare e non posseggono<br />

piani di simmetria.<br />

Le nostre mani e i nostri piedi sono<br />

esempi macroscopici di “chiralità”.<br />

I due entantiomeri possiedono le mede-<br />

sime proprietà fisiche, tranne una: la<br />

capacità di ruotare il piano della luce<br />

polarizzata (verso destra, forma D, o<br />

verso sinistra, forma L).<br />

Tale capacità, definita potere rotatorio, è<br />

uguale in valore assoluto, ma opposta di<br />

segno.<br />

Gli enantiomeri presentano anche la<br />

stessa reattività chimica nei confronti di<br />

reattivi non chirali; invece solitamente<br />

cambia la loro reattività nei confronti di<br />

una molecola chirale, ad esempio un<br />

enzima con siti attivi chirali.<br />

È pertanto possibile trovare enzimi enantiomero-specifici<br />

che producono o modificano<br />

solo uno dei due enantiomeri,<br />

come nel caso dell’acido L-lattico.<br />

27


Plastica BIO a tutto campo<br />

Microorganismi<br />

28<br />

produttori<br />

di plastica<br />

biodegradabile<br />

Molte specie batteriche producono,<br />

dal loro metabolismo, poliesteri<br />

che sono quasi identici a<br />

quelli impiegati oggi per produrre<br />

fibre sintetiche. Vi è però una differenza<br />

sostanziale tra le plastiche biologiche<br />

e quelle prodotte mediante sintesi:<br />

la bioplastica è biodegradabile, mentre<br />

la plastica di sintesi no.<br />

Un forte interesse di tipo tecnologico per<br />

questi biopolimeri nacque negli anni settanta<br />

in funzione delle possibilità di disporre di<br />

materiali polimerici sostitutivi alle poliolefine,<br />

sia in relazione alla crisi petrolifera che<br />

faceva ritenere prossima la fine delle scorte,<br />

sia in relazione alla crescente avversione di<br />

gruppi ecologisti e dell’opinione pubblica<br />

nei confronti di prodotti ritenuti fonte di inquinamento<br />

ambientale.<br />

Un biopolimero simile ai poliesteri sintetici<br />

è il PHB (poliidrossibutirrato), illustrato di<br />

seguito.<br />

con R = CH3<br />

Questo prodotto è presente in diversi tipi di<br />

batteri sotto forma di materiale di riserva e<br />

pertanto i ricercatori di alcuni gruppi industriali<br />

(ICI, “Imperial Chemical Industry”)<br />

hanno sviluppato dei processi per ottenerne<br />

notevoli quantità sia perfezionando le condizioni<br />

di coltivazione dei microrganismi, sia<br />

selezionando ceppi batterici specifici per tale<br />

finalità.<br />

Alcune società del settore delle biotecnologie<br />

hanno cercato di produrre plastiche direttamente<br />

da colture di batteri. I batteri devono<br />

essere alimentati con prodotti vegetali e così<br />

si è pensato di far produrre le bioplastiche direttamente<br />

dalle piante, modificando opportunamente<br />

il loro patrimonio genetico.<br />

Il PHB è un polimero termoplastico, isotattico,<br />

ad elevata cristallinità (struttura ortorom-<br />

LE PAROLE DELLA SCIENZA<br />

Termoplastico Sono dette termoplastiche quelle<br />

materie plastiche che acquistano<br />

malleabilità, cioè rammolliscono,<br />

sotto l'azione del calore.<br />

Isotattico Un polimero è detto isotattico quando<br />

tutti gli atomi di carbonio che lo<br />

compongono hanno la stessa configurazione<br />

relativa, ovvero tutti i<br />

sostituenti che sporgono dalla catena<br />

principale sono sullo stesso<br />

lato.<br />

bica) e otticamente attivo. È per molti aspetti,<br />

simile al polipropilene, ma rispetto a questo<br />

ha una temperatura di transizione vetrosa<br />

più elevata e una resistenza all’urto più bassa.<br />

Inoltre la temperatura di fusione è molto<br />

vicina a quella di degradazione, il che rende<br />

problematica, se non impossibile, la lavorazione<br />

con le tecniche convenzionali per i polimeri<br />

termoplastici.<br />

È stato però possibile ottenere copolimeri<br />

con idrossivalerato a disposizione casuale. Il<br />

copolimero con il 20% di idrossivalerato<br />

possiede un insieme di proprietà che complessivamente<br />

consentono di affiancarlo al<br />

polipropilene e nel contempo riducono il<br />

problema della fragilità e della lavorabilità.<br />

Il copolimero idrossibutirrato/idrossivalerato<br />

ha finora trovato prevalentemente applicazioni<br />

di nicchia, a causa del suo alto prezzo.<br />

Alcuni impieghi di potenziale maggior consumo<br />

sono stati realizzati in contesti legislativi<br />

particolari, per applicazioni che richiedevano<br />

abbinamenti di buone caratteristiche<br />

meccaniche e assoluta biodegradabilità. Ad<br />

esempio la Wella ha usato, a partire dai primi<br />

anni ‘90, bottiglie per shampoo in Biopol,<br />

un marchio registrato del copolimero.<br />

Il filo di sutura in chirurgia viene costruito in<br />

PHB, con il vantaggio di venire riassorbito<br />

dall’organismo dopo aver svolto la sua funzione.<br />

Nella città di Catania ed in particolar modo<br />

nei laboratori del Parco Scientifico e Tecnologico<br />

della Sicilia (PST) si lavora per la produzione<br />

del PHA (poidrossialcanoato), polimero<br />

biodegradabile e biocompatibile, nato<br />

da una forte sinergia tra le Università di<br />

Catania, Messina e Palermo.<br />

Grazie ad un progetto finanziato dal MIUR,<br />

i ricercatori del Parco Scientifico delle tre<br />

Università Siciliane e del CNR di Napoli, in<br />

collaborazione con imprese del settore quali<br />

Novamont e AID, sono riusciti a mettere a<br />

punto un metodo di produzione del PHA innovativo<br />

e brevettato.<br />

Il poliestere naturale, con caratteristiche simili<br />

al comune polipropilene di origine petrolchimica,<br />

è prodotto da microrganismi in


Un tappeto di<br />

sacchetti e<br />

piccoli teli di<br />

plastica “usa e<br />

getta”<br />

utilizzati come<br />

impermeabili<br />

e abbandonati<br />

dopo un<br />

concerto<br />

interrotto da<br />

un improvviso<br />

temporale.<br />

Anch’essi in<br />

futuro saranno<br />

prodotti in<br />

bioplastica,<br />

evitando la<br />

persistenza<br />

nell’ambiente.<br />

condizione di limitazione di nutrienti e in eccesso<br />

di fonti di carbonio. La fonte usata nei<br />

laboratori del parco è una miscela di oli alimentari<br />

esausti, mentre il batterio che sintetizza<br />

il PHA accumulandolo come riserva<br />

energetica nel tessuto citoplasmatico (se ne<br />

può estrarre fino al 50% del peso della biomassa<br />

batterica li<strong>of</strong>ilizzata) è un patogeno<br />

del pomodoro e precisamente la Pseudomonas<br />

corrugata PSTS A1, un ceppo modificato<br />

(depositato in una gene-bank tedesca) che<br />

possiede una lipasi, un enzima implicato nel<br />

metabolismo dei grassi, più efficiente nella<br />

degradazione degli oli esausti.<br />

I poliidrossialcanoati sono macromolecole<br />

sintetizzate da più di 90 generi di batteri<br />

gram-positivi e gram-negativi, ad esempio<br />

Bacillus, Rhodococcus, Rhodospirillum,<br />

Pseudomonas, Azotobacter, Rhizobium, Alcaligenes/Raistonia.<br />

In condizioni di coltura appropriate e, in particolare,<br />

in carenza di alcuni nutrienti (azoto,<br />

fosforo o zolfo), i poliidrossialcanoati si accumulano<br />

nel batterio sotto forma di granuli,<br />

fino a una concentrazione che può raggiungere<br />

il 90% del peso secco della massa batterica.<br />

I principali tipi di poliidrossialcanoati finora<br />

identificati sono poliesteri lineari testa-coda,<br />

composti da monomeri appartenenti al gruppo<br />

dei β/3 (R) idrossiacidi (in minor misura<br />

anche γ,δ, ε, (R) idrossiacidi).<br />

MONOMERO 3 R<br />

IDROSSIACIDO<br />

La chiralità dei monomeri (raramente assente)<br />

dà origine a polimeri dotati di regolarità<br />

sterica.<br />

Il gruppo laterale R in posizione β‚ è un alchile<br />

con un numero di C da 1 a 13, che può<br />

essere lineare o ramificato, saturo o insaturo,<br />

epossidato, con sostituenti aromatici o alogenati.<br />

Si usa distinguere poliidrossialcanoati a catena<br />

lineare corta<br />

R = CH 3<br />

e a catena lineare media<br />

R = C3H7 ,… ,C13 H27<br />

R = C2H5<br />

La composizione precisa dei poliidrossialcanoati<br />

dipende dal tipo di batterio da cui sono<br />

sintetizzati e dal mezzo di coltura.<br />

Per la sintesi dei poliidrossialcanoati, diversi<br />

tipi di batteri utilizzano monomeri provenienti<br />

da percorsi metabolici diversi.<br />

I batteri del genere Raistonia producono poliidrossialcanoati<br />

a catena laterale corta,<br />

mentre quelli del genere Pseudomonas producono<br />

poliidrossialcanoati a catena laterale<br />

media.<br />

L’estrema variabilità della natura<br />

chimica delle catene laterali è alla<br />

base di una notevole varietà di<br />

proprietà dei poliidrossialcanoati<br />

(si va da polimeri tipicamente termoplastici<br />

come il poliidrossibutirrato, a<br />

gomme come il poliidrossiottanoato) e<br />

di possibilità di interventi chimici secondari<br />

(ad esempio reticolazioni).<br />

Il polimero sintetizzato dai ricercatori catanesi<br />

ha una catena laterale di media lunghezza<br />

che permette una lavorabilità a temperature<br />

più basse.<br />

Secondo i ricercatori siciliani, il PHA da oli<br />

esausti, in termini economici ha il doppio<br />

vantaggio di diminuire il costo di produzione,<br />

usando una fonte pressoché gratuita, e di<br />

valorizzare prodotti di scarto quali fonti rinnovabili.<br />

Proprio l’uso di prodotti di scarto è condizione<br />

necessaria per la diffusione commerciale<br />

del PHA, in quanto l’attuale produzione con<br />

fonti di carbonio nobili, rende il costo del<br />

biopolimero proibitivo. Un minore costo di<br />

materia prima permetterebbe così ai polidrossialcanoati<br />

di accedere a una larga fetta<br />

29


Plastica BIO a tutto campo<br />

30<br />

nel mercato dei biopolimeri, con crescita<br />

esponenziale.<br />

Attualmente i laboratori del Parco Scientifico<br />

stanno lavorando per abbassare ulteriormente<br />

il costo del PHA utilizzando il batterio<br />

Escherichia coli, più versatile e più produttivo<br />

rispetto ai batteri del genere Pseudomonas.<br />

Alcuni scienziati irlandesi hanno<br />

isolato un batterio capace di convertire<br />

rifiuti tossici in plastica sicura<br />

e biodegradabile.<br />

I ricercatori Connor e Ward del Department<br />

<strong>of</strong> Industrial Microbiology dell’University<br />

College di Dublino, hanno<br />

individuato una varietà di batterio che<br />

sfrutta lo stirene, prodotto tossico di<br />

scarto dell’industria del polistirene, per produrre<br />

una tipologia di plastica PHA.<br />

I ricercatori irlandesi puntano su una particolare<br />

specie di batterio, la Pseudomonas<br />

putida,presente nel suolo, che si nutre di stirene.<br />

Tramite una serie di esperimenti hanno<br />

isolato una variante specifica, la CA-3 che<br />

converte lo stirene in un polimero di plastica,<br />

il PHA appunto, che funge da riserva<br />

energetica. Lo stirene viene completamente<br />

trasformato in PHA e nel processo si elimina<br />

tutto il materiale inquinante.<br />

La plastica prodotta da questo batterio è un<br />

polimero elastico, con un’ampia gamma di<br />

possibili applicazioni sia industriali che<br />

commerciali. Può essere usato nelle protesi<br />

mediche, nelle strumentazioni per la manipolazione<br />

dei tessuti biologici, nei cerotti,<br />

nelle confezioni per medicinali, nei rivestimenti<br />

del cartone e nei materiali plastici resistenti<br />

al calore.<br />

Biodegradabilità<br />

e uso di<br />

biomasse<br />

come materie prime<br />

I due argomenti della biodegradabilità<br />

e della provenienza da risorse<br />

annualmente rinnovabili costituiscono<br />

i plus ambientali e poi<br />

commerciali di queste plastiche.<br />

Le ultime tendenze spingono quasi tutti<br />

i produttori e utilizzatori a mettere in<br />

evidenza la provenienza da risorse rinnovabili<br />

ed i vantaggi correlati: diminuzione<br />

di risorse fossili, riduzione di emissioni<br />

di CO2 e in aggiunta possibilità di creare<br />

filiere locali che mettano in ciclo chiuso la<br />

produzione agricola di biomasse e la produzione<br />

di bioplastiche in bioraffinerie regionali.<br />

In Italia l’azienda Novamont che produce<br />

il Mater-bi ha creato una filiera con 600<br />

imprenditori agricoli finalizzata proprio alla<br />

gestione integrata della produzione di biomasse<br />

e la trasformazione in bioplastiche.<br />

Le plastiche biodegradabili sono ammesse<br />

al compostaggio ma solo se rispondono ai<br />

criteri stabiliti dalle norme che definiscono i<br />

materiali compostabili. Il compostaggio di<br />

materiali è avvenuto in passato in assenza di<br />

regole e ha creato molti danni. Ora non è più<br />

possibile grazie alla norma europea<br />

EN13432.<br />

Gli allievi misurano con un termometro con sonda la temperatura del<br />

compost.


<strong>Green</strong> 9 <strong>settembre</strong> 23-10-2007 14:28 Pagina 31<br />

Un futuro biodegradabile<br />

Temperature e ph durante la maturazione<br />

Dopo una prima fase in cui si ha un innalzamento repentino<br />

della temperatura, segue una fase di maturazione<br />

in cui la temperatura si stabilizza e raggiunge alla<br />

fine del processo un valore pari alla temperatura ambiente.<br />

Dalle misure di pH eseguite sul compost mediante un<br />

pHmetro nel terreno si sono effettivamente rilevate 4 fasi<br />

in funzione del pH così come illustrato nel grafico.<br />

Fase I Fase acidogenica dovuta all’intensa produzione di<br />

CO 2 e di acidi organici all’inizio della fase term<strong>of</strong>ila<br />

Fase II Fase alcalina con idrolisi batterica dell’azoto proteico<br />

e organico e produzione di ammoniaca<br />

Fase III Fase di stabilizzazione del pH con perdita dell’azoto in<br />

eccesso e inizio della fase di umificazione<br />

Fase IV Fase di maturazione, lenta e con pH stabile<br />

31


Plastica BIO a tutto campo<br />

32<br />

Il processo di compostaggio può<br />

essere quindi suddiviso in due fasi.<br />

• Fase attiva di biossidazione accelerata<br />

in cui sono più rapidi ed intensi i processi<br />

degradativi a carico delle componenti<br />

organiche maggiormente fermentescibili;<br />

in questa fase si raggiungono elevate<br />

temperature, occorre drenare l’eccesso di<br />

calore e si ha un’elevata richiesta di ossigeno<br />

necessaria per le reazioni biochimiche.<br />

• Fase di maturazione in cui si completano i<br />

fenomeni degradativi a carico delle molecole<br />

meno reattive e in cui intervengono<br />

reazioni di trasformazione e polimerizzazione<br />

della lignina che portano alla sintesi<br />

delle sostanze umiche. Le esigenze di drenaggio<br />

di calore e quelle di adduzione di<br />

ossigeno al sistema sono minori rispetto alla<br />

fase attiva.<br />

I fattori principali di controllo del processo<br />

che garantiscono le ottimali condizioni di<br />

sviluppo della micr<strong>of</strong>lora e che consentono<br />

di accelerare le reazioni di decomposizione e<br />

trasformazione sono:<br />

• concentrazione di ossigeno: la permanenza<br />

a livelli superiori al 15% garantisce una<br />

condizione di perfetta aerobiosi indispensabile<br />

per il metabolismo batterico; ciò<br />

consente di ridurre i fenomeni putrefattivi;<br />

• temperatura: la temperatura si innalza come<br />

conseguenza del calore biogeno sviluppato<br />

dai processi degradativi; il suo accumulo<br />

nella massa dipende dall’equilibrio<br />

tra sviluppo di calore (legato alla fermentescibilità)<br />

e dispersione di calore (legato alla<br />

dimensione della massa e alla sua umidità).<br />

Attualmente il compostaggio è applicato su<br />

rifiuti selezionati, contenenti cioè solo materiale<br />

organico biodegradabile.<br />

Le plastiche tradizionali sono bandite perché<br />

non biodegradabili e causano contaminazione.<br />

LE PAROLE DELLA SCIENZA<br />

Pacciamatura È una pratica usata in agricoltura e<br />

giardinaggio che si attua ricoprendo<br />

il terreno con uno strato di paglia, di<br />

foglie secche, con erba tagliata,<br />

con corteccia di pino sminuzzata,<br />

con cartone, con film plastici o bioplastici,<br />

con ghiaia o altro materiale,<br />

al fine di impedire la crescita<br />

delle erbe infestanti, mantenere l'umidità<br />

nel suolo, proteggere il terreno<br />

dall'erosione, evitare la formazione<br />

della cosiddetta crosta superficiale,<br />

diminuire il compattamento,<br />

mantenere la struttura e innalzare<br />

la temperatura del suolo.<br />

Anche se la maggior parte delle bioplastiche<br />

sono biodegradabili, la strada del compostaggio<br />

non deve essere vista come l’unica<br />

soluzione possibile. È attualmente in studio<br />

l’alternativa del riciclo meccanico e del riciclo<br />

chimico e anche della combustione.<br />

La biodegradabilità rimane in ogni caso un<br />

plus fondamentale per alcune applicazioni<br />

come le borse per i rifiuti organici, i film da<br />

pacciamatura e varie altre applicazioni in<br />

agricoltura che beneficiano di una gestione<br />

non differenziata della parte plastica che può<br />

andare al compostaggio assieme alla parte<br />

organica.<br />

I prodotti biodegradabili <strong>of</strong>frono<br />

un’interessante alternativa ai<br />

prodotti tradizionali, poiché alla<br />

fine del loro utilizzo si biodegradano<br />

in campo senza la necessità<br />

di recupero e smaltimento. La<br />

pacciamatura in Mater-Bi, proveniente<br />

da amido non geneticamente modificato,<br />

completamente biodegradabile e compostabile,<br />

ha una serie di vantaggi di carattere<br />

agronomico e ambientale: elimina l’uso di<br />

diserbanti, diminuisce l’uso della frequenza<br />

di acqua per irrigazione con sensibili risparmi<br />

sui costi, accelera il ciclo colturale delle<br />

specie coltivate grazie a un maggior riscaldamento<br />

del terreno.<br />

I teli tradizionali per pacciamatura costituiti<br />

di polietilene necessitano la rimozione dopo<br />

l’uso e il conseguente smaltimento con riciclaggio<br />

o addirittura incenerimento non controllato.<br />

La pacciamatura in Mater-Bi rappresenta<br />

l’unica alternativa alla rimozione<br />

dei teli perché è biodegradabile e si trasforma<br />

in acqua, anidride carbonica e biomassa<br />

nel terreno agricolo. È ovviamente necessario<br />

garantire una reale biodegradabilità e innocuità<br />

ambientale delle plastiche sparse nel<br />

suolo. A tal proposito i materiali plastici che<br />

soddisfano i requisiti richiesti possono acquisire<br />

l’apposito marchio di biodegradabilità<br />

nel suolo.


Un futuro biodegradabile<br />

Dubbi<br />

e perplessità<br />

sulla produzione<br />

delle bioplastiche<br />

1. Additivi chimici<br />

In alcuni casi l’elemento di base, ossia l’amido,<br />

viene arricchito con prodotti chimici<br />

di sintesi (pigmenti sintetici per il colore,<br />

plastificanti) per poter aumentare le prestazioni<br />

del prodotto come la resistenza al calore<br />

e la rigidità. In genere nessun produttore<br />

è preciso sul tipo di additivo utilizzato<br />

in quanto spesso l’informazione è coperta<br />

da segreto industriale. La legge impone che<br />

per poter dichiarare “compostabile” un materiale<br />

sia necessario sottoporre il materiale<br />

stesso a dei test di cessione per verificare<br />

quali e quanti inquinanti vengono eventualmente<br />

rilasciati nel terreno; bisognerebbe<br />

quindi evitare di usare additivi tossici.<br />

In Italia il Mater-bi già presente da tempo<br />

nel mercato possiede un marchio di compostabilità<br />

riconosciuto.<br />

2. Chimica e genetica<br />

L’industria chimica ambisce ovviamente<br />

ad avere grande disponibilità di amido a<br />

costi più bassi possibili. La coltivazione<br />

del mais è però economicamente ed ambientalmente<br />

delicata.<br />

Esiste la possibilità di malattie per le piante<br />

e quindi la necessità di ricorrere a costosi<br />

e pericolosi antiparassitari e pesticidi;<br />

inoltre c’è un elevato fabbisogno idrico<br />

della pianta inteso come approvvigionamento<br />

di acqua ma anche come consumo<br />

energetico per l’irrigazione. Per cercare di<br />

risolvere questi inconvenienti le aziende<br />

utilizzano tecniche di ingegneria genetica,<br />

mutando le caratteristiche naturali delle<br />

piante; tali tecnologie consentirebbero di<br />

abbassare i costi di produzione del mais<br />

con una modifica alla resistenza alle malattie<br />

e al fabbisogno idrico e con una produzione<br />

di amido nei chicchi sempre più alta<br />

possibile.<br />

3. Riciclaggio<br />

Per il corretto riciclaggio della plastica tradizionale<br />

è opportuno evitare la contaminazione<br />

con la bioplastica. Se il PLA diventasse<br />

un prodotto a largo consumo bisognerebbe<br />

pensare di separarlo dalla normale<br />

plastica; bisognerebbe quindi prevedere<br />

campagne di informazione per i cittadini<br />

per evitare errori nella differenziazione<br />

della plastica con conseguenze negative<br />

per il riciclaggio. Questo comporterebbe di<br />

attivare una nuova filiera commerciale, ben<br />

distinta da quella della plastica tradizionale<br />

oppure si dovrebbe imporre un unico colore<br />

per il PLA.<br />

4. Problemi economici e politici<br />

Per consentire la realizzazione della produzione<br />

delle bioplastiche bisogna considerare<br />

anche la convenienza economica. Infatti la<br />

produzione della plastica tradizionale è talmente<br />

radicata nella richiesta da parte dei<br />

consumatori, che ci vorrebbero molti anni<br />

affinché si renda competitivo nei costi, l’utilizzo<br />

delle bioplastiche. Un consumatore,<br />

nella fase di acquisto del prodotto, è portato<br />

a scegliere quello che costa di meno e quindi<br />

per poter rendere competitivi i costi delle<br />

bioplastiche, queste ultime dovrebbero avere<br />

lo stesso prezzo delle tradizionali.<br />

Questa competitività è infatti alla base della<br />

ricerca. Comunque, la produzione delle bioplastiche<br />

è un mercato in crescita in quanto<br />

si è cominciato a diffonderne l’uso nel “bioimballaggio”,<br />

cioè l’imballaggio di generi<br />

alimentari che molte catene di supermercati<br />

hanno già adottato.<br />

La diffusione delle bioplastiche dovrebbe essere<br />

promossa anche da parte dei legislatori.<br />

Attualmente in Europa solo Francia e Germania<br />

se ne stanno occupando politicamente,<br />

in quanto l’utilizzo delle bioplastiche è<br />

considerato da questi Stati uno dei maggiori<br />

fattori della difesa dell’ambiente.<br />

Per quanto concerne il resto dell’Europa, gli<br />

interventi legislativi dovrebbero essere mirati<br />

a concedere maggiori sgravi fiscali alle<br />

aziende che vorrebbero produrre PLA, con<br />

aiuti economici da parte dell’Unione Europea.<br />

A livello politico, anche in conseguenza<br />

dei recenti conflitti con i Paesi produttori di<br />

petrolio, la bioplastica rappresenta l’alternativa<br />

ideale, in quanto soddisfa le esigenze del<br />

mercato dal punto di vista ecologico. Inoltre<br />

anche nell’eventuale caso d’insufficienza di<br />

fornitura del petrolio, lo sviluppo di nuove<br />

tecnologie porterebbe benessere a tutto il<br />

continente.<br />

Alunni: Maria Chiara Balsamo, Maria Grazia<br />

Mirabella, Alfio Calvagna, Federica Scuderi,<br />

Domenico Losciale, Giovanni Salamone<br />

Coordinatrice: Pr<strong>of</strong>. ssa Angela Percolla<br />

33


LE NUOVE FRONTIERE DELLA CHIMICA<br />

Soluzioni<br />

senza<br />

rischi<br />

34


2<br />

Alla ricerca dei solventi verdi<br />

PARTE<br />

di Andrea Pochini<br />

Nella prima puntata abbiamo visto le<br />

interazioni molecolari, gli stati fisici della<br />

materia, i “comportamenti” chimici di<br />

queste sostanze liquide usate su vasta scala<br />

nei settori più svariati, per esempio in quelli<br />

delle vernici, dei metalli o della pulitura a<br />

secco. Vediamo ora la valutazione dei rischi<br />

chimici e ambientali, i parametri di<br />

solubilità, i traguardi già raggiunti dai<br />

ricercatori (e quelli da raggiungere)<br />

all’insegna della ecocompatibilità.<br />

35


LE NUOVE FRONTIERE DELLA CHIMICA<br />

Utilizzo dei solventi,<br />

diluire o creare<br />

una soluzione<br />

36<br />

Un solvente è una sostanza<br />

usata per diluire o sciogliere<br />

un’altra sostanza per creare<br />

una soluzione. L’acqua è un solvente<br />

largamente usato ma, per quanto<br />

precedentemente discusso, non è un<br />

buon solvente per molte sostanze organiche,<br />

contenenti atomi di carbonio e di<br />

idrogeno, di tipo apolare o a bassa polarità.<br />

Per questo vengono ampiamente impiegati<br />

solventi organici che, avendo caratteristiche<br />

meno polari dell’acqua e maggior somiglianza<br />

strutturale, hanno le peculiarità di<br />

essere migliori solventi per le sostanze organiche.<br />

Le possibili applicazioni dei solventi sono<br />

molte. Ad esempio quali “carrier” di solidi<br />

o di liquidi,riducendone la viscosità, come<br />

nel settore delle vernici; per la rimozione<br />

di sostanze protettive da metalli, tessili,<br />

ecc.; per la pulitura “a secco” di vestiti,<br />

ecc. I solventi possono anche essere utilizzati<br />

nell’estrazione, separazione selettiva<br />

mediante dissoluzione, nella cristallizzazione,<br />

purificazione mediante fenomeni legati<br />

alla solubilità, nella cromatografia,separazione<br />

mediante fenomeni di ripartizione,<br />

e quale mezzo di reazione, solvente<br />

non reattivo, in cui altre specie chimiche<br />

sono libere di muoversi e di reagire e dove<br />

il fluido serve per il trasferimento del calore<br />

liberato dalla reazione.<br />

Svariati sono gli aspetti che vanno presi in<br />

considerazione per scegliere un solvente in<br />

una certa applicazione. Si riportano qui sotto<br />

i parametri più importanti che devono<br />

guidare la scelta dei solventi.<br />

La scelta dei solventi<br />

Alla<br />

ricerca dei<br />

solventi<br />

verdi<br />

In questa logica uno primi parametri<br />

che ha inizialmente influenzato<br />

le scelte dei solventi è stata<br />

l’infiammabilità degli stessi. Questo<br />

ha portato all’introduzione dei solventi<br />

clorurati. L’acquisizione di nuove<br />

conoscenze tossicologiche ed ambientali<br />

(quali ad esempio i problemi connessi<br />

con la ecostabilità ed ecopermanenza<br />

e la difficoltà nello smaltimento) sta portando<br />

ad una revisione critica di questa<br />

scelta con una conseguente forte riduzione<br />

nel consumo di tali solventi.<br />

Certamente la conoscenza di nuovi dati<br />

tossicologici ed ambientali, unita alla richiesta<br />

di standard di sicurezza sempre<br />

maggiori sta portando ad una continua revisione<br />

critica dei solventi impiegati.<br />

La conoscenza dei cicli fotochimici della<br />

troposfera (zona della atmosfera in cui vivono<br />

i sistemi biologici) ed in particolare<br />

sull’origine del cosiddetto “smog fotochimico”<br />

sta attirando l’attenzione sui “Composti<br />

Organici Volatili” (in inglese VOC)<br />

ivi presenti e sulla necessità di operare un<br />

controllo sulle concentrazioni di queste<br />

sostanze presenti nell’atmosfera e quindi<br />

su tutte le possibili sorgenti di immissione<br />

compreso l’utilizzo dei solventi.<br />

1. la capacità solvente<br />

2. le proprietà fisiche (e.g.: tensione di vapore, punto di ebollizione, miscibilità o immiscibilità con altri solventi,<br />

viscosità, tensione superficiale)<br />

3. il costo<br />

4. l’infiammabilità (valutata tramite la temperatura di autoaccensione e di infiammabilità)<br />

5. la tossicità<br />

6. l’ecocompatibilità e la facilità di smaltimento o recupero.


Valutazione<br />

dei fattori di<br />

rischio chimico<br />

nell’utilizzo di solventi<br />

Al fine di dare utili indicazioni<br />

sulla valutazione del rischio nell’utilizzo<br />

dei solventi e dei criteri<br />

di scelta degli stessi, saranno qui<br />

affrontati alcuni aspetti correlati con la<br />

valutazione del rischio chimico in generale<br />

e di quello da infiammabilità in<br />

particolare.<br />

Partiamo da alcune definizioni generali.<br />

Il rischio: identificazione, valutazione e gestione<br />

Identificazione dei pericoli o fattori di rischio (hazard). Proprietà o<br />

qualità intrinseca di una determinata entità (sostanza, attrezzo, metodo,<br />

ecc.) avente potenzialità di causare danni.<br />

Valutazione del rischio (risk). Probabilità che sia raggiunto il livello potenziale<br />

di danno a persone, a strutture ed all’ambiente nelle condizioni di<br />

impiego e o di esposizione nonché dimensioni possibili del danno stesso.<br />

R (Rischio) = F (frequenza attesa) x M (magnitudo del danno)<br />

Per ridurre quindi il Rischio si può operare a livello di F con la prevenzione<br />

e di M con la protezione.<br />

La gestione del rischio (Risk management) viene compiuta tramite l’adeguamento<br />

strutturale, la formazione, l’informazione, le procedure, ecc.<br />

Valutazione dei fattori di rischio chimico. Facendo riferimento alla<br />

normativa europea sull’etichettatura dei prodotti chimici il problema della<br />

valutazione dei pericoli connessi con tali sostanze può essere affrontato<br />

mediante una sua suddivisione in:<br />

Infiammabilità – Reattività – Tossicità – Rischio ambientale<br />

Come discusso precedentemente verrà qui<br />

affrontato in particolare il pericolo infiammabilità<br />

e sarà introdotto qualche semplice<br />

concetto connesso con la tossicità.<br />

Questi rischi dipendono dalle proprietà fisiche<br />

discusse nelle pagine precedenti e dalle<br />

proprietà chimiche.<br />

Introduciamo quindi semplici<br />

concetti sulla reattività chimica<br />

in cui molecole reagenti ad esempio<br />

il metano CH4 del gas di città reagisce<br />

con l’ossigeno O2 dell’aria per<br />

dare nuove sostanze chimiche ed in<br />

particolare anidride carbonica CO2 ed<br />

acqua H2O CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O + Energia,<br />

Una reazione chimica per essere spontanea<br />

deve soddisfare contemporaneamente<br />

due requisiti:<br />

1- Energetico. L’energia dei prodotti di<br />

reazione deve essere minore di quella dei<br />

reagenti. L’energia dei vari legami presenti<br />

nelle molecole determina prevalentemente<br />

questa energia, quindi tendono a formarsi<br />

prodotti di reazione con legami più forti<br />

rispetto ai reagenti iniziali. Nel caso di<br />

combustione di solventi si formano ad<br />

esempio anidride carbonica (O=C=O) ed<br />

acqua (H-O-H) molecole che presentano<br />

legami molto forti. Il passaggio da una<br />

situazione a più alta energia (stato iniziale<br />

della reazione) ad una a minore energia<br />

(prodotti di reazione) libera notevoli quantità<br />

di energia normalmente sotto forma di<br />

energia termica (calore).<br />

2 - Cinetico. La velocità con cui avviene<br />

la reazione deve essere compatibile con i<br />

tempi umani.<br />

Nelle reazioni organiche sia a livello applicativo<br />

(es. ottenimento di energia per combustione<br />

di sostanze organiche quali benzina,<br />

gasolio, metano, ecc.) sia biologico<br />

(catabolismo con ottenimento di energia<br />

per combustione di sostanze organiche<br />

quali il glucosio derivato, ad esempio, dall’amido)<br />

le reazioni non hanno normalmente<br />

problemi energetici ma solo cinetici.<br />

La velocità della reazione può essere talmente<br />

bassa che non avviene nei tempi<br />

umani.<br />

La velocità di una reazione viene misurata<br />

attraverso la velocità di scomparsa dei reagenti<br />

o la velocità di formazione dei prodotti<br />

di reazione ed aumenta all’aumentare<br />

delle concentrazioni delle specie reagenti.<br />

Prendendo come esempio la reazione di<br />

combustione del metano:<br />

CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O + Energia,<br />

questa reazione è molto favorita da un<br />

punto di vista energetico, i legami presenti<br />

nelle molecole di anidride carbonica (CO2) ed acqua (H2O) sono infatti molto forti, ma<br />

in assenza di un innesco non avviene. La<br />

velocità della reazione è troppo bassa a<br />

temperatura ambiente.<br />

37


LE NUOVE FRONTIERE DELLA CHIMICA<br />

Una schematizzazione delle variazioni energetiche richieste per ottenere il procedere<br />

di una reazione chimica e confronto tra una reazione non catalizzata e catalizzata<br />

Dipendenza delle energie cinetiche<br />

delle molecole dalla temperatura<br />

38<br />

Perché le molecole reagiscano<br />

devono infatti avvenire degli urti<br />

fra le molecole reagenti, favoriti<br />

all’aumentare delle concentrazioni delle<br />

specie reagenti, ma questi per portare<br />

all’evento reattivo devono avvenire con<br />

Energia > Energia di attivazione (Ea).<br />

Alla<br />

ricerca dei<br />

solventi<br />

verdi<br />

Eccone un esempio nella figura qui sopra.<br />

Infatti prima di cominciare a formarsi i<br />

nuovi legami covalenti, che porteranno ai<br />

prodotti di reazione, bisogna vincere delle<br />

interazioni repulsive esistenti fra le molecole<br />

reagenti.<br />

La velocità della reazione aumenta<br />

con la temperatura in quanto<br />

l’incremento della temperatura va di<br />

pari passo con quello dell’energia<br />

cinetica di tutte le molecole e quindi<br />

conseguentemente il numero di molecole<br />

aventi energia superiore all’energia<br />

di attivazione, capaci di portare all’evento<br />

reattivo, sarà più elevato (diagramma<br />

qui a sinistra).<br />

Aumenti di velocità di reazione si possono<br />

anche ottenere mediante l’utilizzo di catalizzatori<br />

(ad esempio, catalisi enzimatica<br />

presente nei sistemi biologici), che abbassano<br />

la energia di attivazione incrementando<br />

così il numero di molecole che possono<br />

superare questa barriera più bassa (Figura<br />

in alto).<br />

È evidente che quando un processo di<br />

combustione viene innescato la forte liberazione<br />

di calore, che avviene nella reazione,<br />

mantiene e sostiene la velocità della<br />

reazione.


Rischio da incendio<br />

Dopo queste note affrontiamo il problema della valutazione<br />

del rischio di un possibile incendio, che porta a rilasci<br />

non controllati di energia termica e di prodotti di combustione<br />

che possono essere s<strong>of</strong>focanti (CO2) o tossici (CO,<br />

HCl, HCN, ecc.).<br />

Si ricorda infatti che il mondo attuale è “energia dipendente”<br />

e che la massima parte di questa energia viene ottenuta<br />

tramite processi di combustione. Esempi classici sono le<br />

centrali termoelettriche, per la produzione dell’energia elettrica,<br />

e i mezzi di trasporto su strada come le nostre auto,<br />

che bruciando benzina o gasolio ottengono energia meccanica<br />

per muoversi. In ambedue i casi il rilascio energetico,<br />

al contrario degli incendi, è controllato e quindi può essere<br />

facilmente sfruttato.<br />

Combustione dei gas<br />

Temperatura di autoaccensione (Ta): è una misura dell’energia<br />

di attivazione del processo di combustione.<br />

Se questa energia è molto elevata la reazione di combustione<br />

non avviene e il prodotto non è combustibile.<br />

La Ta è la temperatura minima alla quale il combustibile<br />

inizia a bruciare spontaneamente in presenza di comburenti<br />

(es. aria) senza necessità di un innesco come una<br />

fiamma o una scintilla. Se non si raggiunge la Ta (generalmente<br />

>> 200 °C) non avviene la reazione di combustione.<br />

I composti cosiddetti non infiammabili hanno normalmente<br />

una Ta >600°C.<br />

Possibili inneschi: fiamme, scintille, materiali caldi, reazioni<br />

chimiche che liberano calore, ecc.<br />

Limiti di infiammabilità inferiore e superiore: miscela<br />

di combustibile ed aria compresa entro i valori limiti del<br />

campo di infiammabilità che, se innescata, dà luogo ad<br />

una combustione con propagazione della fiamma (reazione<br />

autosostenuta).<br />

Se la quantità combustibile è troppo piccola si avrà una<br />

Qualche definizione introduttiva.<br />

Combustibile: sostanza capace di ossidarsi in presenza di<br />

un ossidante (comburente) in una reazione chimica. Può<br />

essere un composto puro (es. H2,CH4, CO) oppure sostanze<br />

in cui sono presenti miscele di composti (es. benzina, gas<br />

liquido, legno).<br />

Comburente: sostanza capace di ridursi. Normalmente è<br />

O2 (ossigeno) presente nell’aria.<br />

Combustione: reazione con forte liberazione di calore fra<br />

il combustibile e il comburente.<br />

Fiamma: emissione di radiazioni, di cui una parte nel visibile,<br />

collegato allo sviluppo di energia che si verifica durante<br />

una combustione, che procede in fase gassosa.<br />

miscela povera, se la quantità combustibile è troppo elevata<br />

avremo una miscela troppo ricca. In tutti e due i casi<br />

la reazione di combustione non si autosostenta.<br />

Es.: C2H2 (acetilene):<br />

Limiti di infiammabilità in aria = 1,5 – 82%<br />

CH4 (metano):<br />

Limiti di infiammabilità in aria = 5 – 15%<br />

Quindi se un innesco fa scattare il processo di combustione<br />

in una miscela gassosa di combustibile e comburente,<br />

con concentrazioni relative tali da portarla al di fuori del<br />

campo di infiammabilità, la reazione di combustione si<br />

blocca.<br />

Riassumendo il rischio incendio di una sostanza gassosa<br />

si verifica quando questa è combustibile (vedi Ta), è<br />

miscelata con l’aria in concentrazioni tali da portarla nel<br />

campo di infiammabilità e sono presenti possibili inneschi<br />

del processo di combustione.<br />

39


LE NUOVE FRONTIERE DELLA CHIMICA<br />

Combustione dei liquidi<br />

Il processo di combustione avviene in fase gassosa, sono<br />

infatti le molecole presenti al di sopra del liquido allo stato<br />

di vapore che, urtando con energia superiore all’energia di<br />

attivazione (necessità di un innesco) le molecole di ossigeno<br />

dell’aria, porteranno alla combustione del liquido. Di qui<br />

la necessità di un passaggio di stato da liquido a vapore.<br />

Quindi oltre alla Temperatura di autoaccensione (Ta),<br />

che definisce se un liquido è infiammabile oppure non lo è,<br />

occorre prendere in considerazione come per i gas il Limite<br />

di infiammabilità inferiore.<br />

Da qui: Punto di infiammabilità = T minima alla quale il<br />

liquido emette una concentrazione di vapori tali da rientrare<br />

nei limiti di infiammabilità.<br />

Confrontando due liquidi infiammabili quali la benzina e il<br />

gasolio, come verificato dalle loro Ta, osserviamo che a<br />

temperatura ambiente mentre la benzina ha una tensione di<br />

vapore tale da fare entrare i suoi vapori nel campo di infiammabilità<br />

questo non avviene con il gasolio, che essendo più<br />

altobollente, ha una tensione di vapore più bassa. Quindi<br />

Combustione dei solidi<br />

40<br />

Classificazione degli infiammabili secondo la normativa europea<br />

La combustione con fiamma avviene in fase gas dopo la<br />

pirolisi (degradazione termica) del solido con produzione<br />

di sostanze gassose infiammabili.<br />

Il processo di combustione di liquidi o solidi dipende<br />

dalla grandezza delle particelle liquide o solide. La combustione<br />

di specie ad elevata area superficiale, quali le<br />

nebbie o le polveri, si avvicina alla combustione delle<br />

sostanze gassose (caratteristiche esplosive con rilasci<br />

energetici in tempi molto brevi).<br />

una perdita di benzina può portare, in presenza di un innesco,<br />

ad un incendio mentre la perdita di gasolio non porta a<br />

temperatura ambiente, anche in presenza di un innesco, ad<br />

un incendio. Essendo fuori dal proprio campo di infiammabilità<br />

la sua reazione di combustione non è autosostenuta e<br />

quindi non procede.<br />

Va infine ricordato che quando il processo di combustione<br />

parte la forte liberazione di calore facilita il passaggio allo<br />

stato di vapore delle molecole del liquido. Su questa base la<br />

valutazione del rischio da incendio di un liquido va fatta<br />

considerando la Temperatura di autoaccensione (i solventi<br />

clorurati non sono infiammabili perché la Ta è troppo<br />

elevata) ed il Punto di infiammabilità (se questo è uguale<br />

o inferiore alla temperatura ambiente, questi liquidi, in presenza<br />

di un innesco, possono prendere fuoco, come accade<br />

per la benzina ma non per il gasolio).<br />

Anche l’etichettatura europea delle sostanze infiammabili si<br />

basa sul loro Punto di infiammabilità e sul loro Punto di<br />

ebollizione, ben esposti nel diagramma qui sotto.<br />

Esempio:Classificazione dei liquidi infiammabili (D.M. oli minerali) sulla base del loro<br />

punto di Infiammabilità:<br />

A) Liquidi inf. con punto di inf. < 21°C; es: benzina -alcol etilico<br />

B) Liquidi inf. con punto di inf. > 21°C e < 65°C; es: gasolio - petrolio<br />

C) Liquidi combustibili con punto di inf. > 65°C; es: olio combustibile, lubrificante<br />

La conoscenza dei vari parametri che intervengono a<br />

determinare il rischio da incendio permette da un lato di<br />

operare a livello preventivo ma nel caso che questo si<br />

verifichi anche a livello protettivo. In questa logica si può<br />

vedere la ricerca di sostituti o non infiammabili o con<br />

rischio di infiammabilità inferiore, l’utilizzo di impianti<br />

elettrici adeguati ai solventi utilizzati, l’utilizzo di sistemi<br />

di ventilazione adeguati, la previsione di opportuni<br />

sistemi estinguenti, ecc.<br />

ric so


Gli aspetti<br />

tossicologici<br />

nella valutazione<br />

del rischio<br />

chimico<br />

Alla<br />

ricerca dei<br />

solventi<br />

verdi<br />

Una sostanza è tossica quando<br />

causa effetti biologici dannosi in<br />

un organismo vivente che assume<br />

tale sostanza. Come vedremo<br />

tutte le sostanze possono esserlo,<br />

il parametro che determina<br />

la tossicità è la dose a cui avviene<br />

il danno biologico. Le vie di assunzione<br />

delle sostanze tossiche sono:<br />

1 - Inalazione di gas o vapori - via polmoni<br />

e bronchi - sistemi biologici ad elevata area<br />

superficiale - via a maggior rischio - controllabile<br />

con mezzi di protezione collettivi quali<br />

sistemi di aerazione, cappe o con DPI (dispositivi<br />

di protezione individuali), ecc. quali<br />

ad esempio maschere con filtri specifici,<br />

autorespiratori, ecc.<br />

2 - Ingestione - via stomaco ed intestino - facile<br />

da controllare con adeguate norme di<br />

comportamento e di igiene.<br />

3 - Assorbimento cutaneo - via tessuti della<br />

pelle - specifico per sostanze apolari lip<strong>of</strong>ile<br />

(facile da controllare con adeguati DPI - ad<br />

esempio guanti, ecc.)<br />

Uno dei parametri per valutare tale tossicità<br />

è il valore di LD50 che misura su basi statistiche<br />

la concentrazione letale per il 50%<br />

delle specie biologica in studio, normalmente<br />

ratti. Questi valori vengono espressi in<br />

grammi o milligrami per kilogrammo peso<br />

della specie biologica in studio. Riportiamo<br />

nella tabella qui sopra il grado di tossicità di<br />

sostanze sia provenienti dal mondo naturale,<br />

sia sintetizzate dall’uomo.<br />

Ricordiamo che a livello della normativa europea<br />

sulla etichettatura di prodotti chimici<br />

una sostanza con un LD50 inferiore od uguale<br />

a 25 mg/Kg peso viene classificata come<br />

altamente tossica, se LD50 è compreso fra 25<br />

e 200 mg/kg peso come tossica e per valori<br />

di LD50 compreso fra 200 e 2000 mg/kg peso<br />

come nociva.<br />

Non va per altro dimenticato che nel quadro<br />

della valutazione tossicologica vanno anche<br />

inseriti i rischi a lungo termine quali quelli<br />

legati alle sostanze cancerogene e mutagene.<br />

Tossicità di sostanze naturali e sintetiche<br />

(approssimato)<br />

LD50<br />

in mg/kg<br />

LD 50<br />

in g/kg<br />

Sostanze<br />

“naturali”<br />

Sostanze<br />

“sintetiche”<br />

>10’000 >10 Zucchero<br />

1’000 1 Sale, etanolo Malathion,<br />

atrazina<br />

Piretrine, Mirex, aspirina<br />

100 10 -1 caffeina, rotenone DDT, paraquat<br />

Codeina,<br />

10 10-2 carb<strong>of</strong>urano<br />

NaCN, As 2O 3<br />

1 10-3 Nicotina Parathion, stricnina<br />

10-1 10-4 Tossina del<br />

serpente a sonagli<br />

10-2 10-5 Aflatossina-B<br />

10-3 10-6 2,3,7,8-TCDD (diossina)<br />

10-4 10-7<br />

10-5 10-8 Tossine del tetano<br />

e del botulino<br />

Il rischio ambientale<br />

Come accennato i rischi ambientali legati a<br />

specifici prodotti chimici possono essere dovuti<br />

ad interazioni negative con cicli naturali<br />

quali quelli che portano negli strati alti dell’atmosfera<br />

alla formazione di ozono, che serve<br />

quale filtro per bloccare le radiazioni ad alta<br />

energia, pericolose per l’uomo, provenienti<br />

dal sole. Questo ha portato ad accordi internazionali<br />

quali il “Protocollo di Montreal” ed i<br />

suoi successivi emendamenti sulle sostanze<br />

che impoveriscono lo strato d’ozono.<br />

Un altro parametro che incrementa<br />

la pericolosità ambientale è<br />

quella dovuta ai “Composti Organici<br />

Volatili” (COV) che, incrementando<br />

la già presente concentrazione<br />

naturale, può portare, in particolari<br />

condizioni climatiche, alla formazione<br />

di “Smog fotochimico” con formazione di<br />

concentrazioni elevate di ozono tossico.<br />

Anche questo aspetto è entrato nella normativa<br />

europea e recentemente anche in quella<br />

italiana. Anche le sostanze che hanno una<br />

elevata stabilità, reagendo molto lentamente<br />

con l’acqua e l’ossigeno presenti nella superficie<br />

terrestre, possono creare problemi<br />

connessi con la loro stabilità ambientale. Infatti,<br />

attraverso un complesso processo, questa<br />

elevata stabilità legata alla sua bassa reattività<br />

porta ad elevati tempi di permanenza<br />

nell’ambiente e conseguentemente a fenomeni<br />

di bioaccumulo nelle specie biologiche<br />

ed in particolare in quelle ricche di tessuti<br />

adiposi, che possono portare al superamento<br />

della concentrazione tossica con danni anche<br />

irreversibili per la specie stessa.<br />

In questa categoria si colloca ad esempio il<br />

Percloroetilene, solvente largamente usato<br />

nel lavaggio “a secco”.<br />

41


Capacità solvente:<br />

i parametri di solubilità<br />

Nella ricerca di sostituti dei vari<br />

solventi bisogna tenere conto dei<br />

vari requisiti richiesti al solvente<br />

da utilizzare. Sicuramente quello fondamentale<br />

è la sua capacità solvente.<br />

Questa, prima di una verifica sperimentale,<br />

può essere valutata sulla base dei<br />

parametri empirici di solubilità basati sulle<br />

forze intermolecolari che entrano in gioco nel<br />

processo di solubilizzazione e sulla regola<br />

empirica che sostanze che hanno parametri di<br />

solubilità molto simili sono mutuamente solubili<br />

o miscibili.<br />

Parametri di solubilità<br />

di Hildebrand<br />

Al fine di arrivare a definire quantitativamente<br />

la capacità solvente un primo approccio<br />

si basa su un singolo parametro δ ricavato<br />

da Hildebrand sfruttando i calori di evaporazione,<br />

quale misura di tutte le forze<br />

intermolecolari che operano all’interno<br />

del solvente. In particolare il parametro δ di<br />

Hildebrand è la radice quadrata della energia<br />

coesiva c.<br />

Pressione di coesione di un liquido c<br />

(∆ H v = calore di evaporazione, Vm = volume<br />

molare, R = costante dei gas, T = temperatura<br />

espressa in K).<br />

c =(∆ H v – RT)/Vm<br />

Parametro di solubilità di Hildebrand δ = c1/2<br />

Questi parametri sono normalmente espressi<br />

in MPa1/2 o in cal1/2 cm-3/2. Quelli misurati<br />

in MPa1/2 sono circa due volte (per l’esattezza<br />

2,0455) i valori misurati in cal1/2 cm -3/2.<br />

Qui accanto (in alto) sono riportati i valori di<br />

δ di vari solventi da cui si evidenzia un aumento<br />

di tale parametro passando dagli alcani,<br />

ai clorurati, agli aromatici, agli esteri e<br />

chetoni, agli alcoli fino a raggiungere il valore<br />

massimo con l’acqua.<br />

Sulla base di questi parametri un soluto, per<br />

esempio un polimero, (qui accanto in basso)<br />

presenta una completa solubilità o miscibilità<br />

se ha un parametro δ il più possibile<br />

uguale a quello del solvente.<br />

42<br />

LE NUOVE FRONTIERE DELLA CHIMICA<br />

Parametri chimico-fisici e di solubilità<br />

di Hildebrand δ per alcuni solventi<br />

Solventi Temp. Temp. Costante Momento Indice di MPa1/2<br />

Fusion,° Ebolliz, dielettrica dipolare rifrazione<br />

C °C ε µ n D 20 δ<br />

Acqua 0,0 100,0 78,30 5,9 1,3330 47,9<br />

Formammide 2,55 210,5 111,0 11,2 1,4475 39,3<br />

1,2-Etandiolo -12,6 197,5 37,7 7,7 1,4318 29,9<br />

Metanolo -97,7 64,5 32,66 5,7 1,3284 29,6<br />

Etanolo -114,5 78,3 24,55 5,8 1,3614 26,0<br />

Acido acetico 16,7 117,9 6,17 5,6 1,3719 20,7<br />

1-Propanolo -126,2 97,15 20,45 5,5 1,3856 24,3<br />

2-Propanolo -88,0 82,2 19,92 5,5 1,3772 23,5<br />

Nitrometano -28,55 101,2 35,94 11,9 1,3819 26,0<br />

Acetonitrile -43,8 81,6 35,94 11,8 1,3441 24,3<br />

Dimetilsolfossido 18,5 189,0 46,45 13,5 1,4793 24,5<br />

N,N-Dimetil -60,4 153,0 36,71 10,8 1,4305 24,8<br />

formammide<br />

Acetone -94,7 56,1 20,56 9,0 1,3587 20,2<br />

Nitrobenzene 5,8 210,8 34,78 13,3 1,5562 20,5<br />

Diclorometano -94,9 39,6 8,93 5,2 1,4242 19,8<br />

Piridina -41,55 115,25 12,91 7,9 1,5102 21,9<br />

Clor<strong>of</strong>ormio -63,5 61,2 4,81 3,8 1,4459 19,0<br />

Etilacetato -83,55 77,1 6,02 6,1 1,3724 18,6<br />

Tetraidr<strong>of</strong>urano -108,4 66,0 7,58 5,8 1,4072 18,6<br />

Clorobenzene -45,6 131,7 5,62 5,4 1,5248 19,4<br />

Dietiletere -116,3 34,4 4,20 3,8 1,3524 15,1<br />

Benzene 5,5 80,1 2,27 0,0 1,5011 18,8<br />

Toluene -95,0 110,6 2,38 1,0 1,4969 18,2<br />

CCl 4 -22,8 7 7,6 2,23 0,0 1,4602 17,6<br />

n-Esano -95,3 68,7 1,88 0,0 1,3749 14,9<br />

Cicloesano 6,7 80,7 2,02 0,0 1,4262 16,8<br />

Parametri di Hildebrand δ (MPa 1/2)<br />

di alcune classi di polimeri<br />

Alla<br />

ricerca dei<br />

solventi<br />

verdi<br />

Polimero δ Polimero δ<br />

Politetrafluoroetilene 12,7 Polivinilcloruro 19,6<br />

Polipropilene 16,2 Polietilen tereftalato 21,9<br />

Polietilene 16,4 Poliossimetilene 22,7<br />

Gomma stirene butadiene 16,6 - 17,4 Poliammide 6-6 27,6<br />

Polistirene 17,4 - 19,6 Poliacrilonitrile 31,5


La ricerca,<br />

verso un solvente<br />

“verde”<br />

I problemi connessi con l’utilizzo<br />

dei solventi precedentemente<br />

esposti hanno spinto i chimici a<br />

ricercare nuove alternative e<br />

nuove soluzioni al problema. La<br />

sostituzione di un solvente con uno meno<br />

pericoloso non è però un problema<br />

semplice da affrontare e non può essere ricondotto<br />

semplicemente, ad esempio, a risolvere<br />

problemi di solubilità e di prezzo.<br />

Sono infatti molti i parametri da inserire per<br />

ottenere una scelta mediata che dovrebbe<br />

portare a un “solvente verde”.<br />

Un primo possibile approccio potrebbe essere<br />

basato sul metodo di valutazione EHS<br />

(enviromental – health – safety) che valuta<br />

per il solvente in esame i possibili danni e la<br />

sua persistenza a livello ambientale, i possibili<br />

danni sia a livello acuto sia cronico, a livello<br />

della salute e le caratteristiche del prodotto<br />

e la sua infiammabilità e reattività a livello<br />

della sicurezza.<br />

Etichettatura europea di alcuni solventi<br />

Solvente Formula Simbolo<br />

rischio<br />

Frasi di rischio<br />

n-Esano C6H14 F Xn-A 11-38-48/20-51/53-62-65-67<br />

Cicloesano C6H12 F Xn-A 11-38-50/53-65-67<br />

Toluene C7H8 F-Xn 11-38-48/20-63-65-67<br />

Cloruro di metilene CH2Cl2 Xn 40<br />

Percloroetilene C2Cl4 Xn-A 40-51/53<br />

Tetraidr<strong>of</strong>urano C4H8O F-Xi 11-19-36/37<br />

Acetone C3H6O F- Xn 11-36-66-67<br />

Etil acetato C4H8O2 F- Xn 11-36-66-67<br />

n-Butil acetato C6H 12O2 10-66-67<br />

Dietil carbonato C5H10O3 Xi 10-36/37/38<br />

Acetonitrile C2H3N F-Xn 11-20/21/22-36<br />

N,N-dimetilformammide C3H7NO T 61-20/21-36<br />

Metanolo CH4O F-T 11-23/24/25-39/23/24/25<br />

Etanolo C2H6O F 11<br />

Etil lattato C5H10O3 Xi 10-37-41<br />

n-Butil lattato C7H14O3 Xi 36/37/38<br />

Etilen glicol C2H6O2 Xn 22<br />

Acido acetico C2H4O2 C 10-35<br />

Tale metodo ha già eliminato un notevole numero<br />

di solventi o per ragioni di elevata infiammabilità<br />

(ad esempio CS 2 con Ta =<br />

100 °C ca.) o tossicità (ad esempio benzene,<br />

clor<strong>of</strong>ormio, ecc.) o per elevatissimi rischi<br />

ambientali. Un primo approccio alla valutazione<br />

secondo tale metodologia dei solventi<br />

ancora in uso può essere ottenuto tramite la<br />

lettura dei rischi riportati nell’etichettatura,<br />

secondo la normativa europea, dei solventi<br />

con possibile rischio chimico.<br />

Nella tabella sotto sono così riportati i simboli<br />

di rischio F (infiammabile), T (tossico),<br />

Xn (nocivo), Xi (irritante), C (corrosivo) ed<br />

A (rischio ambientale) con le corrispondenti<br />

frasi di rischio, che caratterizzano alcuni<br />

solventi. D’altra parte l’utilizzo del solvente<br />

in studio porta anche a molti effetti dannosi<br />

indiretti sull’ambiente. Per esempio la riduzione<br />

di sorgenti non rinnovabili come conseguenza<br />

della sintesi del solvente da prodotti<br />

petroliferi, immissione di CO2 nell’ambiente<br />

dovuta all’incenerimento del solvente,<br />

alti consumi energetici per il recupero del<br />

solvente ecc. Nella valutazione globale va così<br />

inserita tutta la vita del solvente con tutte le<br />

problematiche ad esso connesse dalla sua sintesi,<br />

al suo utilizzo, al suo recupero e al suo<br />

eventuale smaltimento. Su questa base è stato<br />

messo a punto il metodo di valutazione LCA<br />

(life-cycle assessment),che tiene conto di tutti<br />

questi aspetti. Utilizzando questi approcci si<br />

stanno, da un lato, valutando i solventi esistenti<br />

e, dall’altro, si sta procedendo alla ricerca di<br />

nuovi solventi e nuove metodologie.<br />

Ad esempio, nell’utilizzo quali mezzi di reazione<br />

si sta studiando la possibilità di compiere<br />

specifiche reazioni in assenza di solventi<br />

oppure utilizzare l’acqua quale mezzo di<br />

reazione. Un altro approccio vede la sintesi<br />

di nuovi solventi che riducano i possibili rischi<br />

che li caratterizzano.<br />

In questa logica stanno anche assumendo notevole<br />

rilevanza la sintesi di solventi partendo<br />

non dal petrolio ma da fonti rinnovabili ed in<br />

questa categoria ricadono gli esteri dell’acido<br />

lattico. Quali esempi di queste ricerche verrano<br />

presentati alcuni promettenti settori e prodotti<br />

in sviluppo.<br />

43


LE NUOVE FRONTIERE DELLA CHIMICA<br />

Il dimetilcarbonato<br />

Dall’inizio degli anni ‘80 EniChem<br />

ha introdotto sul mercato degli<br />

intermedi il dimetil carbonato<br />

[(CH3O) 2CO - DMC], producendolo su<br />

scala industriale secondo una tecnologia<br />

pulita ed innovativa, che si differenzia<br />

radicalmente dalla tecnologia tradizionale,<br />

basata sull’utilizzo del fosgene<br />

(COCl2), sostanza ad elevato rischio tossicologico.<br />

La nuova tecnologia, basata sulla carbonilazione<br />

ossidativa del metanolo, permette<br />

di affrancarsi totalmente dal ciclo industriale<br />

del cloro. Lo schema di reazione è il seguente:<br />

CO + 2 CH3OH + 1/2 O2 → (CH3O)2CO + H2O<br />

Il nuovo procedimento di produzione presenta<br />

caratteristiche favorevoli dal punto di vista<br />

ambientale, in primis perché impiega materie<br />

prime relativamente meno pericolose, ma soprattutto<br />

in quanto l’unico sottoprodotto significativo<br />

della reazione è acqua. Esso ben si<br />

presta alla realizzazione di impianti produttivi<br />

di elevata capacità.<br />

Il DMC a sua volta è in grado di sostituire il<br />

fosgene nelle reazioni di carbonilazione, ed il<br />

dimetil solfato o il metil cloruro nelle reazioni<br />

di metilazione, fornendo quindi, nel segmento<br />

della produzione di intermedi, un’alternativa<br />

a prodotti rischiosi. Sulla base di tali caratteristiche,<br />

il DMC ha trovato impiego come<br />

intermedio in processi sia nel settore farmaceutico<br />

e dei “fine-chemicals”, prodotti chimici<br />

per impieghi specialistici, sia nella fabbricazione<br />

di polimeri, quali i policarbonati<br />

aromatici e, in prospettiva, i poliuretani.<br />

Accanto a queste applicazioni come intermedio,<br />

ormai consolidate, il DMC sta ora trovando<br />

impiego anche nel settore dei solventi, in<br />

quanto molti produttori ed utilizzatori sono<br />

consapevoli del fatto che l’utilizzo di formulazioni<br />

basate su solventi tradizionali a rischio<br />

di tossicità e ad elevato impatto ambientale è<br />

sempre meno tollerabile. Sulla base di tali<br />

motivazioni, in ambito mondiale, e con maggiore<br />

intensità nei paesi maggiormente evoluti,<br />

si riscontra in generale un andamento negativo<br />

per quanto riguarda la quantità di sol-<br />

44<br />

Alla<br />

ricerca dei<br />

solventi<br />

verdi<br />

venti utilizzati. Ad esempio, nel settore dei<br />

prodotti vernicianti, si adottano nuove tecnologie,<br />

che da una parte prevedono la messa a<br />

punto di formulazioni a base acquosa o ad alto<br />

contenuto di solidi e dall’altra sono orientate<br />

verso la sostituzione dei solventi a rischio<br />

più elevato. Questo processo di sostituzione<br />

in taluni casi ha assunto la forma di un vero e<br />

proprio bando dettato obbligatoriamente dal<br />

legislatore. Le applicazioni più coinvolte non<br />

sono solo quelle che prevedono il rilascio finale<br />

della totalità del solvente all’atmosfera,<br />

ma la maggior parte delle lavorazioni industriali,<br />

data l’introduzione di leggi che regolano<br />

in modo sempre più stringente la quantità<br />

e la qualità delle emissioni delle sostanze organiche<br />

volatili (in inglese VOC in italiano<br />

COV). Per il mercato dei solventi, il segmento<br />

degli ossigenati (eteri, chetoni, esteri) è l’unico<br />

che presenta una leggera crescita in valore<br />

assoluto, con un andamento in percentuale<br />

fortemente positivo.Tuttavia, anche nella classe<br />

dei solventi ossigenati, non mancano problematiche<br />

relative al loro impiego, ad esempio<br />

l’utilizzo degli esteri va sostituendo quello<br />

dei chetoni. Nella classe degli esteri la possibilità<br />

di impiego dei carbonati alchilici come<br />

solventi è nota da tempo e non rappresenta in<br />

assoluto una novità, ma la crescente sensibilità<br />

sviluppatasi nell’ultimo decennio verso le<br />

tematiche ambientali ed il connesso interesse<br />

all’impiego di prodotti chimici “puliti” hanno<br />

portato a valorizzare in modo più consapevole<br />

e appr<strong>of</strong>ondito le loro potenzialità applicative.<br />

Il parametro di solubilità del<br />

DMC, calcolato secondo Hildebrand<br />

in riferimento alla densità di<br />

energia coesiva, sulla base del volume<br />

molare e dell’energia di vaporizzazione,<br />

risulta pari a 18,7 [MPa 1/2 ] a 25 °C, assai<br />

simile, ad esempio, a quello dell’acetone<br />

(vedi alla pagina precedente). Quindi il<br />

DMC si inserisce nell’area dei solventi moderatamente<br />

polari. Le caratteristiche chimic<strong>of</strong>isiche<br />

del DMC non condurrebbero da sole<br />

ad una reale valenza applicativa se non vi fossero<br />

riscontri altrettanto positivi nelle caratteristiche<br />

di sicurezza e di ridotto impatto ambientale.<br />

Il DMC presenta, infatti, un pr<strong>of</strong>ilo<br />

tossicologico ed eco-tossicologico particolar-


mente favorevole, che ne permette lo stoccaggio<br />

e l’applicazione senza particolari precauzioni.<br />

Infatti il DMC è caratterizzato da bassissima<br />

tossicità acuta. Dal punto di vista ambientale<br />

il DMC denota bassissima tossicità<br />

verso gli organismi acquatici e pronta biodegradabilità<br />

e non è considerato potenzialmente<br />

bioaccumulabile. Di conseguenza la classificazione<br />

di pericolosità per le acque prevede<br />

per il DMC una valutazione di debole rischiosità<br />

. È altresì degna di nota la sua trascurabile<br />

tendenza alla formazione fotochimica d’ozono<br />

nei bassi strati atmosferici. I solventi sono<br />

tipici composti organici volatili (COV) implicati,<br />

come già detto, nella produzione fotochimica<br />

troposferica di ozono in aree urbane inquinate.<br />

Lavori recenti hanno evidenziato che il DMC<br />

presenta di gran lunga la più bassa tendenza<br />

alla formazione di ozono tra le più comuni sostanze<br />

organiche volatili ossigenate.<br />

Sulla base delle proprietà sopra illustrate, il<br />

DMC non rientra in alcuna classe di pericolosità<br />

secondo le norme dell’Unione Europea,<br />

salvo la facile infiammabilità.<br />

Esteri dell’acido lattico<br />

L’acido lattico CH3-CHOH-COOH<br />

si ottiene da prodotti di origine<br />

petrolifera quali il propilene ma si<br />

può ottenere per fermentazione anaerobica<br />

di zuccheri ottenuti da biomasse ad<br />

esempio di origine agricola, quindi da<br />

sorgenti rinnovabili. Questo acido può<br />

poi essere esterificato trasformandolo nei<br />

corrispondenti esteri e fra questi quello che<br />

trova maggiori applicazioni è l’estere etilico<br />

solvente a media polarità, altobollente (P.E.<br />

154 °C), che presenta un bassissimo rischio<br />

chimico collegato solo alla sua infiammabilità.<br />

Unico problema, che limita una sua più<br />

ampia applicazione, è il prezzo che è attualmente<br />

circa il doppio di un comune solvente<br />

ossigenato. Notevoli sforzi sono in atto sia a<br />

livello del processo fermentativo che di quello<br />

di esterificazione al fine di ridurre i costi<br />

ed aprire conseguentemente una più ampia<br />

fetta di mercato a questo solvente.<br />

Quando i solventi... risolvono<br />

Da uno dei più noti solventi, l’acetone,<br />

alla marea di nuovi prodotti<br />

Si va diffondendo nei paesi<br />

supersviluppati il “nail bar”<br />

dove, tra quattro chiacchiere<br />

e un drink, le ragazze<br />

appr<strong>of</strong>ittano per farsi fare<br />

una smaltatura di unghie<br />

a regola d’arte.<br />

Niente paura: se il risultato<br />

non sarà di gradimento o se<br />

appare qualche sbavatura<br />

sarà l’acetone, uno dei più<br />

noti solventi di uso<br />

domestico, a permettere<br />

correzioni e rimedi...<br />

L’industria cosmetica<br />

si va estendendo nei<br />

paesi in via di<br />

sviluppo, fornitori di<br />

materie prime<br />

naturali. Ecco, nella<br />

foto qui accanto, la<br />

lavorazione degli<br />

estratti dell’aloe, una<br />

pianta da cui si<br />

ricavano basi e<br />

solventi per cosmetici<br />

e medicinali. Sotto:<br />

una proposta... di<br />

prodotti dal Sud<br />

America.<br />

r.g.<br />

45


LE NUOVE FRONTIERE DELLA CHIMICA<br />

Utilizzo di solventi supercritici<br />

46<br />

Alla<br />

ricerca dei<br />

solventi<br />

verdi<br />

Lo stato supercritico è un particolare<br />

stato fisico della materia,<br />

intermedio fra quello liquido e<br />

quello gassoso, che viene raggiunto<br />

quando la temperatura e la pressione<br />

del sistema sono superiori ad una<br />

temperatura ed una pressione critica<br />

specifica per ogni sostanza (diagramma sotto).<br />

Al di sopra di tale pressione e temperatura<br />

non c’è più possibilità di coesistenza di<br />

una fase gas ed una liquida, esiste una sola<br />

fase chiamata supercritica. Nella figura sono<br />

riportate le varie zone di esistenza dello stato<br />

gassoso, liquido, solido e supercritico, che<br />

evidentemente dipendono dai due parametri<br />

fisici pressione e temperatura.<br />

Per molti sistemi, ad esempio l’acqua, tali<br />

valori critici corrispondono a temperature e<br />

pressioni molto elevate. Sicuramente i valori<br />

di Tc = 31,3°C e Pc = 72,9 Atm che caratterizzano<br />

la CO2 hanno permesso una sua<br />

semplice utilizzazione quale solvente supercritico.<br />

I solventi supercritici, proprio per la<br />

Regione supercritica: il rapporto<br />

pressione-temperatura<br />

loro caratteristica di essere in uno stato fisico<br />

intermedio fra quello gassoso e quello liquido,<br />

sono caratterizzati da una notevole velocità<br />

di diffusione all’interno dei solidi, facilitando<br />

in tal modo enormemente i processi di<br />

estrazione. L’estrazione della caffeina dal<br />

caffè per ottenere i caffè decaffeinati ottenuta<br />

utilizzando la CO2 supercritica è un ottimo<br />

esempio di tali applicazioni. Tale processo<br />

evita inoltre che nel prodotto destinato ad<br />

usi alimentari siano presenti tracce di solventi<br />

residui.<br />

A questo si aggiunge un’assenza di rischi da<br />

infiammabilità e da tossicità, che rendono<br />

questo mezzo molto interessante da un punto<br />

di vista applicativo.<br />

Anche il potere solvente della CO2 supercritica<br />

può essere valutato con i parametri di solubilità,<br />

ad esempio di Hildebrand (diagramma<br />

sotto), che evidenziano una bassa polarità<br />

di questo mezzo. Interessante è la possibilità<br />

di poter variare il suo potere solvente<br />

con la pressione. Nel caso in cui non si riesca<br />

ad ottenere un parametro di Hildebrand<br />

soddisfacente per ottenere la solubilizzazione<br />

di specifici soluti, si può ricorrere all’utilizzo<br />

di cosolventi polari. Ad esempio si può<br />

Parametri di solubilità di Hildebrand dell’anidride<br />

carbonica supercritica e<br />

confronto con alcuni solventi classici.


Per<br />

saperne<br />

di più<br />

addizionare piccole quantità di acqua, che<br />

presenta un parametro di Hildebrand elevato,<br />

alla CO 2 supercritica. In questo modo la<br />

miscela risultante presenterà valori del parametro<br />

di Hildebrand sufficientemente elevati<br />

(20-25 MPa1/2) da poter solubilizzare un soluto<br />

a media polarità.<br />

Concludendo riportiamo alcune applicazioni<br />

industriali recenti della CO2 supercritica. La<br />

Du Pont sta utilizzando la CO2 supercritica<br />

quale solvente per la produzione di polimeri<br />

fluorurati (solventi usuali della polimerizzazione<br />

sono i clor<strong>of</strong>luorocarburi, che rientrano<br />

nel Protocollo di Montreal).<br />

Alcune industrie americane stanno mandando<br />

in produzione sistemi per il lavaggio a<br />

secco basati sull’impiego di anidride carbonica<br />

supercritica e speciali surfattanti. Questo<br />

approccio tecnologico potrebbe quindi risolvere<br />

il problema della sostituzione del<br />

percloroetilene, solvente attualmente in uso<br />

in tali applicazioni, che per quanto sia non<br />

infiammabile e a tossicità non elevata, pone<br />

però grossi problemi ambientali, legati alla<br />

sua bassa reattività, con elavata permanenza<br />

in ambiente e fenomeni di bioaccumulo come<br />

discusso in precedenza.<br />

Conclusioni<br />

1- Per gli aspetti generali su forze intra ed intermolecoari vedi Wikipedia<br />

http://en.wikipedia.org/wiki/Main_<strong>Page</strong><br />

Come già riportato la scelta di<br />

un solvente sta diventando un<br />

problema sempre più complesso,<br />

sia per il numero elevatissimo di<br />

parametri da valutare, conseguenza<br />

anche dell’apporto di nuove conoscenze,<br />

sia per la richiesta di standard<br />

di sicurezza sempre più elevati.<br />

Sicuramente l’avanzare delle conoscenze<br />

sta rispondendo positivamente a queste richieste,<br />

ad esempio con l’utilizzo di solventi<br />

più sicuri quali l’acqua, con l’avvento<br />

di nuovi mezzi solventi, ecc.<br />

In questa logica va anche visto l’utilizzo<br />

dei parametri di solubilità che permettono<br />

già su basi non sperimentali una previsione<br />

del potere solvente dei nuovi mezzi.<br />

Andrea Pochini<br />

Dipartimento di Chimica Organica e Industriale<br />

dell'Università di Parma<br />

2 - fine - La prima parte è apparsa sul numero 8<br />

2- Per gli aspetti correlati con il rischio in generale e quello chimico in particolare vedi i seguenti siti internet<br />

http://www.unipr.it/arpa/spp/Home<strong>Page</strong>.htm -http://www.unipv.it/safety/ -http://safe.uniud.it/indice.asp (Questi siti <strong>of</strong>frono<br />

anche interessanti collegamenti con altri siti sia italiani sia esteri – Ad esempio, per i problemi ambientali si consiglia il collegamento<br />

al sito della Environmental Protection Agency USA).<br />

3- Per gli aspetti correlati con i parametri di solubilità vedi http://sul-server2. stanford.edu/byauth/burke/solpar/<br />

http://palimpsest.stanford.edu/byauth/burke/solpar/solpar2.html F. M. Barton - Chem. Rev.<br />

1975 75 730-753. A. Pochini, Parametri empirici per definire la capacità solvente, La Chimica e L’Industria, Luglio/Agosto<br />

2000, p. 657.<br />

4- Per i “green solvents” vedi <strong>Green</strong> chemistry—a sustainable solution for industrial specialties applications - Rainer Ho¨fer<br />

and Joaquim Bigorra - <strong>Green</strong> Chemistry, 2007, 9, 203–212.<br />

5- Per il dimetilcarbonato vedi F. Mizia, M. Notari, F. Rivetti, U. Romano, C. Zecchini, Carbonati alchilici: solventi della<br />

nuova generazione, La Chimica e L’Industria, Marzo 2001, p. 47.<br />

6- Per i fluidi supercritici vedi http://ull.chemistry.uakron.edu/chemsep/super/http://sweb.uky.edu/~mmsark1/super.htm<br />

47


Altre fonti<br />

di informazione:<br />

www.ansa.it;<br />

La Repubblica;<br />

Corriere della Sera<br />

48<br />

notizie<br />

dal mondo)<br />

Futuro &<br />

futuribile<br />

di Antonella Americo<br />

In collaborazione con la Rete Informativa Scienza e Tecnologia (RISeT) del Ministero degli Affari Esteri<br />

L’India in testa<br />

nel segno di<br />

Kyoto nei CDM<br />

Secondo i dati più recenti<br />

pubblicati dal Ministero<br />

dell’Ambiente e delle Foreste del<br />

Governo indiano (MoEF),<br />

l’India risulta il primo Paese al<br />

mondo per numero di progetti<br />

di Clean Development<br />

Mechanism (CDM – uno dei<br />

due meccanismi flessibili<br />

introdotti dal Protocollo di<br />

Kyoto), con 235 progetti<br />

registrati presso il CDM<br />

Executive Board su<br />

un totale di 674.<br />

RUSSIA<br />

Nascono nell’aria<br />

i nuovi piantimi<br />

Tali progetti riguardano<br />

principalmente i settori<br />

dell’efficienza energetica,<br />

fuel switching, processi industriali,<br />

rifiuti solidi urbani<br />

ed energie rinnovabili.<br />

Nell’ambito del dibattito<br />

internazionale sulle strategie<br />

e gli impegni da adottare<br />

per mitigare i cambiamenti<br />

climatici, il MoEF<br />

sottolinea la necessità che<br />

le nazioni industrializzate e<br />

in via di industrializzazione<br />

collaborino per uno sviluppo<br />

congiunto di tecnologie<br />

pulite e per il trasferimento<br />

immediato di tecnologie<br />

eco-compatibili già<br />

presenti sul mercato.<br />

Viene inoltre ravvisata l’esigenza<br />

che venga raggiunto<br />

un accordo sui diritti di<br />

proprietà intellettuale<br />

(DPI) tale da comprendere<br />

Alla mostra “World <strong>of</strong><br />

biotechnology 2007”<br />

tenutasi a Mosca in<br />

occasione del 4° congresso<br />

internazionale<br />

“Biotechnology: status<br />

and perspectives <strong>of</strong><br />

development” è stata<br />

presentata al pubblico<br />

una installazione “aeroponica”<br />

per la coltivazione<br />

di piantimi (le pianticelle<br />

nate dal seme e<br />

destinate ad essere trapiantate)<br />

in solo flusso di<br />

aria, senza né terreno né substrato liquido.<br />

La soluzione nutritiva è irrorata sulle radici in forma di aerosol.<br />

L’irrorazione e le condizioni climatiche sono controllate<br />

da un computer dotato di un apposito s<strong>of</strong>tware. In tale confortevole<br />

situazione le piante crescono velocemente, in un anno si<br />

tutte le tecnologie necessarie<br />

per le attività di mitigazione<br />

dei cambiamenti climatici.<br />

Un problema che viene sottolineato<br />

è che molte tecnologie<br />

che potrebbero sfruttare<br />

il potenziale di risorse<br />

esistente nei Paesi in via di<br />

sviluppo (ad esempio, biomasse)<br />

ancora non sono<br />

state commercializzate o<br />

sono troppo costose.<br />

Per far fronte a questo<br />

aspetto, da parte indiana si<br />

sostiene che la cooperazione<br />

internazionale tra enti di<br />

ricerca di Paesi industrializzati<br />

e in via di sviluppo<br />

debba essere accelerata anche<br />

attraverso la creazione<br />

di un Venture Capital Fund<br />

presso una istituzione finanziaria<br />

internazionale.<br />

Tale fondo potrebbe confi-<br />

gurarsi come il titolare di<br />

DPI di nuove tecnologie<br />

sviluppate a seguito della<br />

cooperazione internazionale,<br />

i quali potrebbero essere<br />

concessi a costi agevolati ai<br />

Paesi in via di sviluppo e su<br />

base commerciale ai Paesi<br />

industrializzati.<br />

(Daniele Poponi –<br />

Leonardo Gastaldi)<br />

possono fare da 2 a 6 raccolti, in base al tipo di pianta. Queste<br />

condizioni permettono non solo di risparmiare posto, non<br />

essendoci nell’impianto né terreno, né canali d’irrigazione o<br />

sottovasi, ma anche di ridurre al minimo eventuali contatti con<br />

agenti patogeni, il che permette di studiare i mezzi di difesa<br />

delle piante dalle malattie, come anche di lavorare con piante<br />

transgeniche.<br />

L’aeroponica (o aerocultura) permette di ottenere un prodotto<br />

pulito, utilizzabile per applicazioni farmaceutiche senza la<br />

necessità di sterilizzare il substrato, di evitare l’uso di antiparassitari<br />

e anticrittogramici potenzialmente tossici, e quindi di<br />

accudire alle piante in modo più semplice.<br />

L’installazione ha anche un’altra particolarità: l’illuminazione<br />

non è data da lampade, ma da fotodiodi con caratteristiche<br />

opportune che permettono di adattare la lunghezza d’onda<br />

della luce alle necessità delle diverse fasi dello sviluppo della<br />

pianta, oltre a un notevole risparmio di energia. Poiché le piante<br />

non devono competere tra loro per le risorse possono essere<br />

piantate molto vicine. In un metro quadrato si adattano alla<br />

vita nel mondo delle piante adulte e crescono fino alle misure<br />

necessarie fino a 600 piantimi: un asilo nido ideale.<br />

(Piero Spillantini)


Il design “spiritoso“ del Trixi, il triciclo<br />

che sta diffondendosi in Spagna.<br />

In India, foto della pagina<br />

accanto, ci si arrangia<br />

alla vecchia<br />

maniera.<br />

Trasporti<br />

ecologici:<br />

da Barcellona<br />

il Trixi<br />

arriva a Madrid<br />

Seguendo l’esempio di<br />

Barcellona anche la capitale<br />

spagnola si è arricchita di un<br />

nuovo mezzo di trasporto: il<br />

triciclo Trixi. Si tratta di una<br />

bici-taxi che potrà trasportare<br />

due passeggeri oltre al<br />

conducente aiutato nel pedalare<br />

da un motore elettrico.<br />

Il telaio di Trixi è in alluminio<br />

e la carrozzeria in polietilene<br />

riciclabile; entrambi sono sta-<br />

Allarmante<br />

ricerca<br />

dall’Australia:<br />

in forte<br />

aumento<br />

le emissioni<br />

di anidride<br />

carbonica<br />

Da una recente indagine del<br />

Dipartimento di Marine and<br />

Atmospheric Research del<br />

CSIRO di Canberra guidato<br />

da Mike Raupach risulta che<br />

quasi otto bilioni di tonnellate<br />

di carbonio sono state emesse in<br />

atmosfera sotto forma di<br />

anidride carbonica nel 2005,<br />

contro i sei bilioni di tonnellate<br />

del 1995.<br />

ti concepiti nel pieno rispetto<br />

dell’ambiente.L’obiettivo<br />

principale del progetto è<br />

quello di sensibilizzare i cittadini<br />

alle tematiche di tutela<br />

ambientale in ambito urbano.<br />

Il comune di Barcellona, primo<br />

in tutto il Sud-Europa,<br />

<strong>of</strong>fre da cinque anni questo<br />

servizio ai suoi cittadini. Il<br />

successo riscosso nella capitale<br />

catalana ha spinto la<br />

compagnia produttrice a spostarsi<br />

anche a Madrid. I produttori<br />

del curioso mezzo di<br />

trasporto hanno sottolineato<br />

come “la migliore vetrina per<br />

la sostenibilità ambientale sia<br />

costituita dal fatto che due<br />

città moderne e cosmopolite<br />

come Madrid e Barcellona<br />

abbiano scelto Trixi” e si augurano<br />

che il loro progetto<br />

possa agire da volano per il<br />

Paese intero.<br />

Le emissioni globali di biossido<br />

di carbonio a partire dal<br />

2000 sono aumentate con un<br />

tasso tre volte superiore rispetto<br />

agli anni ’90. È stato<br />

calcolato, infatti, che le emissioni<br />

di carbonio siano cresciute<br />

con un tasso annuale<br />

pari al 3,1% tra il 2000 ed il<br />

2004, dato che preoccupa se<br />

comparato all’1,1% all’anno<br />

calcolato per la decade precedente.<br />

La ricerca svolta dal centro di<br />

OMAN<br />

Biocarburanti ricavati<br />

dalle palme da dattero<br />

L’Oman, sultanato petrolifero del Golfo, sarà il primo<br />

Paese arabo a produrre un’alternativa economicamente<br />

sostenibile al petrolio: biocarburanti generati dalle palme<br />

da dattero.<br />

L’amministratore delegato della Oman <strong>Green</strong> Energy<br />

Company (Ogec), che ha diffuso la notizia, ha sostenuto<br />

che è già stato conferito il mandato alla società, da parte<br />

delle autorità locali, per la realizzazione di una bio-raffineria<br />

a Sohar, polo industriale petrolchimico nel nord del<br />

paese. Il progetto, che dovrà concludersi entro il 2010,<br />

prevede, oltre alla produzione di bio-carburanti, l’implementazione<br />

di una rete di servizi che comprenda almeno<br />

100 punti di distribuzione.<br />

La ricerca e l’utilizzo di etanolo prodotto da biomasse non<br />

è nuovo. Risultati soddisfacenti sono già stati registrati in<br />

Brasile e in alcuni stati americani. Tuttavia l’esperimento<br />

omanita si impone come pioniere assoluto nella ricerca di<br />

bio-compatibili in quanto saranno prese opportune misure<br />

per non intaccare il raccolto dei datteri ad uso alimentare<br />

e nel rispetto dell’ambiente per l’estrazione della cellulosa<br />

dalle palme si svilupperà un enzima innovativo.<br />

La collaborazione con istituti di ricerca occidentali darà<br />

inoltre un elevato contributo per la riuscita del progetto<br />

che conta anche di aumentare gli investimenti, previsti<br />

intorno ai 105 milioni di euro. Il progetto prevede l’utilizzazione,<br />

nella fase iniziale, di 80.000 palme da dattero in<br />

grado di produrre circa 900.000 milioni di tonnellate di<br />

combustibili all’anno.<br />

Un piano strategico decennale sostenuto dalle autorità<br />

omanite prevede tuttavia la coltivazione di dieci milioni di<br />

palme da dattero, che crescono naturalmente nel sultanato<br />

e che non richiedono dispendio di acqua per il loro mantenimento.<br />

Nei piani dell’impresa omanita però non ci sono<br />

solo automobili e distributori di biocarburanti, ma anche<br />

biocombustibili per la produzione di energia. Il piano prevede<br />

esportazioni per oltre l’80% principalmente verso<br />

Europa, India e Cina.<br />

Gli effetti del<br />

cambiamento<br />

climatico:<br />

la desertificazione<br />

in<br />

Australia.<br />

ricerca di Canberra mostra<br />

inoltre come la rapidità con<br />

cui aumentano le emissioni<br />

di carbonio sia molto maggiore<br />

nei paesi che sono attualmente<br />

protagonisti di un<br />

boom economico quale la<br />

Cina, paese in cui l’aumento<br />

di emissioni del gas serra non<br />

rispecchia altro che la crescita<br />

pro-capite del reddito. Le<br />

nazioni in via di sviluppo<br />

contribuiscono per circa il<br />

40% al totale delle emissio-<br />

ni, ma essi sono stati maggiormente<br />

responsabili dell’aumento<br />

di gas serra emessi<br />

soprattutto tra il 2000 ed il<br />

2004.<br />

Nel 2004, infatti, i tre quarti<br />

dell’aumento di emissioni<br />

proveniva dai paesi in rapido<br />

sviluppo socio-economico.<br />

Le nazioni industrializzate,<br />

inclusa la Russia, hanno contribuito<br />

per il 60% al totale<br />

delle emissioni. A partire dalla<br />

rivoluzione industriale, si<br />

calcola che i paesi più ricchi<br />

abbiano contribuito per il<br />

77% alle emissioni totali del<br />

pericoloso gas serra.<br />

Per quanto riguarda l’Australia,<br />

continente in cui vive lo<br />

0,32% della popolazione<br />

mondiale, essa rilascia in atmosfera<br />

l’1,43% del carbonio<br />

totale. (Nicola Sasanelli)<br />

49


Penuria<br />

di acqua<br />

in Europa: la<br />

Commissione<br />

affronta una<br />

sfida chiave<br />

Portare l’Unione Europea verso<br />

un’economia che sia efficiente<br />

e parsimoniosa in tema di<br />

utilizzo delle risorse idriche è lo<br />

scopo di una Comunicazione<br />

presentata dalla Commissione<br />

Europea.<br />

L’obiettivo è di aprire un<br />

dibattito sulle strategie da<br />

implementare a livello europeo<br />

per fronteggiare la penuria di<br />

acqua e siccità in un ambiente<br />

dominato dai cambiamenti<br />

climatici.<br />

AMBIENTE<br />

50<br />

Obiettivo<br />

<strong>Green</strong><br />

La Comunicazione presenta<br />

una serie iniziale di politiche<br />

e fattori da tenere in considerazione<br />

per assicurare la disponibilità<br />

di acqua per ogni<br />

attività umana, economica e<br />

sociale. La Commissione<br />

presenterà un rapporto sui<br />

progressi ottenuti su queste<br />

questioni nel 2008.<br />

Pur essendo l’Europa un<br />

continente che attualmente<br />

ha risorse idriche più che<br />

adeguate, gli episodi di siccità<br />

diventano sempre più<br />

frequenti. La siccità è legata<br />

a condizioni naturali quali la<br />

scarsità di precipitazioni. Negli<br />

ultimi 30 anni i fenomeni<br />

di siccità sono cresciuti enormemente<br />

di numero ed intensità<br />

nell’Unione Europea.<br />

Il costo di questi fenomeni è<br />

stato stimato a più di 100 milioni<br />

di euro. Nel 2003, una<br />

delle siccità più vaste ha colpito<br />

oltre 100 milioni di per-<br />

Firmato il Trattato sulle città europee sostenibili<br />

sone, su una superficie di circa<br />

un terzo delle Comunità,<br />

con un costo di circa 9 milioni<br />

di euro. La penuria di acqua<br />

è invece il risultato di<br />

uno sbilanciamento sul lungo<br />

periodo della domanda rispetto<br />

alla disponibilità. Nel<br />

<strong>Green</strong> Paper sui cambiamenti<br />

climatici presentato nel<br />

giugno dell’anno scorso, la<br />

Commissione puntualizza<br />

che il peggioramento della<br />

situazione è altamente probabile<br />

se le temperature continueranno<br />

a salire e se strategie<br />

di controllo non verranno<br />

messe a punto. La Commissione<br />

ha perciò individuato<br />

una serie di politiche da adottare<br />

a livello comunitario, nazionale<br />

e regionale.<br />

Al cuore di queste politiche<br />

c’è la necessità di individuare<br />

il corretto prezzo dell’acqua,<br />

indipendentemente da<br />

dove essa venga ricavata.<br />

Al fine di creare un ambiente urbano di elevata<br />

vivibilità, i 27 ministri dell’Ambiente dell’Unione<br />

Europea hanno firmato il “Trattato<br />

di Lipsia sulle città europee sostenibili”.<br />

Questo atto segna l’inizio di una strategia di<br />

sviluppo urbanistico integrato a livello europeo.<br />

Allo stesso tempo la Commissione Europea<br />

ha pubblicato Guida alla dimensione urbana<br />

nelle politiche comunitarie, il cui scopo è di<br />

sfruttare al massimo le opportunità messe a<br />

disposizione dalle politiche europee. La guida<br />

mette ogni politica nel giusto contesto, specifica<br />

risorse finanziarie disponibili ed indica<br />

meccanismi di scambio e fonti di informazione<br />

disponibili.<br />

Le città producono tra il 75% e l’85% del PIL<br />

dell’Unione ma al tempo stesso devono confrontarsi<br />

con problemi quali l’esclusione sociale, l’inquinamento, la sovrappopolazione e l’inquinamento<br />

acusitco. Esse sono all’origine di quasi 3/4 del consumo di energia a livello comunitario e perciò<br />

giocano un ruolo fondamentale nella lotta contro il riscaldamento globale.<br />

notizie<br />

da Bruxelles<br />

di Alberto Procopio<br />

)<br />

Il Commissario<br />

Europeo<br />

dell’Ambiente<br />

alle Nazioni<br />

Unite discute<br />

il futuro<br />

dell’energia<br />

sostenibile<br />

A maggio Stavros Dimas ha<br />

rappresentato la Commissione<br />

Europea alla 14 a sessione della<br />

Commissione delle Nazioni<br />

Unite sullo Sviluppo Sostenibile<br />

(CSD) a New York.<br />

Il meeting<br />

verteva sui<br />

progressi nel<br />

campo dell’energiasostenibile,<br />

cambiamenti<br />

climatici, inquinamento<br />

atmosferico e<br />

sviluppo industriale. Dimas<br />

ha sostenuto le politiche<br />

energetiche che migliorino<br />

l’accesso a fonti di energia<br />

per le regioni più povere<br />

della terra, che al tempo<br />

stesso possano massimizzare<br />

l’efficienza e l’uso delle<br />

energie rinnovabili su scala<br />

planetaria, al fine di migliorare<br />

la protezione dell’ambiente.<br />

Il Commissario ha<br />

annunciato anche il lancio<br />

dell’iniziativa europea<br />

“Energy Facility”, che metterà<br />

a disposizione 250 milioni<br />

di euro per progetti<br />

che migliorino l’accesso a<br />

fonti energetiche, in particolare<br />

rinnovabili, prevalentemente<br />

nell’Africa sub-<br />

Sahariana.


Elettrotegola<br />

fotovoltaica,<br />

e il tetto<br />

produce<br />

energia<br />

Elettrotegola è un nuovo<br />

sistema fotovoltaico integrato<br />

che trasforma l’energia solare<br />

in energia elettrica,<br />

dall’elevata efficienza<br />

energetica e prodotto dalla<br />

Brianza Plastica SpA, leader<br />

europeo per la produzione di<br />

sistemi termoisolanti per<br />

l’edilizia.<br />

Il sistema è stato sviluppato<br />

e realizzato per ottenere il<br />

migliore risultato architettonico<br />

per le coperture delle<br />

abitazioni residenziali. Recentemente,<br />

a Tremestieri<br />

Etneo (CT), è stato realizzato<br />

un nuovo impianto Elettrotegola<br />

dalla potenza no-<br />

Verso<br />

il decreto<br />

per il solare<br />

a specchi<br />

È stata trasmessa dal<br />

Ministero dell'Ambiente al<br />

Ministero dello Sviluppo<br />

Economico la bozza di<br />

decreto interministeriale<br />

relativa alla creazione di un<br />

“conto energia” anche per il<br />

solare termodinamico a<br />

concentrazione.<br />

&<br />

Progetti<br />

invenzioni<br />

minale di 2100 Wp. Elettrotegola<br />

si integra perfettamente<br />

con qualsiasi tipologia<br />

di tegola europea sostituendosi<br />

alle stesse tegole,<br />

senza sovrapporsi, come invece<br />

avviene per gli impianti<br />

fotovoltaici di tipo tradizionale.<br />

Le celle solari che<br />

la compongono consentono<br />

la trasformazione diretta<br />

dell’energia proveniente dal<br />

sole in energia elettrica. I kit<br />

da 1,5 kWp a 6 kWp, sono<br />

composti da moduli assem-<br />

Questo tipo di impianto cattura<br />

l’energia solare attraverso<br />

un sistema di specchi;<br />

un fluido termovettore assorbe<br />

il calore e confluisce<br />

attraverso un sistema di<br />

condutture in serbatoi di<br />

stoccaggio. I serbatoi rappresentano<br />

il sistema di accumulo<br />

termico che permette<br />

di stivare il gas riscaldato<br />

ad alta temperatura. Uno dei<br />

grandi vantaggi di questa<br />

tecnologia è di poter accumulare<br />

l’energia termica,<br />

che può quindi essere erogata<br />

su richiesta, indipendentemente<br />

dall'ora e dal<br />

tempo. Inoltre, si tratta di<br />

una tecnologia di tipo modulare<br />

e può pertanto essere<br />

blati con celle di ultima generazione<br />

in silicio policristallino<br />

laminate e da componenti<br />

per la parte meccanica,<br />

che permettono l’integrazione<br />

architettonica in<br />

copertura.<br />

La parte elettrica che completa<br />

il pacchetto consente<br />

l’allacciamento alla rete. I<br />

sistemi Elettrotregola sono<br />

in grado di garantire impermeabilizzazione<br />

e resistenza<br />

agli agenti atmosferici per<br />

una durata di oltre 25 anni.<br />

Il Teatro<br />

Sangiorgi<br />

di Catania.<br />

Per la copertura<br />

è stato privilegiato<br />

il sistema isolante<br />

con la successiva<br />

posa della<br />

copertura<br />

in coppi<br />

fotovoltaici.<br />

utilizzata in impianti di taglia<br />

elevata (dell’ordine dei<br />

1.000 MWh), connessi con<br />

la rete elettrica, e in impianti<br />

più piccoli per comunità<br />

isolate. Per la realizzazione<br />

degli impianti sono sufficienti<br />

tre anni, la loro durata<br />

è dai 25 ai 30 anni e il loro<br />

smantellamento è veloce e<br />

poco costoso. In Italia, Calabria,<br />

Molise, Puglia, Sicilia<br />

e Sardegna, hanno già<br />

mostrato il loro interesse.<br />

La bozza di decreto prevede<br />

incentivi pari a 20-25 centesimi<br />

a kWh per 25 anni, in<br />

seguito ai quali sarà istituita<br />

una tariffa garantita a 21<br />

centesimi a kWh fino a fine<br />

vita dell’impianto.<br />

notizie<br />

dall’Italia)<br />

di Chiara Palmieri<br />

INVENZIONI<br />

Un brevetto<br />

italiano per<br />

un concentratore<br />

solare<br />

Una nuova tecnologia per la<br />

concentrazione dell’energia<br />

solare (solare termodinamico)<br />

è stata realizzata e brevettata<br />

da un gruppo di pr<strong>of</strong>essionisti<br />

dell’Associazione nazionale<br />

degli inventori (Andi).<br />

Si tratta di un dispositivo ad<br />

elevata efficienza, denominato<br />

“spirale solare”, che consente<br />

di captare la radiazione solare<br />

a qualsiasi altezza si trovi il<br />

sole. Il sistema prevede l’utilizzo<br />

di specchi per concentrare<br />

la radiazione solare su un<br />

fuoco lineare posto in un contenitore<br />

con un fluido conduttore.<br />

Il pr<strong>of</strong>. Alessandro Mascioli,<br />

presidente dell’Andi, spiega:<br />

“La grande innovazione di<br />

questa invenzione consiste nel<br />

fatto che, a differenza di altri<br />

dispositivi esistenti che utilizzano<br />

l’energia solare per la<br />

produzione di calore ad alta<br />

temperatura o per eventuale<br />

concentrazione su celle fotovoltaiche,<br />

il nuovo sistema<br />

non necessita di inseguire il<br />

sole ruotando intorno ad un<br />

asse, evitando quindi le complicazioni<br />

costruttive legate<br />

all’inseguimento della radiazione<br />

solare”.<br />

Il geologo Adolfo Altieri,<br />

inventore della “spirale solare”<br />

illustra le possibili applicazioni<br />

del nuovo concentratore.<br />

Tra queste, la produzione di<br />

acqua calda per uso sanitario<br />

e per riscaldamento, la realizzazione<br />

di impianti di solar<br />

cooling (impianti di condizionamento),<br />

saune e impianti di<br />

desalinizzazione e la possibilità<br />

della contemporanea produzione<br />

di energia elettrica<br />

fotovoltaica e termica.<br />

51


"Che cosa è l'uomo nella natura?<br />

Un nulla in confronto all'infinito,<br />

un tutto in confronto al nulla,<br />

un qualcosa di mezzo<br />

fra nulla e tutto"<br />

Blaise Pascal (1623-1662)<br />

Zhou Zhi Wei (Shangai 1954), “Sulla via della seta” (per gentile concessione della Galleria Ciovasso di Milano)

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