Energia prodotta dai Vulcani

La solfatara è una zona nella quale avviene un'attività vulcanica persistente, diffusa, caratteristica di uno stadio di semiquescenza, con emanazione di sostanze gassose, tra le quali: anidride carbonica, acido solfidrico, anidride solforosa e zolfo libero. La più rinomata in Italia la troviamo nella località di Pozzuoli (Napoli).

I soffioni fenomeno vulcanico secondario, per cui da fratture del terreno vengono eruttati getti di vapore acqueo e gas di origine profonda, a una temperatura di 120-190°C e con pressione di circa 3 atmosfere. I più importanti e grandi li troviamo in Islanda, i Nuova Zelanda, e nel Parco Nazionale di Yellowstone negli Stati Uniti d'America. In Italia la troviamo al Larderello in Toscana nella provincia di Pisa, dove troviamo i noti soffioni boraciferi, i quali emettono vapore acqueo, anidride carbonico, acido solfidrico, acido borico, ammoniaca, metano, idrogeno e gas rari.
In origine, l'importanza economia di Larderello era connessa con l'estrazione dell'acido borico; oggi si frutta il vapore acqueo, in apposite centrali termoelettriche, con una produzione di circa 2 miliardi di kWh, i dati riportati per quanto riguarda la produzione è stata ripresa dal testo di una enciclopedia degli anni settanta, quindi molto probabilmente i dati oggi al 2006 sono certamente cambiati.

Lo sfruttamento dell'uomo della natura per trarre energia pulita

Il progresso dell'uomo dell'era preistorica a quella moderna e tecnologica si può spiegare, con tre importanti tappe. La prima e che l'uomo imparò a fabbricarsi gli utensili, con i quali conseguì di procurarsi quello che le sole mani non erano in grado di fornirgli. La seconda cosa è che imparò l'agricoltura e la sua conservazione dei prodotti, lasciando spazio e tempo per altre attività.
Un passo da gigante è che imparò a sostituire la forza dei propri muscoli, con altre forme d'energia, utilizzando meno forza, ma ottenendo più lavoro con meno fatica.
Il nostro pianeta riceve continui cambiamenti come abbiamo già visto negli altri capitoli, l'uomo ha imparato ad osservare di conseguenza questi mutamenti, traendo degli spunti e cercando di sfruttarli a suo favore. Il sole ad esempio è in grado di sciogliere i ghiacciai, il vento e l'acqua di scavare profonde fosse nella terra o di corrodere le rocce, le onde di erodere le coste, ma quest'energia, che troviamo in natura possono diventare energia tecnologica se riusciamo a sfruttare.
Scopriamo quali fonti d'energia l'uomo ha saputo ricavare il maggior utile.
L'acqua, attraverso le piogge, le nevi disciolte furono le prime forme d'energia naturali utilizzati dall'uomo per compiere più lavoro con minore lavoro muscolare.
Circa 2100 anni fa le popolazioni delle regioni del Vicino oriente inventarono la prima ruota idraulica, per il primo mulino da grano, costituita da pale montate orizzontalmente su un asse verticale.
Questo tipo di mulino era molto adatto in quel luogo, avendo la caratteristica di una regione prevalentemente collinare è ricca di corsi d'acqua veloci, invece era pressoché inutile se le acque sono lente. Il tipo di ruota fu ripreso dai Romani è perfezionata, l'architetto Vitruvio inventò una ruota verticale, con asse orizzontale e pale più larghe, capaci di produrre una maggiore quantità d'energia. Il mulino di questo tipo poteva macinare circa 200Kg di grano l'ora, invece dei 7 Kg macinati manualmente, senza interruzione, con lo stesso tempo, ma con la forza di due uomini.

Il primitivo mulino ad acqua a sinistra, mentre il secondo è un mulino di Vitruvio

In seguito ne fu inventata un'altra, con ruota a cassetta, infatti, le pale cedevano il posto a cassette, disposte attorno al cerchione della ruota; l'acqua scorrendo sulla parte superiore della ruota riempiva una dopo l'altra le cassette, che col loro peso consentivano di girare la ruota.
Con la fine dell'Impero Romano, e la scarsità di trovare schiavi, in tutta l'Europa si diffuse queste ruote idrauliche, che per molto tempo fu la fonte energetica più utilizzata, anche nei processi industriali.
Nel XVIII e XIX secolo le macchine a vapore le sostituirono, ma nel XX secolo l'energia idraulica fu di nuovo adoperata per la produzione d'elettricità.
Le turbine idrauliche, si differenziano dalle ruote idrauliche, perché l'acqua vi giunge attraverso una condotta forzata, per la produzione d'elettricità esistono tre tipi di turbine: la turbina Pelton (o turbina ad azione) usata per forti cadute a piccola portata, i due getti d'acqua ad alta pressione sono diretti verso il lato esterno di una ruota fornita di pale a forma di conca, questo tipo si adatta in paesi come; la Norvegia, la Francia, la Svizzera, l'Italia e la California, poiché l'acqua è raccolta in laghi o bacini, situati più in alto delle centrali idroelettriche.
Il secondo tipo è la turbina a reazione Francis, che utilizza l'energia dell'acqua con cadute piccole o medie e grandi portate; l'acqua per mezzo di una condotta esterna e di palette direttrici, è diretta contemporaneamente sulle pale, passa attraverso queste ultime e scorre verso il basso, attraversando il centro della ruota.
Il terzo tipo è la turbina Kaplan (o elicoidale), generalmente comprende quattro pale, questo tipo consente di cambiare l'angolatura e il passo delle pale in azione, a seconda, della pressione dell'acqua, in questo modo possiamo ottenere sempre il massimo rendimento. La turbina Kaplan ha un vasto impiego e può sfruttare l'energia d'acqua a gran portata e caduta bassissima.
La tecnologia ha consentito di sfruttare l'energia prodotta dall'alta e bassa marea, ad esempio in Europa, la Francia, l'utilizzata alla foce del fiume Rance in Bretagna, una centrale in grado di produrre energia in condizioni d'alta e bassa marea, in Italia l'unica possibilità d'utilizzo, con la possibilità di sfruttare le correnti di maree, la trova nello stretto di Messina. Il testo da cui o ripreso queste informazioni sono dell'1977, non so, se è mai stato un progetto vero e proprio su Messina, poiché il testo non lo ha specificato, e quindi anche per quanto riguarda la Francia, possono essere informazioni non più attendibili o aggiornate.
Il vento, circa 5000 anni fa gli Egiziani montarono per primi delle vele primitive per spingere contro corrente le barche lungo il Nilo. Da allora fino a circa la metà del XIX secolo, il trasporto per mare o fiume si basò interamente sulla forza del vento. Le prime navi a vela potevano navigare soltanto nella stessa direzione del vento o perpendicolare a questa. In seguito si navigò anche controvento, con delle vele triangolari inventate forze in Asia, queste permettevano di solcare gli oceani.

Lo sfruttamento dell'energia del vento in terraferma cominciò soltanto verso il 1000 d.C., con l'invenzione dei mulini a vento; in Europa i primitivi mulini orizzontali, di cui si possono ancora trovare esempi modernizzati in Cina. Ben presto sostituiti dai mulini verticali che si sono dimostrati veramente molto utili in zone pianeggianti, dove l'energia dell'acqua è ridotta. Un paese che fa un utilizzo maggiore, in Europa è i Paesi Bassi, il più rilevante utilizzo era di prosciugare per drenaggio delle zone agricole sommerse, sollevando l'acqua in canali. Gli Olandesi perfezionarono poi i mulini a un punto tale da far loro assumere automaticamente l'esatta posizione rispetto al vento: un angolo retto rispetto alla ruota principale, era montata un'altra piccola ruota, che mettendosi a girare al cambiar del vento, faceva girare con un sistema d'ingranaggi e di trasmissione ad alberi tutta la parte alta del mulino. Mentre un sistema di freni impediva che il forte vento trascinasse con sé il mulino.

Il disegno rappresenta il funzionamento dei Mulini a vento

Oggi i mulini a vento sono stati quasi completamente sostituiti dai motori. Inoltre alcuni studi delle pale eliche degli aerei, hanno progettato mulini a vento molto perfezionati, usati per produrre elettricità. Ultimamente si realizzano dei mulini per produrre elettricità, in quelle zone molto ventose, queste strutture sono molto costose, in compenso ad impatto ambientale non nocivo. Anche in Italia hanno fatto la loro comparsa sulle colline o monti.

Dinamo azionato dal vento con pale ad elica

Sole, recentemente si è pensato ad utilizzare e sfruttare i raggi solari, in alcune regioni dove la presenza del sole risplende tutto l'anno, i raggi sono captati e riflessi da specchi parabolici, allo scopo di utilizzare il calore concentrato. La tecnologia è ancora costosa, anche se più frequentemente lo stato ad esempio, l'Italia ha concesso delle agevolazioni negli ultimi anni, non ancora ha preso campo, anche se l'Italia è un paese molto solare, la contraddizione, che, questo tipo d'energia è molto utilizzata nei paesi nordici. Un'energia considerata pulita e per ora illimitata. In ogni caso oggi la tecnologia è migliorata anche nei prezzi, perché nel tempo i costi sono ammortizzati.
Questo capitolo è stato ripreso dal testo "I mondi dell'uomo" volume 5 tecnica, le foto sono dello stesso testo.

Scelte di carburanti e d’energia alternative al petrolio

Invece in America Latina e negli Stati Uniti si diffondono i carburanti biologici, per contrastare lo smog e la dipendenza dal petrolio. In questo modo si potrebbe risolvere i problemi d’inquinamento atmosferico, e quello d’indipendenza dei pozzi petroliferi del Medio Oriente. Il Brasile produce oltre 16 miliardi di litri d’etanolo l’anno, per uso automobilistico. Nel 2005 ha raggiunto l’auto sufficienza, si usa meno benzina rispetto al 1970. Con i progressivi miglioramenti dell’ingegneria applicata nel settore agricolo, oggi si produce oltre sei mila litri per ettaro l’anno, contro i due mila del 1975. Riuscendo ad esportare circa due miliardi di litri d’etanolo l’anno verso il Giappone e la Svezia. Inoltre altre nazioni sono interessate quali gli Stati Uniti, India, e la Cina, stanno osservando con interesse l’esperimento brasiliano, anche le compagnie petrolifere hanno intavolato trattative con la compagnia petrolifera brasiliana. Anche il Venezuela è interessato, se pur produttore di petrolio, al livello internazionale è il quinto produttore mondiale, ma il suo presidente ha investito 900 milioni per lo sviluppare la produzione d’etanolo, con un programma quinquennale per la costruzione di 15 distillerie, con la conversione di 300 ettari di terra destinati alla coltivazione di canna da zucchero. Mentre gli Stati Uniti hanno già 89 raffinerie che producono 13 miliardi di litri che sono aggiunti alla benzina. Anche il presidente Bush promuove l’etanolo, concedendo dei finanziamenti per la ricerca di fonti energetiche alternative, suggerendo d’incrementare entro sei anni la produzione di etanolo, non solo impiegando anche trucioli di giunco. A partire da quest’anno le auto della Indy Car Series, quella che organizza la Indianapolis 500 e la Daytona International, useranno misture all’etanolo, ma a partire dal 2007 sarà usato solo etanolo allo stato puro, una bella vittoria anche perché considerato uno sport molto inquinante esibendo così un marchio eco-compatibile. Purtroppo anche questa nuova energia deve essere usata in modo coscienzioso, già in Cina si stanno rilevando sempre più terra agricola saranno condannate alla desertificazione. Le foreste vergini sono a rischio, in Asia e in America Latina sempre più ettari sono impiegati per la coltivazione di canna da zucchero, non tutta la terra agricola disponibile potrà usufruire, anche qui ci può dare un aiuto, ma altre fonti energetiche alternative, gli studiosi dovranno scoprire, altrimenti etanolo può trasformarsi in un disastro se non ben gestito dai paesi produttori.

Questo ultimo capitolo  è stato estrapolato, dal settimanale “L’espresso” del 16 febbraio 2006.