Reinventare il ruolo della Chimica nella Società

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 Vincenzo Balzani, Università di Bologna

Coordinatore del gruppo di scienziati energiaperlitalia

 La Chimica: ieri

Negli ultimi decenni, e in parte ancora oggi, sui mezzi di comunicazione la Chimica ha fatto e fa notizia principalmente in relazione a guerre, disastri ecologici, inquinamento e sofisticazioni. Ne consegue che, anche fra persone di una certa cultura, la Chimica è percepita come una scienza malvagia, di cui diffidare. Ma come accade per tutti gli strumenti che la scienza e la tecnica mettono nelle mani dell’uomo, da un semplice coltello all’energia nucleare, malvagio non è lo strumento in sé, ma chi lo usa senza le dovute cautele o, peggio, per fare del male deliberatamente.

Negli ultimi 100 anni la Chimica ha portato enormi benefici all’umanità. Ha fornito potenti fonti di energia, vaccini e farmaci capaci di prevenire e curare molte malattie, materiali con proprietà eccezionali come i polimeri, le materie plastiche e i semiconduttori, fertilizzanti per lo sviluppo dell’agricoltura e molto altro ancora. Si può dire che non c’è nulla di quello che usiamo che non sia stato fabbricato dai chimici o basato sui materiali che i chimici hanno ideato. La Chimica, però, deve anche riconoscere la sua responsabilità nell’aver creato strumenti di distruzione e di morte come esplosivi e armi chimiche e nell’aver contribuito, spesso senza volerlo, a volte addirittura senza saperlo, all’insorgere di gravi problemi a livello locale e globale. Nell’ultimo secolo, infatti, la grande accelerazione nell’attività dell’uomo ha coinvolto la Chimica in molti modi e con risultati spesso disastrosi, come il danneggiamento dello strato protettivo di ozono, il riscaldamento del pianeta, l’inquinamento atmosferico e lo sfruttamento senza limiti delle risorse naturali. L’effetto dell’attività umana degli ultimi decenni sulle caratteristiche del pianeta è ritenuto epocale, come dimostra il nome Antropocene ormai comunemente adottato per indicare l’epoca presente [1].

I chimici sono stati fra gli scienziati più attivi nel forgiare, nel bene e nel male, questa nuova epoca.

L’astronave Terra

Il pianeta Terra su cui viviamo è una specie di astronave che viaggia nell’infinità dell’Universo. E’ un’astronave del tutto speciale perché non potrà mai “atterrare” in nessun luogo per fare rifornimento, per essere riparata o per sbarazzarsi dei rifiuti che vi si accumulano. L’unico rapporto con l’esterno è la luce che riceve dal Sole, risorsa fondamentale per la vita dei 7,3 miliardi di passeggeri.

La prima cosa di cui essere consapevoli è che il pianeta Terra ha dimensioni “finite” [2]. Pertanto, le risorse di cui disponiamo sono limitate ed è limitato anche lo spazio in cui collocare i rifiuti. Si tratta di una realtà innegabile; eppure, spesso, anche i chimici non ne hanno tenuto conto. Molti economisti, poi, sembrano addirittura non saperlo.

Nel 1980, le risorse utilizzate estratte dalla Terra ammontavano a 40 miliardi di tonnellate; nel 2015 sono salite a circa 70 miliardi di tonnellate, pari a 27 kg per persona al giorno. Alle risorse utilizzate vanno aggiunte quantità da due a tre volte maggiori di risorse estratte, ma difficili da usare, rapporto che aumenta costantemente man mano che i depositi di risorse più ricchi si vanno esaurendo [3]. Ci si può chiedere: rimarrà qualcosa per le future generazioni?

Le dimensioni finite del pianeta hanno conseguenze anche per quanto riguarda la collocazione dei rifiuti che si producono ogni volta che si usano risorse [4]; non possiamo sbarazzarcene collocandoli in un inesistente “non luogo”. I rifiuti finiscono inesorabilmente sotto terra, sulla superficie della terra, sulla superficie o sul fondo dei mari e nell’atmosfera; in ogni caso, con conseguenze poco piacevoli. Le scorie di materie plastiche che si sono accumulate nell’Oceano Pacifico formano un’ “isola” grande come l’Europa. La quantità di anidride carbonica riversata in atmosfera supera i 30 miliardi di tonnellate all’anno e, come sappiamo, causa un aumento dell’effetto serra ed i conseguenti cambiamenti climatici. Il particolato fine generato dai motori a combustione ha causato nel 2012 più di 941.000 morti premature in Europa, 84.000 delle quali in Italia. Ci sono poi le scorie delle centrali nucleari, pericolose per decine di migliaia di anni, che nessuno sa dove collocare. Cosa diranno le prossime generazioni dei danni, in parte irreversibili, che abbiamo creato con i nostri rifiuti all’astronave su cui anche loro dovranno viaggiare?

Alla Conferenza COP21 tenutasi nel dicembre 2015 a Parigi [5], 185 nazioni hanno concordemente riconosciuto che il cambiamento climatico, causato dall’uso dei combustibili fossili, è il problema più preoccupante per l’umanità e nell’Enciclica Laudato si’ [6] papa Francesco ha ammonito: “Il ritmo di consumo, di spreco e di alterazione dell’ambiente ha superato le capacità del pianeta, in maniera tale che lo stile di vita attuale, essendo insostenibile, può sfociare solamente in catastrofi”.

La nostra è la prima generazione che si rende conto di questa situazione di crisi e quindi è anche la prima (qualcuno dice che potrebbe essere l’ultima) che può e deve cercare rimedi [4].

Economia lineare ed economia circolare

Dovrebbe essere ormai chiaro a tutti che non è possibile continuare con l’attuale modello di sviluppo basato sull’economia lineare (Figura 1) che parte dall’ingannevole presupposto [7] che le risorse siano infinite e che non ci siano problemi per la collocazione dei rifiuti.

antropocene21Figura 1. Schema del sistema economico lineare oggi adottato, basato sul falso presupposto che le risorse siano infinite e che non ci siano problemi per la collocazione dei rifiuti.

Non è possibile continuare col consumismo e con “l’usa e getta”. Questo tipo di economia ci sta portando sull’orlo del baratro ecologico [8] ed è la causa delle crescenti, insostenibili disuguaglianze [9]. Il papa, nell’enciclica Laudato si’ [6], lancia un appello accorato: “Di fronte al deterioramento globale dell’ambiente, voglio rivolgermi a ogni persona che abita questo pianeta. Ciò che sta accadendo ci pone di fronte all’urgenza di procedere in una coraggiosa rivoluzione culturale”.

Uno dei punti cardine della rivoluzione culturale, di cui c’è tanto bisogno, è il passaggio dall’economia lineare all’economia circolare. In questo modello di sviluppo alternativo (Figura 2), l’energia usata proviene da fonti rinnovabili e le risorse della Terra vengono usate in quantità il più possibile limitate (risparmio) e in modo intelligente (efficienza) per fabbricare oggetti programmati non solo per essere usati, ma anche per essere riparati, raccolti e riciclati per fornire nuove risorse.

antropocene22Figura 2. Schema di un sistema economico circolare basato sul concetto che le risorse naturali sono limitate ed è limitato anche lo spazio in cui mettere i rifiuti. Tutta l’energia usata è ricavata da fonti rinnovabili.

La differenza fondamentale fra economia lineare e economia circolare riguarda l’energia, che è la risorsa chiave di ogni sistema economico. L’economia lineare è basata sui combustibili fossili, una fonte in via di esaurimento, mal distribuita sul pianeta e causa di danni gravissimi all’ambiente e alla salute dell’uomo. L’economia circolare, invece, utilizza l’energia solare e le altre fonti di energia (eolica, idrica) ad essa collegate: abbondanti, inesauribili e ben distribuite. Gli ammonimenti degli scienziati [10], le direttive dell’Unione Europea, le decisioni prese alla Conferenza COP21 di Parigi sui cambiamenti climatici [5] e la bellissima enciclica Laudato si’ di papa Francesco [6] sostengono la necessità di accelerare la transizione dai combustibili fossili alle energie rinnovabili.

 

La Chimica: scienza centrale

La Chimica è una scienza centrale (Figura 3) che, col suo linguaggio, quello degli atomi e delle molecole, invade e pervade numerosi altri campi del sapere e fa da tramite per molte altre scienze. Ha quindi davanti a sé immensi territori da esplorare. Ha dato nuove prospettive alla biologia, che nella sua versione più avanzata, infatti, prende il nome di biologia molecolare e che a sua volta ha profondamente rivoluzionato il campo della medicina.

antropocene23Figura 3. La Chimica: una scienza centrale.

Solo la Chimica potrà dare risposte ad alcune domande fondamentali: come si è originata la vita? come fa il cervello a pensare? c’è vita su altri pianeti?

La Chimica è il fondamento di discipline di primaria importanza come la scienza dei materiali e l’ecologia. Solo con il contributo della Chimica si potranno trovare soluzioni ai quattro grandi problemi che l’umanità deve risolvere per continuare a vivere bene su questo pianeta, senza comprometterne l’uso alle future generazioni: alimentazione (cibo e acqua), salute e ambiente, energia e informazione.

La Chimica è la scienza che ha maggior impatto sulla società. Quindi, può e deve giocare un ruolo guida in questo periodo storico caratterizzato dall’inevitabile transizione dall’economia lineare all’economia circolare e dai combustibili fossili alle energie rinnovabili.

Innovazione

L’innovazione è e rimarrà sempre il motore della crescita e dello sviluppo. Ma oggi sappiamo che crescita e sviluppo devono essere governati non più dal consumismo, ma dalla sostenibilità ecologica e sociale [11]. Un’innovazione volta soltanto ad aumentare i consumi e ad accrescere le disuguaglianze, come è accaduto negli scorsi decenni, è la ricetta per accelerare la corsa verso la catastrofe di cui parla anche papa Francesco.

Le prime cose da innovare, quindi, sono istruzione e cultura. Bisogna far sapere a tutti i cittadini, in particolare ai giovani, quale è la situazione reale del mondo in cui viviamo riguardo risorse, rifiuti e disuguaglianze. L’istruzione è in gran parte di competenza dello Stato, ma anche a livello locale si può fare molto. Lo possono fare, con opportuni corsi di aggiornamento, i comuni, le regioni, le confederazioni degli industriali e degli artigiani. Lo possono fare le grandi e anche le piccole imprese con appositi stages per gli studenti. Possono contribuire con iniziative culturali le Fondazioni bancarie, le parrocchie e le associazioni di ogni tipo.

Un esempio di innovazione sbagliata è la conversione delle raffinerie di petrolio in bioraffinerie, anziché la loro definitiva chiusura con ricollocazione del personale in altri settori. Infatti: 1) le bioraffinerie sono alimentate con olio di palma proveniente in gran parte dall’Indonesia e dalla Malesia, dove per far posto alle piantagioni di palma vengono compiute estese deforestazioni con gravi danni per il territorio e per il clima; 2) i biocarburanti prodotti dall’olio di palma hanno un EROI (Energy Returned on Energy Invested) mai dichiarato, ma certamente minore di 1, cioè forniscono una quantità di energia minore di quella spesa per produrli; 3) fra pochi anni ci si accorgerà che anche le bioraffinerie sono ecologicamente ed economicamente insostenibili e si riproporrà il problema della ricollocazione del personale. Quindi, le bioraffinerie non aiutano a risolvere la crisi energetico-climatica e neppure quella occupazionale.

Un altro esempio di innovazione sbagliata è l’accordo fra Governo, Regione Emilia-Romagna e Audi (l’azienda tedesca che possiede la Lamborghini) per la produzione del nuovo SUV Lamborghini a Sant’Agata Bolognese; un accordo celebrato da alcuni politici ed industriali come straordinario esempio di innovazione [12]. Ma tutti sanno che c’è poco o nulla da innovare nei motori a scoppio, usati da più di un secolo. Se si vuol fare innovazione nel campo delle automobili, oggi la si può fare solo sulle auto elettriche: motori elettrici, batterie (settore che riguarda direttamente la Chimica), dispositivi di ricarica veloce, ecc. Oppure si può fare innovazione per produrre combustibili sintetici mediante elettrolisi dell’acqua (utilizzando elettricità da fonti rinnovabili) e successive reazioni fra l’idrogeno così ottenuto e CO2 [13].

Per capire quanto poco innovativo sia il SUV Lamborghini, che entrerà nel mercato presumibilmente nel 2018, basta pensare che nel 2025 Olanda, Norvegia e anche India prevedono di vietare la vendita ad auto con alimentazione a benzina o gasolio [14‎]. Con la sua mostruosa potenza di 600 CV, il SUV Lamborghini è un emblema del consumismo e della “civiltà” dell’usa e getta, dalla quale le vere innovazioni dovrebbero farci uscire. Col suo costo di 250.000 euro, è anche l’icona delle disuguaglianze, causa prima dell’insostenibilità sociale.

Alcuni campi di sviluppo dell’industria Chimica

 

Nuovi materiali

La caratteristica fondamentale della nostra epoca è il continuo aumento della complessità. Basti pensare che mentre fino al 1990 tutto ciò che c’era in una abitazione era costituito da meno di 20 elementi, oggi in uno smartphone ci sono più di quaranta elementi diversi. Da qualche tempo destano molto interesse elementi relativamente scarsi e finora trascurati, per i quali si prevede un crescente uso nei dispositivi ad alta tecnologia. Il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti ha identificato sei elementi critici per le industrie americane: disprosio, europio, erbio, neodimio, ittrio e indio. Nell’Unione Europea, che è povera di risorse minerarie e ha industrie maggiormente diversificate, gli elementi critici sono più di venti. Per contrastare la scarsità di certi elementi si possono adottare varie strategie: 1) fare con meno; 2) riciclare; 3) individuare elementi più abbondanti che possano sostituire nei processi industriali quelli che scarseggiano; 4) reinventare i processi industriali sulla base dei materiali più facilmente disponibili.

E’ chiaro che in ciascuna di queste strategie c’è ampio spazio per la ricerca e l’industria chimica.

 

Energia

La transizione energetica, già avviata, dai combustibili fossili alle energie rinnovabili ha molto bisogno della Chimica. L’energia solare è abbondante, ma deve essere convertita nelle energie di uso finale: calore, elettricità e combustibili. Ad esempio, la quantità di energia elettrica ricavabile dai 170 Wm-2 di potenza solare media dipende dalla nostra capacità di costruire pannelli, accumulatori e altri dispositivi con le risorse della Terra. Spesso è necessario usare elementi chimici poco abbondanti, come litio, selenio e neodimio, per cui i “reagenti limitanti” nell’utilizzo delle energie rinnovabili spesso non sono i fotoni del Sole, ma gli atomi della Terra, con tutti i problemi prospettati nella sezione precedente. Accade così che mentre la transizione dall’economia lineare all’economia circolare deve fare fulcro sulle energie rinnovabili, la disponibilità di queste ultime è a sua volta legata all’uso delle materie prime secondo i principi dell’economia circolare: risparmio, efficienza e riciclo (Figura 2).

Chimica verde

L’industria chimica in passato aveva come unico traguardo un’alta resa di produzione, senza troppe preoccupazioni per la compatibilità ambientale dei prodotti, sottoprodotti, rifiuti, solventi e catalizzatori, nonché per i consumi idrici ed energetici; a volte, non si è valutata con cura neppure la potenziale pericolosità degli impianti. Nell’ultimo decennio sono stati fatti notevoli progressi, ma molto c’è ancora da fare per giungere ad un Chimica sostenibile, cioè che fornisca quello di cui abbiamo bisogno senza far danni al pianeta e ai suoi abitanti.

Chimica per il Terzo Mondo

Miliardi di persone vivono in paesi tecnologicamente sottosviluppati dove i sofisticati e costosi processi chimici dell’industria non si possono utilizzare. In questi paesi la Chimica deve inventare soluzioni tecnicamente accessibili ed economicamente sostenibili per risolvere problemi di base legati all’acqua, al cibo e all’energia.

 

Monitoraggio, raccolta di informazioni

Un campo particolarmente importante della Chimica è quello dei sensori per monitorare l’ambiente, i cibi, i materiali, le merci, la salute dell’uomo e la sicurezza pubblica. Per esempio, nella difesa contro il terrorismo la Chimica può dare un contributo fondamentale nel prevenire l’attacco, nel controllarlo e nel fornire prove sull’accaduto. In un mondo che diventa via via più complesso e globalizzato ci sarà sempre più bisogno di raccogliere ed elaborare informazioni anche per svelare truffe come, ad esempio, quella messa in atto dalle case automobilistiche, in particolare dalla Volkswagen, per quanto riguarda il livello di sostanze inquinanti prodotte.

Conclusioni

Negli ultimi decenni il mondo è profondamente cambiato. Siamo in una nuova era, l’Antropocene [1], che anche la Chimica ha contribuito a forgiare. Appare evidente che i progressi della scienza e della tecnologia e l’uso dei combustibili fossili [15] hanno rafforzato le mani dell’uomo, ma hanno aumentato la fragilità del pianeta. Scienziati e filosofi sono preoccupati per il futuro dell’umanità. Secondo Zygmunt Bauman, la scienza e la tecnica hanno fatto vincere all’uomo molte battaglie contro la Natura, ma ora rischiano di farci perdere la guerra causando l’irreversibile degrado del pianeta. Hans Jonas ha scritto che è lo smisurato potere che ci siamo dati, su noi stessi e sull’ambiente ad imporci di sapere che cosa stiamo facendo e di scegliere in quale direzione vogliamo inoltrarci. Umberto Galimberti è più pessimista: “L’uomo è impotente contro la scienza, perché la scienza è più forte dell’uomo. La domanda non è più cosa possiamo fare noi con la scienza e la tecnica, ma che cosa la scienza e la tecnica possono fare di noi”.

In questo quadro, è evidente che molte cose devono cambiare nella politica, nell’economia e nella scienza. La Chimica, la scienza che più interagisce con l’uomo e con l’ambiente, deve reinventare il suo ruolo in questo nuovo mondo. Ha il dovere di trovare soluzioni per i problemi che essa stessa ha contribuito a creare in passato e deve svolgere un compito di importanza fondamentale: mettere a disposizione dell’umanità energia, materiali e prodotti di sintesi senza compromettere l’integrità dell’ambiente e la salute dell’uomo. Il ruolo che la Chimica deve giocare, oggi e domani, è quindi addirittura più importante di quello che ha svolto in passato. Infatti, anziché sfruttare opportunità per un generico sviluppo industriale, deve contribuire a risolvere problemi urgenti, quali il cambiamento climatico, l’inquinamento, la conversione delle energie rinnovabili in energie di uso finale, la disponibilità di cibo e acqua, il recupero dei materiali, la preparazione di farmaci per le popolazioni del terzo mondo e la riduzione delle disuguaglianze. E non c’è dubbio che dall’impegno volto a risolvere questi problemi pratici nasceranno nuove idee e scoperte fondamentali.

C’è molto bisogno di una nuova Chimica e quindi di giovani che vi si dedichino, consapevoli della grande missione che li aspetta.

[1] V. Balzani, Sapere, agosto 10-15, 2015,

[2] N. Armaroli, V. Balzani: Energia per l’astronave Terra, Zanichelli, 2011.

[3] U. Bardi: Extracted: How the Quest for Mineral Wealth Is Plundering the Planet, Chelsea Green, White River Junction, Vermont (USA), 2014.

[4] V. Balzani, M. Venturi: Energia, risorse, ambiente, Zanichelli, 2014.

[5] http://www.accordodiparigi.it/

[6] Francesco: Laudato si’, Lettera enciclica sulla cura della casa comune, Paoline Editoriale Libri, 2015.

[7] http://www.scienzainrete.it/contenuto/articolo/La-fuga-dalla-realta-e-il-mito-della-crescita-infinita

[8] L.R Brown: World on the Edge: How to Prevent Environmental and Economic Collapse, Earth Policy Institute, Washington (DC), 2011.

[9] T. Piketty: Disuguaglianze, Università Bocconi Editore, 2014

[10] http://ar5-syr.ipcc.ch/

[11] V. Balzani, La Chimica e l’Industria, ottobre 2016 (in stampa)

[12] http://www.regione.emilia-romagna.it/notizie/2015/maggio/nuovo-suv-lamborghini-firmato-a-palazzo-chigi-protocollo-dintesa-tra-ministero-sviluppo-economico-e-regione

[13] N. Armaroli, V. Balzani, Chem. Eur. J., 22, 32–57, 2016

[14] www.huffingtonpost.it/…/auto-elettriche-olanda_n_9640970.html

[15] Nel 2015, su scala mondiale abbiamo consumato ogni secondo 250 tonnellate di carbone, 1000 barili di petrolio e 105.000 metri cubi di gas.

 

Kitegen®: nuova chimica dall’eolico troposferico.

Il combinato disposto della crisi climatica dovuta all’eccesso di gas serra (principalmente anidride carbonica da combustione) e del picco del petrolio, ossia del prezzo crescente e dell’EROEI decrescente dei fossili sta spostando il panorama mondiale dell’energia. Cosa succederà quando il costo dell’energia elettrica da rinnovabili scenderà sotto quello ottenibile dai fossili? Come cambierà la produzione industriale in un mondo in cui sarà più facile avere direttamente energia elettrica? La chimica non puo’ fare a meno di porsi il problema e di pensare ai futuri scenari di questo sconvolgimento che metterà al centro i processi elettrochimici rispetto ai tradizionali processi da fossile della petrolchimica attuale. Questo post ci offre uno spunto di riflessione.(cdv)

a cura di Massimo Ippolito, CEO Kitegen Research srl

Il gruppo KiteGen® è stato partecipato nell’Aprile 2013 da SABIC Ventures – il Venture Capital di Saudi Arabian Basic Industries Corporation (SABIC) – ed è attualmente coinvolto, come fornitore di tecnologia per la generazione elettrica, nel grande progetto di impianto Carbon (CO2) Capture & Utilization (CCU) in costruzione a Jubail Industrial City, una grande area industriale sulla costa del Golfo Persico.

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Jubail City

La tecnologia KiteGen® è la più recente evoluzione nel settore dello sfruttamento dell’energia eolica.  E’un cambio di paradigma che può rappresentare una soluzione pratica ed effettiva al problema energetico e, di conseguenza, alla crisi economica.
La tecnologia KiteGen® è basata su un decennio di ricerca e sviluppo e, ad oggi, ha raggiunto lo stadio di soluzione realizzabile su scala industriale.  La maggiore innovazione risiede nel fatto che KiteGen® può sfruttare una fonte energetica disponibile in quantità immense rispetto agli attuali utilizzi, diffusa su tutto il Pianeta e “nuova”, nel senso che esiste da sempre ma solamente in tempi recenti le nuove tecnologie dei materiali, del supercalcolo e della sensoristica avanzata rendono possibile lo sfruttamento dell’energia del vento di alta quota.  Grandi ali pilotate, mediante robusti cavi di materiale polimerico innovativo, da un sistema di controllo altamente avanzato, basato su sensori avionici, volano ad altezze superiori al km raccogliendo l’energia di venti  molto più forti e costanti di quelli presenti in prossimità del suolo.

L’impianto Saudita CCU di Jubail City è progettato per comprimere e purificare 1500 tonnellate al giorno di anidride carbonica (CO2) proveniente dagli adiacenti stabilimenti petrolchimici.  Tale gas, anziché essere immesso in atmosfera, come usualmente avviene nelle lavorazioni petrolchimiche, sarà utilizzato come una delle materie prime necessarie nella produzione di urea, ammoniaca e metanolo.  I primi due sono componenti indispensabili per la produzione di fertilizzanti, il terzo è utilizzabile come carburante o come base per numerosi prodotti petrolchimici.
I processi CCU non sono una novità, l’innovazione consiste nell’utilizzare energia elettrica rinnovabile a bassissimo costo prodotta da KiteGen® per rendere economicamente convenienente riutilizzare la CO2 emessa dalle attività industriali come fonte di carbonio per produrre urea e metanolo invece che disperdere la CO2 in atmosfera ed alimentare i processi con idrocarburi di nuova estrazione come avviene attualmente, a causa del costo troppo elevato dell’energia rinnovabile o delle emissioni di  CO2 dell’energia termoelettrica, che vanificherebbero ogni processo di cattura.
Complessivamente il progetto consentirebbe di evitare emissioni pari a 500.000 tonnellate di CO2 annue, equivalenti a quanto emesso annualmente da 2,6 milioni di veicoli, e rappresenta il più avanzato, riproducibile e promettente metodo per invertire l’inesorabile e pericoloso processo di cambiamento climatico dovuto alle emissioni di gas serra, in particolare CO2.
KiteGen® sarà responsabile per l’ingegneria e la tecnologia, per il progetto di dettaglio, la realizzazione e la manutenzione. Le tempistiche del progetto prevedono la produzione in serie di generatori KiteGen® per il 2015 e l’impianto pilota nel 2016.
L’impianto di Jubail City sarà il primo progetto CCU di grandi dimensioni realizzato in Arabia Saudita, allo scopo di realizzare la strategia di sostenibilità ambientale intrapresa da SABIC, seconda compagnia saudita dopo Aramco ed uno dei più grandi gruppi industriali del mondo nel settore chimico.
Il progetto KiteGen® sarà, infatti, una delle colonne portanti del programma saudita da 66 miliardi di $ destinato a fornire energia rinnovabile per la desalinizzazione di acqua marina destinata a dissetare l’arida penisola arabica.  L’approccio saudita è infatti molto pragmatico, utilizzeranno gli ingenti proventi petroliferi per valutare ed acquisire le più promettenti tecnologie per la produzione di energia rinnovabile.  KiteGen® è ai primi posti grazie alle imbattibili prestazioni energetiche ed economiche (almeno 10 volte più economico delle altre fonti rinnovabili) del concetto, che è coperto da un patrimonio brevettuale esclusivo e riconosciuto ufficialmente come il primo a livello mondiale.

CIMG0063Massimo Ippolito (al centro, in maniche di camicia) durante una visita allo stem di Sommariva Perno (At)

Breve intervista a Massimo Ippolito (c. della volpe)

Fin qui la comunicazione ufficiale che gentilmente l’ing. Ippolito ci ha concesso di pubblicare; ma la curiosità del chimico mi ha obbligato a qualche domanda di contorno.

D: Ing. Ippolito può dirci qualcosa di più delle attività chimiche in Arabia e di come la nuova tecnologia italiana KItegen® può influenzarle?

R.: Le consociate di Sabic coinvolte nel processo sono alcune grandi aziende petrolchimiche che si trovano nel distretto industriale di Jubail City, sulla costa del golfo persico vicino al Bahrein.
(nota dell’intervistatore: chi è interessato potrebbe trovare qualche dettaglio in più su http://nzic.org.nz/ChemProcesses/production/1A.pdf). In buona sostanza il  processo Sabic per l’urea si potrebbe riassumere così:
dai vicini campi petroliferi proviene il gas naturale associato alla produzione petrolifera (essenzialmente metano) ed utilizzato come materia prima (come sorgente di idrogeno, mentre l’azoto viene preso in atmosfera) per la produzione di ammoniaca mediante steam reforming e water shift. Durante il processo si ottiene anche CO2 che viene utilizzata, insieme all’ammoniaca, per la sintesi dell’urea da cui poi si ottengono alcuni fertilizzanti.
Nel nuovo processo la sintesi dell’urea dovrebbe avvenire da ammoniaca (prodotta con idrogeno ottenuto mediante elettrolisi dell’acqua  e azoto atmosferico) e fatta reagire con la CO2 quasi pura  proveniente dall’impianto etilene glicole.

D: E quale sarebbe allora il ruolo della nuova sorgente di energia? Cambierebbe non solo la fonte ma anche il processo?
R: Il ruolo di Kitegen è produrre H2 da elettrolisi a costo inferiore rispetto al processo che utilizza gas naturale. Idem per il metanolo per la cui sintesi invece del gas naturale si può utilizzare idrogeno e CO2,i cui rapporti vengono poi ottimizzati tramite le classiche reazioni di water shift.
I sauditi (col supporto di LINDE come partner tecnologico per la Carbon Capture) non sono gli unici, la CCU sta diventando una specie di moda in MO; per esempio i qatarioti con il supporto di Mitsubishi per la carbon capture faranno qualcosa di simile qui: http://www.qscience.com/doi/pdf/10.5339/stsp.2012.ccs.22@cop18.2012.2012.issue-1

D: Quali obbiettivi economici vi proponete?

R: L’obbiettivo è scendere sotto i 15 $/MWh per il costo dell’energia elettrica; a questo punto moltissimi processi di sintesi che attualmente coinvolgono idrocarburi potrebbero diventare elettrici, nel senso di sfruttare le nuove opportunità offerte dal bassissimo costo di processi di tipo elettrochimico, oltretutto più puliti e probabilmente anche più efficienti. Il gas naturale (si veda ad es. http://www.eex.com/en/ costa in Europa tra i 25 e i 30 euro/MWh ma, a bocca di pozzo costa ancora di meno.  Scendendo sotto i 25$/MWh l’energia di KiteGen inizia ad essere competitiva con il gas a bocca di pozzo e, se c’è in gioco una qualche iniziativa di emission trading, risulterebbe già pienamente competitiva.
Per quanto riguarda la continuità della produzione non la vedrei come un problema bloccante, la produzione elettrica per l’elettrolisi può essere anche variabile se si dispone di un opportuno stoccaggio dell’ammoniaca, tale da assicurare un input costante alla filiera dei fertilizzanti.
Foto e dettagli sul funzionamento sono disponibili sul nostro sito http://kitegen.com

Come funziona KItegen®.(cdv)

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Kitegen è un gigantesco aquilone dell’area di quasi 100 mq che viene tenuto in posizione da una coppia di cavi di polimero UHMWPE del diametro inferiore al cm; tale aquilone si muove ad altezze dell’ordine di 1000-1500m e descrive un percorso definito a yo-yo; quando si allontana i cavi fanno girare un alternatore producendo energia elettrica e quando la lunghezza raggiunge il massimo desiderato uno dei cavi viene allentato e l’aquilone viene trascinato “in bandiera”, quindi con bassa spesa energetica di nuovo a bassa quota, poi il ciclo ricomincia. Grazie alla costanza dei venti in alta quota il sistema è molto più costante dei normali generatori eolici e grazie anche alla maggiore velocità media del vento in quota il procedimento ha un elevatissimo EROEI (la potenza ottenuta dipende dal cubo della velocità del vento). Tutto il meccanismo è gestito da un computer, da un software esperto e da un braccio meccanico appositamente progettato fatto di alluminio o fibra di carbonio.

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Lo stem di Kitegen di Sommariva Perno (Asti)

Sono in corso nel mondo altri tentativi di trarre energia dal giacimento troposferico (per esempio si veda Makani Power).

NdA: si ringrazia per la collaborazione l’ing. Eugenio Saraceno.

Maggiori approfondimenti su Kitegen su:

http://kitegen.com/

http://kitegen.com/tecnologia-2/stem/

http://kitegen.com/prodotti/material/