Materiali e risorse

In questa lezione affronteremo il tema dei materiali e delle risorse.

Il nostro pianeta è ricco di risorse naturali, come l‘acqua e l‘aria, il legno e i minerali, il carbone e il petrolio, ecc. Alcune risorse possono essere utilizzate così come sono (come l’acqua o l’aria), altre invece devono essere prima trasformate (pensiamo ad esempio al minerale della bauxite da cui si ricava l’alluminio). Dobbiamo poi considerare che alcune risorse si possono riprodurre, mentre altre, una volta consumate, non si riproducono più. Vediamole ora più nel dettaglio.

LE RISORSE NON RINNOVABILI

Le risorse non rinnovabili sono quelle che, una volta consumate, non si possono più riprodurre perché non vi sono più le condizioni adatte affinché si ricreino oppure i tempi per la formazione sono troppo lunghi rispetto alla vita dell’uomo. Alcuni esempi sono i minerali da cui si ricavano i metalli e le fonti energetiche come il carbone, il petrolio, il metano. Tutte queste risorse naturali diventano materie prime nel momento in cui vi sia la possibilità tecnica e la convenienza economica ad utilizzarle da parte dell’uomo.

Immagine tratta dal libro Tecnomedia, Lattes editori. 

IL CICLO VITALE DEI MATERIALI

Le materie prime che si trovano in natura, spesso, non sono utilizzabili così come sono per la costruzione degli oggetti, ma devono subire una prima serie di trasformazioni per diventare materiali semilavorati.

Dai materiali semilavorati, attraverso una successiva fase di lavorazioni, si ottengono i prodotti finiti.

L’oggetto finito viene utilizzato per un certo tempo, ma in ogni caso, al termine della sua vita utile, è destinato a diventare un rifiuto.

Vediamo alcuni esempi. Dal legno che si ricava dagli alberi possiamo ottenere le tavole che serviranno per costruire un tavolino. Quando il tavolino si romperà e non riuscirà più a svolgere la sua funzione, diventerà un rifiuto.

Dal minerale della bauxite possiamo ricavare prima l’alluminio e poi dei fogli di alluminio. Questi serviranno per costruire la nostra vaschetta di alluminio. Dopo aver utilizzato una volta la nostra vaschetta, dovremo buttarla e quindi diventerà un rifiuto.

L’ACQUA

La quantità di acqua dolce sulla superficie della Terra è una risorsa fissa e limitata. La quasi totalità dell’acqua presente sulla terra (97,5%) è salata ed è contenuta negli oceani, nei mari e nei laghi salati.

Il restante (2.5%) è acqua dolce, ma di questa, più dei due terzi non è utilizzabile perché è contenuta all’interno di ghiacciai, nevai e permafrost, ovvero il suolo dei climi freddi, sempre gelato anche in profondità.

Dell’acqua dolce tecnicamente disponibile per le persone, solo una piccola parte si trova in superficie, in laghi, fiumi, paludi, nel suolo e nell’umidità dell’aria. Il resto è sottoterra in falde acquifere freatiche. Nell’immagine seguente possiamo osservare il ciclo dell’acqua per capire meglio cosa sono le falde acquifere freatiche. 

Immagine tratta da Phelan, Pignocchino, Scopriamo le scienze della Terra © Zanichelli editore 2018

La maggior parte dell’acqua viene prelevata per uso agricolo, specialmente nelle zone più aride del mondo, mentre in Europa ed in Nord America il consumo principale è quello industriale e per le centrali idroelettriche. Le falde acquifere sotterranee rappresentano l’unica fonte di acqua potabile per circa un quarto della popolazione mondiale, ma spesso viene prelevata più velocemente di quando venga sostituita, in particolare per l’agricoltura.

I principali usi dell’acqua potabile sono per:

• Uso domestico. Si pensi che in Canada vengono utilizzati 800 litri d’acqua al giorno per persona mentre in Etiopia solo 1 litro.
• Uso agricolo, soprattutto per la produzione di riso, di carne bovina e per l’irrigazione.
• Uso industriale, soprattutto per le industrie chimiche, per la lavorazione dei metalli, della carta e del settore alimentare.

Se non è reperibile acqua dolce a livello locale vi sono due soluzioni possibili, ma molto costose:

• Trasformare l’acqua salata in acqua dolce per mezzo di dissalatori che rimuovono il sale. Questo è possibile in luoghi vicino al mare.
• Trasportare acqua dolce dai luoghi in cui abbonda a quelli in cui manca, con navi o contenitori galleggianti trainati da barche, soprattutto sulle piccole isole.

L’inquinamento dell’acqua

Le sostante maggiormente inquinanti sono i composti organici, i batteri, i detergenti sintetici degli scarichi domestici; gli insetticidi e i diserbanti degli scarichi agricoli; i metalli e gli idrocarburi degli scarichi industriali.

Gli scarichi fognari sono causa della diffusione di molte malattie infettive, soprattutto quando le capacità di autodepurazione delle acque vengono superate dalla quantità di rifiuti organici.

I detergenti sintetici (detersivi, shampoo, ecc.) apparvero per la prima volta nel 1940. Le leggi attuali impongono che siano biodegradabili per almeno il 90% dei loro componenti ed è stata ridotta la quantità di fosforo ammessa.

L’inquinamento agricolo è dovuto all’uso di concimi chimici, dei diserbanti ed insetticidi che vengono dilavati dalla pioggia e convogliati nei corsi d’acqua.

Gli inquinanti provenienti dalle industrie derivano dalle diverse lavorazioni e comprendono metalli tossici, olii minerali, ecc.

Per prevenire l’inquinamento dell’acqua si può alimentare i laghi con acque pulite, al fine di contrastare l’eutrofizzazione (scarsità di ossigeno nell’acqua a causa dello sviluppo di particolari alghe che si nutrono delle sostanze inquinanti), proteggere le zone che alimentano le falde acquifere ed installare impianti di depurazione.

Immagine tratta da https://robertoserino.wordpress.com/linquinamento-dellacqua/

L’ARIA

L’inquinamento dell’aria

Nell’atmosfera vengono immesse enormi quantità di inquinanti gassosi e di anidride carbonica derivanti dai processi di combustione dei combustibili tradizionali (carbone e derivati del petrolio soprattutto).

I maggiori responsabili sono gli scarichi delle industrie, gli impianti termici per il riscaldamento e i gas di scarico degli autoveicoli (automobili, ecc.). Le sostanze maggiormente inquinanti sono:

• L’ossido di carbonio, dovuto alla non perfetta combustione e molto velenoso.
• L’anidride solforosa che si forma a causa della presenza di zolfo nei combustibili. A contatto con l’aria l’anidride solforosa si trasforma in anidride solforica e, in presenza di nebbia, in acido solforico dando origine alle piogge acide.
• L’ossido di azoto è contenuto nei gas di scarico delle automobili.

I rimedi per combattere l’inquinamento dell’aria consistono in impianti di depurazione dei fumi delle industrie, nell’utilizzo del metano per il riscaldamento e di motori più “puliti per le automobili”, avvantaggiando l’utilizzo di auto a gas GPL o elettriche.