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I TEMI DEL MASTER

1. Salute e ambiente: partiamo dalla dieta

Il tema della sostenibilità dello sviluppo, teorizzato per la prima volta sul finire degli anni ’80 da Herman Daly, si è arricchito nel corso dell’ultimo decennio di nuove interessanti correlazioni. La principale constatazione emersa da alcuni importanti studi individua una stretta relazione tra il cambiamento climatico, l’agricoltura e l’alimentazione fino ad indicare in alcuni specifici indicatori lo strumento per misurarne la reciproca influenza: il Climate Foodprint, che misura l’impatto sull’ambiente generato dalla produzione e dal consumo di cibo, incide in modo significativo sia sulle emissioni totali di CO₂, Carbon Footprint, che sul di consumo di terra ossia sull’Ecological Footprint. Da alcuni studi condotti a tal proposito emerge una preoccupazione crescente circa le conseguenze ecologiche connesse al sistema di produzione e consumo di cibo adottato nei paesi sviluppati ed un centro di ricerca internazionale come il BCFN (Barilla Center for Food & Nutrition) indica nella teoria della doppia piramide alimentare uno strumento per conciliare la salute dell’uomo con quella dell’ambiente. Approfondire l’analisi con un’indagine anche di tipo statistico e utilizzando i diversi indicatori, può risultare un interessante esercizio di ricerca.

2. Energia dall’atomo: l’ambiente ringrazia

Negli Stati Uniti il presidente Obama, ha annunciato nei primi mesi di quest’anno il rilancio dell’atomo e la costruzione in Georgia di due nuove centrali atomiche dichiarando tra l’altro: “Su una questione come quella energetica che condiziona la nostra economia, la nostra sicurezza e il futuro del nostro pianeta, non possiamo continuare a essere bloccati nel vecchio dibattito tra destra e sinistra, tra ambientalisti e imprenditori. […] Una sola centrale atomica consente di tagliare 16 milioni di tonnellate di CO₂ rispetto a un impianto a carbone. Praticamente è come togliere dalla strada 3,5 milioni di macchine. […] Per lungo tempo si è dato per scontato che chi si batte per l'ambiente deve essere contrario al nucleare, ma il fatto è che, anche se negli ultimi trent'anni non sono state costruite centrali, l'energia nucleare rimane la nostra principale fonte di energia pulita”.
La questione, al di là dell’autorevolezza della citazione, è fondamentale e vale ancor di più per un paese come il nostro, costretto ad acquistare gas e petrolio quali principali fonti di energia, soggetto ad un’inevitabile dipendenza geopolitica e penalizzato fortemente per quanto riguarda la competitività del sistema produttivo, l’economia, l’occupazione e lo sviluppo. Partendo da tali aspetti il tema di ricerca può valutare, anche in considerazione dei progressi tecnologici conseguiti in termini di sicurezza degli impianti di ultima generazione, il nuovo programma nucleare italiano che vede impegnate aziende e competenze di alto know how tecnologico e rilievo internazionale.

3. Nuovi materiali: il futuro si chiama nano

Strutturare gli atomi per ottenere materiali innovativi è diventato ormai un campo della scienza applicata destinato a sorprendere chiunque si affacci al mondo dell’estremamente piccolo. Quest’anno il Nobel per la fisica è stato attribuito a Andre Geim e Constantin Novoselov, due ricercatori russi dell’Università di Manchester che hanno avuto il merito di aver creato una struttura rivoluzionaria, il grafene, sottilissimo monostrato di atomi di carbonio dalle caratteristiche rivoluzionarie, che molti laboratori di ricerca stanno inserendo in svariate applicazioni nel campo dell’elettronica della sensoristica o, come sta facendo L’ENEA, nel campo dei nuovi materiali fotovoltaici. Anche in campo energetico dunque le prospettive di sviluppo sono abbastanza promettenti e i vantaggi ambientali che potrebbero derivarne non sono trascurabili. Il tema di ricerca può da qui prendere spunto, allargarne la panoramica, indagare sui risultati raggiunti e sulle future prospettive.

4. Green business e la rivoluzione verde
(Produrre pulito per l’ambiente e l’economia)

Si parla molto, specie oltre oceano (Green to gold di D. Esty e A. Winston), di come imprese di successo scelgano il criterio del rispetto e della compatibilità ambientale come linea guida per promuovere l’innovazione e creare valore. Produrre con minor impatto ambientale, consumare meno energia, impiegare nuovi materiali e tecnologie pulite, stanno diventando condizioni irrinunciabili per le aziende che vogliono uscire dalla crisi con più forza competitiva e gli stessi “venture capitalist”, investitori che puntano a finanziare la crescita di un’attività in settori ad elevato potenziale di sviluppo, già da un paio d’anni stanno sostenendo le “clean technology” più delle stesse “information technology”. Anche in Italia non mancano, in svariati settori, esempi di aziende e prodotti fortemente innovativi che riescono più facilmente ad incrociare le aspettative di un consumatore sempre più sensibile e attento alle caratteristiche ambientali del prodotto. Indagare in questa direzione, descriverne qualche significativo esempio, o proporne una originale reinterpretazione può costituire un’interessante e creativa occasione di studio.

5. Energia verde per l’uomo e l’ambiente

È accertato in maniera ormai inequivocabile quanto forte sia il condizionamento reciproco tra l’uomo e l’ambiente attraverso l’alterazione degli equilibri naturali causata soprattutto dalle emissioni di gas serra riconducibili alle attività umane. Produrre energia a zero emissioni diviene per questo una priorità non più rinviabile e l’uso delle fonti rinnovabili costituisce una importante opzione per il raggiungimento dell’obiettivo. Il solare e l’eolico in particolare sono le tecnologie che in misura maggiore stanno riscuotendo maggiore accelerazione nello sviluppo di prodotti e processi sempre più efficaci. In questo quadro generale il tema può focalizzare qualche interessante applicazione che si presti anche ad un’eventuale analisi quantitativa del fenomeno o ad una sperimentazione pratica di laboratorio o sul territorio.

6. Tecnologia e strategie per una mobilità sostenibile

Il traffico veicolare su gomma per il trasporto di merci e persone rappresenta una delle più importanti fonti di emissione di CO₂. Solo in Italia si calcola un valore di 69,3 Mt di CO₂ pari a un quarto di tutto il biossido di carbonio prodotto e, nonostante l’accresciuto utilizzo negli ultimi anni dei “green fuel”, metano e gpl in particolare, la questione rimane ancora irrisolta e le conseguenze su ambiente e clima continuano a minacciare il futuro del pianeta.
Perseguire l’obiettivo di una mobilità sostenibile può significare operare su diversi livelli: quello amministrativo degli enti locali attraverso oculati interventi urbanistici e organizzativi tendenti a incentivare modalità di trasporto ecologiche a basso impatto; quello mediatico della comunicazione per la formazione di una cultura civile di autoresponsabilità in grado di attivare meccanismi sociali virtuosi; quello tecnologico legato allo sviluppo e fabbricazione di auto e motorizzazioni a carattere innovativo che vanno dal motore elettrico a quello ibrido fino all’uso di idrogeno e fuel cell.
Il tema, dopo un breve inquadramento generale, può focalizzare l’analisi su uno o più aspetti legati alla mobilità sostenibile, in termini anche di proposte originali delle quali valutarne l’efficacia.

7. Tecnologia e cultura per il risparmio energetico

Il risparmio energetico viene oggi indicato come una fonte virtuale di energia e a buona ragione se solo si pensi che la riduzione di quasi un quarto di quella attualmente consumata potrebbe non incidere sulla qualità e quantità dei beni e servizi prodotti.
Perseguire tale obiettivo è possibile attraverso una qualificazione energetica degli edifici che partendo dalle caratteristiche strutturali e dei materiali impiegati, si sviluppi poi in predisposizioni impiantistiche assistite dalla domotica, disciplina in grado di gestire in modo intelligente apparecchiature e sistemi per un uso razionale dell’energia.
Gli sviluppi tecnologici del settore e la continua innovazione merceologica permettono però migliori risultati soprattutto se accompagnati da una maturazione culturale di base che partendo dalla consapevolezza e dalla partecipazione porti a condividere uno stile di vita ecosostenibile, più attento ai consumi e più rispettoso dell’ambiente.. La ricerca, partendo dagli aspetti generali del tema proposto, potrebbe valutare l’attuazione di qualche buona pratica finalizzata al risparmio energetico, quantificando le economie conseguite sia in termini finanziari che di riduzione delle emissioni di CO₂.

8. Specchi solari: il futuro riparte da Archimede

La tecnologia solare a concentrazione può giocare in un futuro abbastanza vicino un ruolo fondamentale nella produzione energetica mondiale, sfruttando il calore ad alta temperatura generato da specchi ustori per produrre quantità significative di elettricità tramite una conversione termodinamica, senza emissione di gas serra e a costi competitivi. Si tratta di una tecnologia ormai matura che proprio nel nostro paese, sotto la spinta del prof. Carlo Rubbia, ha visto sviluppare originali soluzioni che dai laboratori dell’Enea sono state poi trasferite nell’impianto pilota realizzato da Enel a Priolo (SR) e la cui messa in funzione nel luglio di quest’anno sta consentendo di valutarne i primi dati sperimentali. E’ a livello internazionale però che si riscontra un deciso risveglio di interesse e mentre in Spagna già 10 centrali solari termodinamiche sviluppano una potenza totale installata di ben 432 MW, nella comunità europea progetti importanti come “Desertec” e “Transgreen” prevedono nei prossimi anni la costruzione di centrali solari termodinamiche nei paesi africani che si affacciano sul Mediterraneo e di una rete di linee di trasmissione ad alta tensione con cavi sottomarini per il trasporto in Europa delle ingenti quantità di energia prodotta. Approfondire l’argomento, verificare anche sul campo l’innovazione tecnologica e i parametri di funzionamento di tali impianti, valutarne le future potenzialità può stimolare interessanti considerazioni .

9. Città e territorio: una relazione per la sostenibilità

Ogni città presenta una sua specifica caratterizzazione, una sorta di unicità nel rapporto che la relaziona alle condizioni geografiche, morfologiche, climatiche e agricole , dalle quali non è possibile prescindere quando si vuole definire un efficace piano di evoluzione verso la sostenibilità.
Il tema delle “Città Sostenibili” va allora affrontato tenendo presente l’intreccio di alcune grandi questioni che l’aumento demografico e il progressivo accentramento della popolazione nelle aree urbane rischiano di aggravare: la congestione del traffico, l’inquinamento, il consumo energetico, lo smaltimento dei rifiuti, il degrado edilizio, la perdita della forma urbis, la disgregazione sociale delle periferie urbane.
In questa direzione e con esperienze esemplari, si sono mosse le amministrazioni di alcune grandi e piccole città europee alle quali è opportuno fare riferimento per la natura degli interventi intrapresi miranti a rendere le città meno inquinanti e ad alta efficienza energetica, promuovere le aree verdi e la biodiversità dai giardini pubblici, alle aree protette, ai boschi, tutelare il paesaggio e valorizzare i centri storici, organizzare una corretta gestione dei rifiuti con la raccolta differenziata, il recupero dei rifiuti speciali, degli inerti e dei materiali riciclabili. Sulla linea di tali considerazioni generali il tema potrebbe impostare uno studio di ricerca applicato alla propria realtà cittadina e territoriale, proporre un piano di azioni concrete finalizzate al miglioramento del grado di sostenibilità e valutare quest’ultimo dalla misura di idonei indicatori.

10. Idrogeno e sole…binomio del futuro

L’idrogeno, combustibile delle stelle, è presente sulla terra composto con altri elementi ma in quantità così rilevanti che potrebbe, in un futuro non lontano, esprimere il suo potenziale di vettore energetico senza i pesanti effetti collaterali a base di CO₂ ai quali sono invece soggetti gli attuali e più diffusi impieghi di energia da fonte fossile. Motori a combustione interna e celle a combustibile già oggi utilizzano l’idrogeno per generare rispettivamente energia meccanica ed energia elettrica, ma il vero salto di qualità si avrà solo quando sarà possibile, utilizzando energia solare o comunque da fonte rinnovabile, estrarre tale elemento direttamente dall’acqua, immagazzinarlo e trasportarlo con sistemi semplici e a costi relativamente bassi. La ricerca è molto attiva in questa direzione e scienziati di importanti istituti come ad esempio il prof. D.Nocera del Massachusetts Institute of Technology di Cambridge stanno concentrando i loro studi per rendere disponibili e facilmente accessibili sistemi di produzione energetica in grado di rivoluzionare il mercato. Affrontare la questione generale e indagare sull’entità dei risultati raggiunti può costituire un interessante esercizio di approfondimento e spunto per originali attività di laboratorio.