D Liceo Locarno

Transcript

1 SETTIMANA TECNOLOGIC A D Liceo Locarno 1

2 Sistema Energia Durante la nostra primissima mattina della Settimana Tecnologica abbiamo potuto ascoltare il Dottor Fabrizio Noembrini, laureato in ingegneria meccanica all ETH di Zurigo. Attualmente è ricercatore e docente all ETHZ oltre che direttore di TicinoEnergia. Proprio in questa veste è venuto al Liceo di Locarno per presentarci il suo lavoro e darci una panoramica, con uno sguardo rivolto anche al futuro, sul sistema energetico svizzero. Parte del suo lavoro consiste nel trovare delle soluzioni energetiche alternative che siano il più possibile ecosostenibili. Ad esempio una ricerca sta studiando un veicolo che sembrerebbe addirittura purificare l aria: emette un gas NOx con una tasso generalmente inferiore a quello già presente nell aria (CEV, Clean Engine Vehicle). Al giorno d oggi, in Svizzera, la maggior parte dell energia utilizzata è prodotta grazie a materiali importati come petrolio, prodotti petroliferi, gas naturale e combustibili fossili. L importazione ha però un grande svantaggio, in quanto significa dipendere da altre nazioni e ha costi molto elevati (attualmente pari a 20 miliardi di franchi all anno), anche per questo motivo in futuro ci si può aspettare una diminuzione delle importazioni e un incremento delle energie rinnovabili. In generale si registra un grandissimo incremento dei consumi energetici, che non è correlato unicamente all aumento della popolazione, quanto soprattutto a quello del consumo di elettricità. Infatti le forme di energia con più valore (quelle di cui si ha più bisogno) sono quelle che vengono e che verranno maggiormente utilizzate in futuro. Sappiamo già che ormai uno dei problemi che sta diventando sempre più urgente e importante è quello legato all effetto serra. Riguardo a questo si prevedono aumenti della temperatura sopportabili dal nostro ecosistema fino a +2, in caso contrario ci sarebbero delle gravi conseguenze sull ambiente. L obbiettivo quantitativo molto ambizioso è quello di non superare una tonnellata di emissioni di CO2 per persona all anno, mentre attualmente in Svizzera una persona ne emette da cinque a cinque e mezzo! Il dato è davvero impressionante ed è quasi impossibile immaginare come dovrà cambiare la nostra vita quotidiana per raggiungere questo traguardo. 2

3 Tra le possibili strategie che si sta ancora studiando per raggiungere l obbiettivo vi è quella denominata the four R s-strategy: ridurre (Reduce) le emissioni di CO2 aumentando invece l efficienza (per esempio di auto, motori, lampadine); riciclare (Recycle) CO2 combinandola con l energia solare per produrre carburanti sintetici (ancora in fase di ricerca); rimpiazzare (Replace) i vettori che permettono di produrre energia (olio combustibile, carboni fossili, petrolio) e usare invece energia rinnovabile; rimuovere (Remove) CO2 dall atmosfera catturandola direttamente quando viene prodotta dalle centrali e dalle industrie (strategia purtroppo solo al livello di ricerca). Nella società odierna, la nostra amata automobile è diventata il mezzo più utilizzato sia che si tratti di andare al lavoro, a fare la spesa, al cinema, o addirittura a scuola (per i neopatentati). Sicuramente si tratta di dimostrare di essere indipendenti e maturi, e il piacere nel guidare di certo non manca, ma purtroppo l auto ha un efficienza molto bassa (circa il 20%) rispetto alle emissioni di CO2. Per ovviare a questo urgente problema, i ricercatori hanno cominciato a pensare a soluzioni ingegnose come: l evoluzione dei motori per cercare di aumentarne l efficienza; l elettrificazione delle auto (importante notare che ne esistono già alcuni esempi, le cosiddette auto-ibride, ma purtroppo vi sono ancora problemi tecnici con le batterie e quindi l autonomia è limitata, e i costi sono troppo elevati); l utilizzo di biocarburanti al posto del petrolio (anche se hanno un efficienza molto bassa, pari allo 0,1%, rispetto ai pannelli fotovoltaici con il 10% di efficienza); infine la conversione di CO2 in idrogeno. Un altra sfida riguarda gli edifici. In particolare si sta cercando una soluzione per ridurre la dispersione del calore, e quindi risparmiare più energia, attraverso un migliore isolamento e la sostituzione del processo di produzione del calore con altre fonti, come ad esempio pompe di calore, termopompe, energia solare, scarti provenienti da inceneritori, in modo da produrre più energia di quella che effettivamente si necessita e in seguito venderla (ad esempio nell edificio stesso, come avviene per il marchio sempre più affermato di Minergie). Altro argomento molto discusso oggi è come ovviare al problema delle centrali nucleari. Ormai la Svizzera ha deciso di abolire e chiudere le centrali nucleari, ma resta comunque un incognita: come possiamo gestire l intero fabbisogno energetico svizzero senza produrre energia elettrica nelle centrali nucleari ma ricavandola in modo pulito? In particolare è molto importante ridurre il consumo di carburanti fossili (nei trasporti, nel riscaldamento, ) e possibilmente sostituirli con altre fonti di energia, come l energia geotermica e della biomassa, fotovoltaica, eolica e idroelettrica. 3

4 In conclusione, la sfida più grande per il sistema energetico è legata ai cambiamenti climatici e una parziale e progressiva elettrificazione può dare un grande contributo alla decarbonizzazione del sistema; man mano che si va avanti i settori energetici si interconnettono fra loro e diventano sempre più complessi, ma anche più ricchi di opportunità; l abbandono del nucleare in Svizzera è possibile, a determinate condizioni! Inoltre non bisogna dimenticare ricerca, formazione, informazione e partecipazione, coordinamento, approccio integrato e politica energetica a lungo termine! The best way to predict the future is to create it Storia e utilizzo degli strumenti scientifici La seconda conferenza della mattinata è stata tenuta dal Dottor Paolo Brenni, fisico membro della Fondazione Scienza e Tecnica di Firenze. Innanzi tutto bisogna definire cosa sono gli strumenti scientifici. Questi si dividono in strumenti di ricerca, con lo scopo di far progredire le nostre conoscenze; in strumenti didattici, utili per tramandare le conoscenze acquisite; in modelli; in strumenti industriali e professionali e infine in strumenti della fisica divertente, cioè in giochi meccanici a scopo ludico. I primi strumenti scientifici dell antichità erano piuttosto rudimentali ed erano utilizzati a fini molto pratici per la vita quotidiana (meridiane, bilance, strumenti per la navigazione). A partire dal Medioevo e soprattutto con il Rinascimento si sono sviluppati strumenti più complessi. Questi oggetti erano quasi esclusivamente nelle mani di nobili e regnanti che ne facevano simboli di ricchezza e di potere. Per questo nella loro costruzione si prestava particolare attenzione all estetica e meno alla funzione. Nel XVI secolo, con la rivoluzione scientifica, si sviluppano molti nuovi strumenti. La rivoluzione scientifica ha inizio con Galileo Galilei e viene poi sviluppata da Isaac Newton, secondo il metodo scientifico che ha come scopo la comprensione della realtà da attuare tramite l osservazione. In base alle osservazioni si possono formulare delle ipotesi, che vanno verificate tramite esperimenti che devono essere ripetibili. Proprio gli esperimenti ottengono un grande successo fino a diventare una sorta di moda culturale, di gioco per gli intellettuali. Intorno al 1800 si registra un ulteriore sviluppo degli strumenti scientifici, in relazione all evoluzione della ricerca dovuta alle nuove scoperte tecnologiche soprattutto nell ambito della fisica. In questo periodo nascono anche i primi politecnici e le prime industrie specializzate nella produzione massiccia di alcuni strumenti che sono ormai diffusi a livello mondiale. Gli strumenti scientifici non sono più un esclusiva di scienziati e ricchi, ma spesso sono a disposizione dell intera popolazione e vengono utilizzati quasi inconsapevolmente, senza che sia necessario capirne il funzionamento. Infatti inizialmente tutti gli strumenti erano meccanici e la forma ne determinava la funzione, poi da elettro-meccanici sono passati ad essere elettronici e automatizzati, e dalla forma è impossibile risalire alla funzione. Maria Cristina De Liso & Lena Matasci 4

5 Diamond Losone Lunedì pomeriggio siamo andati a visitare la Diamond, azienda che produce fibre ottiche, connettori e microcomponenti in materiali extra-duri. Le fibre ottiche trasmettono la luce che viene immessa tramite un laser e, grazie a questo, possono mandare un messaggio. Vengono utilizzate nell ambito delle telecomunicazioni, della diagnostica medica e dell illuminotecnica. Nel caso specifico della Diamond vengono vendute in gran parte alla Swisscom. Inoltre la Diamond è l unica azienda ad usare il titanio per la produzione di fibre ottiche. Dopo una brevissima introduzione siamo stati divisi in gruppi per permetterci di visitare la parte della produzione, il laboratorio, gli uffici e la sala riunioni, che ci ha colpiti per la sua originalità: il tavolo è infatti situato su un ring con dei guantoni da pugilato (immagine a lato). Durante la visita del settore della produzione sono stati spiegati alcuni aspetti storici: all inizio la Diamond era nata come azienda produttrice di puntine di giradischi e componenti di orologi, ma dopo qualche anno si è rischiato il fallimento e allora è iniziata la specializzazione nell ambito dei connettori con i risultati oggi osservabili. Oggi vengono fabbricate componenti a settimana di cui interamente a Losone, e sono presenti cinque filiali Diamond in tutto il mondo: a Rio, in Argentina, in Olanda, in Germania e negli Stati Uniti. Abbiamo cominciato la visita dalla parte della produzione. Abbiamo avuto l occasione di vedere come vengono lavorati e assemblati i pezzi; ci siamo inoltre fatte un idea di come si svolge il lavoro in fabbrica, e la ripetitività dei compiti non ci ha particolarmente entusiasmate. In seguito ci siamo spostate in laboratorio dove vengono principalmente svolti dei test, come per esempio sulla resistenza delle varie componenti a una determinata temperatura (molto calda o molto fredda). La parte successiva della visita è stata agli uffici, dove ci è stato spiegato come vengono progettate le varie componenti grazie a computer e programmi specifici. Anche questa parte è stata interessante, perché abbiamo potuto osservare come è complicato progettare una microcomponente che a noi può sembrare qualcosa di semplice e non di importanza relativa. Nelle sue spiegazioni il nostro accompagnatore ha insistito su alcuni aspetti dell azienda. Ha per esempio detto più volte che per loro è fondamentale la produzione dalla A alla Z in sede, solo con prodotti locali. Non viene infatti acquistato materiale dalla Cina, sebbene i costi siano minori, per poter garantire una qualità migliore. Possiamo quindi dire che tutto è prodotto interamente a Losone con materiale locale. Abbiamo inoltre notato che, nel settore della produzione, il personale è costituito prevalentemente da donne. Al contrario negli uffici e nei laboratori troviamo soprattutto uomini. In conclusione, la visita è stata sicuramente interessante e ci ha permesso di scoprire il mondo delle fibre ottiche e delle componenti, che prima ignoravamo, questo però non fa parte dei nostri sogni per il futuro. Arianna Pereira & Laura Regazzi 5

6 IRSOL e Specola Solare Martedì è stato il giorno dell ascesa. Le nostre prospettive, che nella giornata iniziale erano restate alla dimensione mondana della tecnologia, si sono spostate verso l alto. La prima salita è stata quella del corpo: le visite si sono svolte infatti a Locarno Monti e per gli spostamenti si è reso necessario un servizio shuttle improvvisato e pilotato dai due accompagnatori. La seconda salita è stata quella dello spirito: i nostri sguardi, la nostra curiosità e il nostro interesse si sono rivolti verso il cielo, più precisamente verso il sole. La prima visita si è svolta alla specola solare, che ci è stata presentata dal direttore dell istituto di ricerca Marco Cagnotti. L osservatorio fa parte di una rete di ottanta postazioni, distribuite in tutto il mondo e controllate dall osservatorio reale del Belgio. Locarno è per questo progetto la stazione più importante, perché è quella cui tutti fanno riferimento per determinare il numero di Wolf. Questo è, infatti, il compito principale di Marco Cagnotti. La visita si è svolta in due parti. In un primo momento abbiamo assistito a una presentazione in sala riunioni sul sole, sull importanza di studiare questa stella e sulle attività dell istituto. Ci è stato spiegato che il sole ha un ciclo di undici anni in cui passa da una fase di massimo di attività a una di minimo. Il massimo di attività coincide con il momento in cui sulla fotosfera si forma il maggior numero di macchie solari, ossia delle regioni fredde sulla superficie dovute al campo magnetico. Questo ciclo è stato parametrizzato dall astronomo e matematico svizzero Rudolf Wolf, che ha introdotto l omonimo numero. Il valore è determinato dalla formula R = k(10g + s) in cui g è il numero di gruppi di macchie solari, s è il numero delle singole macchie e k è un parametro che dipende dall osservatore, dal luogo e dalla strumentazione a disposizione. Nella seconda parte della visita, ci è stato mostrato ciò che il direttore della specola effettivamente fa ogni giorno: osservare indirettamente il sole dal telescopio, disegnare la superficie del sole visibile e le macchie solari presenti, calcolare il numero di Wolf e inviare i dati a Bruxelles. Accanto vedete il disegno prodotto a Locarno il 9 novembre 1989, giorno del crollo del muro di Berlino. Inizialmente queste operazioni si svolgevano a Zurigo ma, a causa del ben noto clima nuvoloso d oltralpe, il politecnico ha aperto questo osservatorio nel 1957 in Ticino. La stazione odierna discende direttamente da quella originale di Wolf, che ha tramandato il suo metodo fino a Marco Cagnotti. Questa visita è stata per noi particolarmente interessante, non tanto perché concerne un indirizzo professionale che vorremmo intraprendere ma perché tratta di un tema, quello dell astronomia, che ci appassiona molto. Nella presentazione iniziale, sono stati introdotti concetti scientifici riguardo al sole che abbiamo poi visto applicati alla pratica, cosa che accade di rado in una normale lezione a scuola. Certamente studiare il sole è fondamentale, non solo per la mera curiosità che un po tocca ognuno di noi quando guardiamo il cielo, ma anche perché la nostra stella è un gigantesco laboratorio in cui avvengono dei fenomeni, che cerchiamo di riprodurre sulla Terra e che hanno fondamentali applicazioni tecnologiche. Tuttavia, siamo usciti dall osservatorio senza sapere precisamente lo scopo del monitoraggio delle macchie solari. Probabilmente è così per tanti rami della ricerca scientifica e credo che sia proprio questo il bello: cominciamo a cercare di capire meglio il mondo intorno a noi senza sapere se si raggiungerà un importante traguardo o quale scoperta faremo. Si tratta di un avventura, un viaggio non pianificato che con coraggio si intraprende per scoprire la realtà. 6

7 La seconda parte della mattinata si è svolta all istituto di ricerca solare IRSOL (istituto ricerca solare Locarno). Il centro di ricerca è situato a Locarno Monti, ed è stato fondato nel Esso si occupa di studiare lo spettro solare, ossia tutte le possibili frequenze delle radiazioni elettromagnetiche create dal sole, che è la stella più vicina al nostro pianeta. La visita si è svolta a gruppi con la preziosa ed esperta guida del Dottor Michele Bianda, dottore in fisica e direttore dell istituto, e del Dottor Renzo Ramelli, anche lui dottore in fisica e ricercatore. Inizialmente ci è stata presentata la storia del centro di ricerca. Esso è stato creato dall università di Göttingen, che si trova in Germania, nel Dopo circa trent anni FIRSOL (fondazione istituto di ricerca solari Locarno) rileva l istituto e fornisce nuove apparecchiature. Nel 1996 IRSOL comincia a collaborare con altri istituti, come ad esempio il Politecnico Federale di Zurigo. Nel 1998, i ricercatori del Politecnico elaborano ZIMPOL, uno dei polarimetri più potenti e precisi del mondo, e lo dona ad IRSOL, che lo usa ancora frequentemente. Esso permette di studiare le caratteristiche della luce solare. Oggi questo centro collabora con molti altri osservatori ed è uno dei più importanti nel mondo delle ricerche solari. Successivamente ci sono state spiegate la funzione e le caratteristiche del telescopio, avente un diametro di 45 centimetri (immagine sopra), con il quale la luce viene catturata e in seguito studiata. Per far sì che l aria non incida in modo massiccio sulle misurazioni, il telescopio è sotto vuoto. La luce vi entra e viene captata e studiata dai computer, che ci mostrano tutte le sue caratteristiche. In seguito, per farci capire come la luce possa passare dal telescopio al sistema informatico, ci sono state presentate tutte le apparecchiature interne che consentono questo processo. Tra di esse si trova ZIMPOL (immagine accanto), che abbiamo già citato precedentemente. Infine abbiamo visto il sistema di specchi che permette ai computer di studiare tutte le frequenze dello spettro luminoso. Esso è chiamato spettrometro ed è costituito da numerosi specchi, che riflettono la luce molte volte prima di venire studiata. Dopo quest ultimo momento, siamo stati congedati e ognuno è tornato a casa o a scuola, per una piccola pausa pranzo. La visita è stata interessante ma a volte difficile da comprendere, a causa del lessico tecnico e degli argomenti trattati che a volte sfociavano in campi a noi poco conosciuti. Ciò che ci è stato presentato ci ha permesso però di scoprire qualcosa in più sul sole e sulle sue principali peculiarità, ed è sicuramente una piccola conoscenza che potremo portarci appresso in futuro. I relatori sono stati comunque sempre aperti alle domande e hanno saputo dare risposte soddisfacenti. Inoltre alcune volte ci hanno permesso di capire meglio tramite degli esempi concreti, come per l oscillazione di una corda che rappresenta le oscillazioni delle onde elettromagnetiche. Consiglieremmo dunque ai relatori di utilizzare più volte esempi pratici, al fine di permettere agli allievi, ignoranti nell argomento, di comprendere più cose. Per quanto riguarda l aspetto ambientale la meteo non era del tutto piacevole: infatti vi era sì un sole splendido, ma faceva molto freddo, perciò se dovessimo rifare questa esperienza, sarebbe ideale svolgerla in primavera e non in pieno inverno. Alessio Mina & Paolo Salaorni 7

8 Visita alla Helsinn Advanced Synthesis SA Storia della ditta: nata nel 1983, si occupa della produzione di principi attivi su larga scala. Infatti con il loro reattore da 6300 litri sono in grado di fabbricare da 100 a 300 kg di prodotto. Inoltre nel 1990 la Helsinn acquista l attuale filiale in Irlanda. Nella sede di Biasca, dove attualmente lavorano 150 persone, vengono prodotte 100 sostanze diverse. Ad eccezione dell Aloxi, un medicamento che allevia il senso di nausea durante la chemioterapia, tutti gli altri principi attivi sono in polvere. I loro clienti provengono soprattutto dall America e dall Europa. Come lavorano: la ditta possiede dei certificati che garantiscono la sicurezza del personale, della fabbrica e dell ambiente. Inoltre acquistano dalla Cina materie prime estratte in maniera eticamente sostenibile e anche a Biasca lo smaltimento dei rifiuti è ecosostenibile. Come è fatto un farmaco: un farmaco è una sostanza che agisce sul corpo; i suoi effetti vengono dati dal principio attivo, che spesso è solo una piccola parte del prodotto finale. Infatti per dosare il principio attivo (molecola) vengono aggiunti degli eccipienti che possono essere per esempio acqua, zucchero e sale. Le fasi di sviluppo di un farmaco: la prima fase è chiamata Drug discovery e consiste nella scoperta di una nuova molecola. Per scoprire la tolleranza e le conseguenze della sostanza sull uomo viene fatta un analisi di tossicità al computer. Successivamente si procede con lo studio pre-clinico: il principio attivo viene testato su campioni di cellule, però questa fase non viene riconosciuta dagli enti regolatori. Così si procede somministrandolo agli animali. In seguito, una volta trovata la dose corretta, avviene la fase clinica, cioè la sperimentazione umana. Lo studio clinico si suddivide ancora in tre parti: per prima cosa si eseguono degli studi su volontari sani per testare gli effetti collaterali del farmaco, poi su un numero limitato di malati per controllare l efficacia della cura, successivamente il numero di pazienti viene ampliato e se tutti i test vengono superati il farmaco viene lanciato sul mercato. Tuttavia il medicinale viene sottoposto ad una farmacovigilanza che può durare diversi anni, il cui scopo è il controllo di possibili effetti collaterali a lungo termine. La visita della fabbrica: dopo aver indossato occhiali di sicurezza e camici arancioni ci siamo diretti verso i reattori passando per il magazzino esterno. Le materie prime sono divise per grado di tossicità e sono contenute in grandi barili di metallo. Entrati nell edificio abbiamo potuto osservare dei reattori da 4000 litri non funzionanti. Questi reattori non hanno subito molte modifiche nel corso degli anni, ma grazie alla ricerca le quantità necessarie per ottenere un certo effetto da un medicamento sono minori. Successivamente ci siamo spostati nei laboratori in cui viene controllata la produzione dei farmaci e la loro qualità. Dopo la produzione le materie risultano umide, ma, visto che il prodotto finale deve essere polveroso, esse vanno tenute in camere di essicazione che abbiamo avuto occasione di vedere. Per finire abbiamo visitato due magazzini: nel primo vengono custoditi i prodotti finali, mentre nel secondo le materie prime che necessitano maggiori controlli. Da queste ultime viene prelevato un piccolo quantitativo per accertarsi che il prodotto contenuto sia quello effettivo e successivamente vengono etichettate. Purtroppo non ci siamo potuti recare nello stabilimento che contiene i reattori più grandi e le glove boxes (vedi immagine), macchinari chiusi ermeticamente, poiché era in corso un controllo che utilizzava sostanze non tossiche (lattosio) ma che non poteva essere disturbato da movimenti d aria. Tutto ciò per accertarsi che da essi non fuoriuscisse nulla. 8

9 Commento: in molte situazioni la sicurezza era la priorità, perciò durante la visita siamo rimaste sorprese dal luogo e dal modo in cui vengono conservate gran parte delle materie prime, molte delle quali altamente infiammabili o corrosive. Infatti esse sono immagazzinate su grandi scaffali senza apparenti protezioni eccetto la copertura in plastica che funge da tetto ma che a noi non sembra molto efficace contro eventuali fulmini. Tuttavia, per evitare il rischio che i nostri cellulari provocassero delle scintille, abbiamo dovuto lasciarli nella sala conferenze. La stessa cosa vale per le macchine fotografiche ed è proprio per questo motivo che non abbiamo foto della visita. Con questa visita abbiamo avuto l opportunità di vedere i reattori e i laboratori, ciò che ci ha permesso di immaginare meglio quel tipo di vita lavorativa. È stato interessante confrontare il clima nella ditta Helsinn rispetto alla ditta visitata il giorno precedente, infatti, osservando il vestiario dei nostri responsabili, abbiamo notato una grande differenza: alla Helsinn ogni persona indossava un camice e altrove l abbigliamento era più formale. Grazie a questa visita abbiamo avuto una bella occasione per conoscere il funzionamento di una ditta farmaceutica, cosa inusuale per la gente comune. Elisa Renzi, Deborah Scandella & Giulia Zobrist 9

10 Visita alla Helsinn Advanced Synthesis SA La Helsinn si trova a Biasca, non molto lontano dall autostrada. A prima vista, per chi non la conosce, potrebbe apparire una semplice ditta come se ne vedono molte. Così avevamo pensato anche noi fino a una settimana fa. Tuttavia, grazie alla settimana tecnologica, abbiamo avuto modo di scoprire cosa avviene quotidianamente all interno di questo edificio, importante non solo a livello locale ma anche a quello mondiale. All arrivo siamo stati accolti da una équipe di chimici che ci ha introdotto nell ambiente in modo particolare: inaspettatamente, e con sorpresa, ci siamo subito confrontati con testi latini, scritti da grandi medici dell antichità. Questi testi, anche se molto lontani da noi, sottolineano una caratteristica essenziale del farmaco, ossia il concetto di dose, che traspare anche dalla sua etimologia. Infatti farmaco ha due significati: medicamento e veleno. Come sappiamo, e come già sapevano, per gli antichi la differenza tra questi due termini è strettamente legata alla dose: il medicamento somministrato in certe dosi diventa veleno. In seguito ci hanno dato una panoramica della storia della farmacia, arrivando così alla nascita dell industria farmaceutica. Essa si sviluppa a partire dal diciannovesimo secolo come piccoli gruppi di farmacie che avevano lo scopo di estrarre solo la sostanza benefica contenuta nelle piante. Una volta estratta la sostanza doveva poi venire riprodotta. Così nasce il mestiere del chimico. Ma adesso vi starete chiedendo come è fatto un farmaco. Innanzitutto per curare deve contenere la sostanza benefica, il cosiddetto principio attivo. Ma essendo questo somministrato in piccole dosi deve essere diluito tramite altre sostanze, gli eccipienti, che fondamentalmente compongono la pastiglia. Tutto ciò viene svolto anche all interno della Helsinn. Non è sempre conosciuto il lavoro che si nasconde dietro ai farmaci: tutto inizia con reazioni chimiche, che passano da piccoli laboratori di ricerca a giganteschi reattori di produzione. Siamo rimaste stupite e affascinate dalle enormi dimensioni dei reattori in cui avvengono queste reazioni su larga scala. Infatti normalmente a scuola, nei laboratori di chimica, vediamo reazioni in cui vengono coinvolti piccoli volumi di reagenti. La produzione dei farmaci deve seguire precise fasi. Dapprima la molecola del principio attivo deve essere scoperta (fase 1). In seguito viene eseguito uno studio preclinico sugli animali (fase 2). Quindi si passa alla sperimentazione umana (fase 3). Infine, quando il prodotto è già sul mercato, segue una fase (fase 4) di farmacovigilanza, durante la quale vengono osservati effetti collaterali a lungo termine. Chiaramente il percorso di un farmaco è lungo ed estremamente costoso: infatti su sostanze una sola riesce a concludere questo viaggio con un costo superiore a un miliardo di franchi. Vorremmo riprendere la tematica della sperimentazione sugli animali, che ci ha fatto molto riflettere. Spesso vediamo i chimici come persone a cui non importa assolutamente niente degli animali. Ma è proprio grazie a 10

11 questa pratica che molti farmaci inadatti vengono subito scartati. Farmaci che, se testati su uomini, avrebbero danneggiato molte persone. Ecco perché risulta importante la sperimentazione sui topi. La visita alla Helsinn è stata particolarmente interessante, poiché ci ha permesso di collegare l ambito chimico e farmaceutico a conoscenze più classiche (es. latino), etiche (es. se è giusta la sperimentazione sugli animali), o più attuali (es. ecosostenibilità, smaltimento dei rifiuti). Abbiamo apprezzato la chiarezza delle spiegazioni e la disponibilità delle persone che si sono messe a disposizione per seguirci durante la visita, in particolare il Dottor Luca Fadini e il Dottor Sebastiano Mattei. È stata un occasione per indossare i grembiuli arancioni del mestiere e immergersi in un mondo sconosciuto e, per un attimo, abbiamo avuto l impressione di essere dei piccoli chimici. Purtroppo, per motivi di sicurezza, non abbiamo potuto documentare la visita con fotografie. Così abbiamo cercato alcune immagine in internet, che secondo noi riflettono molto bene l ambiente alla Helsinn. Chiara Scolari & Stefanija Pavlovska 11

12 Visita allo studio di ingegneria Lombardi e all impianto idroelettrico di Ponte Brolla In questa mattinata abbiamo avuto la possibilità di conoscere il mondo dell ingegneria civile un po più dettagliatamente sia dal punto di vista nozionistico, attraverso una presentazione alla Lombardi SA Ingegneri Consulenti, sia da quello più pratico, con la visita della microcentrale idroelettrica situata a Ponte Brolla. 1. Studio di ingegneria Lombardi Grazie ad una presentazione molto ben strutturata, effettuata da quattro ingegneri dello studio, ci sono state illustrate diverse attività e offerte molte informazioni relative a questa ditta. Essa rappresenta un importante realtà lavorativa locale, che gestisce una grande quantità di progetti su scala mondiale. I quattro relatori ci hanno esposto brevemente la sua storia, le maggiori opere eseguite in Ticino (tra cui la galleria Mappo- Morettina, la diga di Contra e la galleria autostradale del San Gottardo), e le più importanti innovazioni sviluppate dal Dr. Ing. Lombardi e da alcuni suoi collaboratori, come per esempio il coefficiente di snellezza delle dighe ad arco e nuovi metodi di calcolo per le gallerie. In seguito ci sono stati illustrati i principali campi di attività dello studio che consistono in: opere idrauliche, opere sotterranee (tra cui Alptransit), studi speciali, conservazione e elettromeccanica. A questo proposito i quattro ingegneri hanno presentato i loro campi di attività e approfondito questi settori attraverso immagini e video di progetti attualmente in corso, che hanno chiarito meglio i concetti introdotti. 2. Impianto idroelettrico di Ponte Brolla Nella seconda parte della mattinata ci siamo spostati a Ponte Brolla, dove abbiamo visitato la microcentrale idroelettrica di proprietà dell AET. Per cominciare ci è stata mostrato l inizio delle condotte forzate, ovvero il punto in cui l acqua, trasportata da Avegno dal canale di adduzione, passa attraverso il dissabbiatore e si immette in esse. I due ingegneri Josef Burri e Nicola Tatti ci hanno spiegato come, a seguito della recente ristrutturazione, l impianto sia meglio inserito nel territorio e come l impatto visivo e ambientale del canale siano stati ridotti. Siamo in seguito scesi nella centrale e abbiamo potuto vedere da vicino generatori, turbine e sistemi di controllo. I nostri due accompagnatori ci hanno poi fornito numerosi dati tecnici sulle due turbine Francis con le relative vasche integrate e sul funzionamento loro e dell impianto in generale. 12

13 3. Conclusione e impressioni Questa giornata ci ha mostrato un ambiente di lavoro decisamente differente da quello degli altri giorni, infatti il mestiere dell ingegnere civile comprende, oltre a una parte teorica che si svolge in un ufficio, anche una parte pratica di direzione del lavoro sul cantiere, al contrario delle altre professioni che abbiamo osservato, che spesso sono legate soltanto a uno dei due aspetti. Abbiamo trovato particolarmente interessante la possibilità di vedere i frutti del lavoro teorico sul territorio, attraverso opere di dimensioni spesso notevoli e durature nel tempo, ed un aspetto che ci ha colpito è la grande specializzazione delle branche dell ingegneria. Questo comporta quindi una grande collaborazione interdisciplinare per qualsiasi tipo di progetto. È stata anche un occasione per conoscere alcune delle persone che gestiscono dei grandi progetti in giro per il mondo. Inoltre è stato interessante sentire brevemente la storia del Dr. Ing. Lombardi (fondatore dello studio di ingegneria), che ci ha colpito per la sua visione e la sua imprenditorialità che gli hanno permesso di creare un azienda di tali dimensioni e importanza. Ringraziamo dunque tutti quelli che hanno contribuito all organizzazione di questa giornata e in particolare un grazie agli ingegneri Francesco Amberg, Andrea Balestra, Alessandro Bugada, Josef Burri e Nicola Tatti. Valerio Facchini, Ezio Bonetti & Alberto Pedrazzini 13

14 Atelier Ponti Durante questo pomeriggio abbiamo avuto l opportunità di approfondire la tematica dell ingegneria strutturale, grazie all ingegnere civile Cristina Zanini che ci ha presentato questa professione, dandoci anche la possibilità di svolgere un lavoro pratico costruendo un piccolo ponte. L ingegneria strutturale si occupa della progettazione delle strutture degli edifici e dei ponti, con l obiettivo di renderli stabili e sicuri. Questa professione è forse meno conosciuta rispetto ad altre, perché il risultato del lavoro è poco visibile, infatti essa si concentra sulla realizzazione dello scheletro delle varie costruzioni. La storia dell ingegneria strutturale si può riassumere in tre tappe principali. La prima, la prudenza, risale alle costruzioni dell antica Roma che non si basavano su dei calcoli o dei ragionamenti scientifici, ma sull esperienza di chi si occupava del progetto. La seconda, la temerarietà, si rifà al Medioevo, periodo nel quale si è alla ricerca di sistemi costruttivi sempre meno onerosi e si punta ad alleggerire le strutture. Infine, a partire dal diciottesimo secolo, si introducono la meccanica e le scienze dei materiali. Proprio in questo periodo nasce la figura dell ingegnere che applica la fisica e la matematica ai suoi progetti. Ai giorni nostri l ingegnere deve svolgere tre lavori principali: il lavoro creativo, che cerca di fornire più soluzioni allo stesso problema; il lavoro analitico, che concerne la componente di calcolo applicata alla meccanica classica di Newton e che oggi è stata notevolmente ridotta grazie all introduzione dell informatica; e il lavoro pratico, che si occupa della realizzazione del progetto allestendo dei piani esecutivi, controllando i costi e dirigendo il lavoro. Durante la progettazione è fondamentale utilizzare i principi di statica: grazie alla seconda legge di Newton (F=mg) si considerano le sollecitazioni a cui è sottoposto un ponte nel momento in cui deve sostenere un carico. La costruzione di modelli tridimensionali al computer facilita questo lavoro. Oggi l ingegneria strutturale dà sempre più importanza alla dimensione creativa e concettuale della progettazione, fornendo più varianti della stessa costruzione. Ovviamente si tengono in considerazione gli aspetti dell esecuzione e dell impatto ambientale. Siccome abbiamo dovuto costruire un piccolo ponte, ecco una breve introduzione al tema. Per la costruzione di un ponte si possono utilizzare diversi materiali, rigidi o elastici. Nel caso di materiali massicci più soggetti a compressione, e quindi ad accorciarsi, si tende a costruire archi o pilastri; le corde o i tiranti, materiali elastici, subiscono una trazione e si allungano, quindi si tende a farli sospendere. In base al tipo di carico si progetta il ponte e si utilizzano tipi di materiale diversi. Finalmente arriva il momento di dare libero sfogo alla nostra fantasia: in un paio d ore dovevamo costruire un ponte largo almeno sei centimetri, con un peso di sessanta grammi, in 14

15 grado di sostenere due chilogrammi e di collegare due banchi distanti sessanta centimetri tra loro. Inizialmente ci siamo trovate un po in difficoltà soprattutto per quanto riguarda l organizzazione: il materiale da utilizzare, il metodo di lavoro e la realizzazione del progetto. Rispettare le condizioni di peso è stata la cosa più impegnativa e solo in pochi ci sono riusciti. Questa attività è stata molto interessante e utile, perché ci ha permesso di capire meglio i ragionamenti che stanno dietro al lavoro di un ingegnere. Ci siamo divertiti nell improvvisarci ingegneri e la prova di carico ci ha permesso di sottoporre il nostro lavoro all indiscusso potere della forza di gravità. Ludovica Romanin & Nice Ceresa 15

16 Laboratorio di Certificazione Fotovoltaica, ISAAC Giovedì mattina ci siamo recati a Lamone presso il Laboratorio di Certificazione Fotovoltaica ISAAC, unico nel suo genere su tutto il territorio svizzero. I due ingegneri Mauro Caccivio e Mauro Bernasocchi ci hanno accolto e, dopo una breve introduzione, ci hanno mostrato l intera struttura. Il fotovoltaico nacque nel 1958, durante la Guerra Fredda (che vide protagonisti la Russia e gli Stati Uniti). Dopo che la Russia lanciò nello spazio, a distanza di un mese, i primi due satelliti, gli Stati Uniti si trovarono di fronte a un problema di tipo propagandistico. Così, nel marzo del 1958, gli USA lanciarono il loro primo satellite nello spazio e poco dopo il secondo. Gli americani, non disponendo di razzi dalla potenza necessaria per mandare in orbita satelliti muniti di batteria, che rendevano l oggetto molto pesante, furono costretti a inventare una nuova tecnologia per alimentare i loro satelliti. A questo scopo fu utilizzata un invenzione del 1954, il pannello fotovoltaico. Questa nuova tecnologia permise un alleggerimento e una durata di vita decisamente più lunga dei satelliti. Infatti quelli russi, essendo alimentati a batteria, funzionavano solamente pochi giorni, mentre quelli americani per più di 6 anni. Dopo questo successo nello spazio, a causa della crisi petrolifera del 1970 il governo americano sperimentò questa tecnologia per fornire energia al posto del petrolio, ma questo progetto fu accantonato dopo poco tempo poiché i prezzi del petrolio diminuirono. Nel 1982 fu installato sul tetto della SUPSI un impianto fotovoltaico collegato alla rete, il primo di questo genere in Europa. Tuttavia il vero boom del fotovoltaico terrestre è avvenuto soltanto qualche anno fa e in particolare a partire dal 2002, infatti da allora il fotovoltaico ha aumentato notevolmente la sua efficienza e la sua durata nel tempo, mentre sono calati i costi. Attualmente la Svizzera possiede molti sbocchi di ricerca in questo campo. Esistono principalmente tre tipi di pannello fotovoltaico: quelli al silicio monocristallino (molto costosi ma con una resa migliore), quelli al silicio policristallino (meno costosi ma con una resa minore) e quelli a film sottile, tra cui quelli al tellururo di cadmio (meno ecologici poiché costituiti da terre rare, più costosi, con una resa minore ma più resistenti al calore). Attualmente i più utilizzati sono i pannelli fotovoltaici costituiti da celle al silicio. Questi pannelli, a differenza di quanto si crede, sono molto ecologici, in quanto non utilizzano materiali tossici, sono facili da smaltire e l energia necessaria per la produzione viene ampiamente recuperata. Nel laboratorio di Lamone viene testata l efficienza e la resistenza nel tempo dei pannelli. I test per l efficienza permettono di verificare se il prodotto è conforme a quanto dichiarato. Visto che i pannelli fotovoltaici funzionano come un enorme LED al contario, questi test vengono realizzati facendo scorrere elettricità nel pannello misurandone l irraggiamento. I test meccanici invece consistono nel mettere alla prova il pannello, simulando 25 anni (la sua durata di vita) di intemperie. Un test meccanico molto importante che viene eseguito è il test di resistenza alla grandine. Il pannello viene preso a cannonate con dei chicchi di grandine di varia dimensione creati sul posto con una tecnica molto particolare. 16

17 I due ingegneri hanno sottolineato più volte come la qualità di un pannello sia fondamentale, non tanto per la sua efficienza momentanea quanto per la sua durata nel tempo, poiché essi dovrebbero essere progettati per un uso superiore ai 25 anni. Abbiamo trovato questa esperienza molto interessante anche perché conoscevamo già l argomento e abbiamo potuto approfondire ulteriormente le nostre conoscenze. Inoltre vivendo in un epoca di rivoluzione della politica energetica è fondamentale essere al corrente delle capacità e delle caratteristiche delle energie rinnovabili, che secondo noi in futuro costituiranno l unica fonte di energia a nostra disposizione. Dobbiamo dire che siamo capitati per caso a dover fare una relazione su questa visita, malgrado ciò ci teniamo a sottolineare come sia stata sicuramente tra le più interessanti, se non la più interessante, della settimana. Ringraziamo Mauro Caccivio e Mauro Bernasocchi per l eccellente guida. Marco Barandun & Loris Garbani Nerini 17

18 Atelier Informatica Giovedì pomeriggio, invece di andare qua e là a spasso per il Ticino, siamo rimasti a scuola. Nell aula di informatica, infatti, ci aspettavano il dottor Alberto Ferrante e l ingegnere Mauro Prevostini, docenti della facoltà di scienze informatiche all USI, per raccontarci come funzionano i sistemi Embedded. Come abbiamo imparato dalla loro presentazione, si tratta di piccoli e semplici computer nascosti in quasi tutti gli oggetti moderni, come ad esempio negli elettrodomestici, nelle macchine fotografiche digitali, nelle automobili e in molti altri. I sistemi Embedded, essendo concepiti per essere installati ovunque, hanno basso costo e per questo sono ridotti all essenziale. Essi hanno, infatti, poca memoria e poca potenza, dunque sono generalmente alimentati da una batteria a basso consumo. Includono dei sensori e degli attuatori: i primi servono a monitorare l ambiente esterno misurando grandezze fisiche, come ad esempio temperatura, accelerazione e luce; i secondi effettuano azioni pratiche come l accensione di un LED oppure di una suoneria. Nella seconda parte del pomeriggio abbiamo quindi messo in pratica i concetti imparati: grazie a un software, Arduino, dovevamo riuscire a programmare una Board in modo da simulare il comportamento di una livella a bolla. La Board, chiamata Esplora, è un sistema Embedded. Essa, tra le altre cose, contiene un accelerometro, un LED e un collegamento USB tramite il quale il computer poteva comunicare con la Board. Ma come trasformare un pezzo di plastica in una livella? Il concetto è semplice: se la placca è ferma l accelerometro misura l accelerazione di gravità che viene poi spartita sui tre assi cartesiani. Dunque Esplora è a livello quando tutta l accelerazione è su un asse cartesiano, mentre gli altri assi non ne hanno. Con degli esercizi progressivi, che ci hanno permesso di prendere confidenza con Arduino, e con l aiuto da parte dei professori quando riscontravamo un problema, siamo infine giunti tutti, bene o male, a creare un programma grazie al quale la nostra Board si accendeva di blu quando era piatta, di rosso quando si trovava in verticale sul lato lungo e di verde quando era in verticale sul lato corto. E non è finita! I prodigi della tecnica ci hanno permesso anche di avere una gradazione progressiva del LED in base all angolazione, in modo da capire quanto mancasse per essere a livello. Tutto ciò ovviamente non senza qualche problema, come nel caso di luci che, invece di essere rosse, diventavano misteriosamente gialle; oppure di LED che lampeggiavano a intermittenza, mentre lo scopo era quello di avere una luce continua; oppure ancora dell insopportabile ronzio prodotto dalle Board di alcuni gruppi che avevano superato loro stessi andando a scoprire anche la funzione dell altoparlante. In conclusione possiamo essere molto soddisfatti del nostro lavoro, dato che siamo riusciti a raggiungere l obiettivo posto dai professori senza avere molta esperienza nel campo della programmazione. È stata un esperienza sicuramente positiva e divertente, che ci ha permesso di imparare molto sul mondo dei software, facendoci capire che effettivamente non vi è nulla di eccessivamente complicato, ma che, con un minimo di razionalità, è possibile eseguire moltissime funzionalità con pochissimo. Inoltre appare chiarissimo come questi apparecchi abbiano delle potenzialità incredibili e quindi meritino un attenzione particolare. Gioele Maddalena & Raffaele Coray 18