Tecnologie verdi per la mitigazione ambientale urbana e del territorio

Transcript

1 Bologna Tecnologie verdi per la mitigazione ambientale urbana e del territorio RITA BARALDI Laboratorio TEMA Technology Environment & Management Mantova, 24 Novembre 2011

2 IBIMET: RICERCA AMBIENTALE Ecofisiologia Analisi strutturale Fisica dell atmosfera Analisi fisiologicabiochimica Micrometeorologia- Meteorologia

3

4

5 EFFETTI DEL VERDE SULLA QUALITÀ DELL ARIA Rimozione inquinanti Riduzione dell isola di calore Emissione di Composti Organici Volatili VOC Temperatura del tardo pomeriggio Rurale Commerciale Residenziale urbano Residenziale sub-urbano Residenziale sub-urbano Città-centro Parco Rurale coltivato POF: Potenziale di formazione dell ozono

6 La concentrazione della CO 2 atmosferica è aumentata del 30% dall inizio della rivoluzione industriale e sta ancora aumentando CO

7 Diapositiva 6 RB1 the natural cycle foresee Baraldi; 14/06/2010

8 La capacità di assorbire CO 2 varia in funzione della luce, temperatura, superficie totale fogliare della pianta, tassi di crescita

9 quantità di CO 2 rimossa ANNUALMENTE 20 Kg di CO 2 /anno 1 ettaro: 5-6 ton/anno CO 2 immagazzinata COME BIOMASSA sotto forma di carbonio ton durante il suo ciclo vitale

10 Sequestro di CO 2 Alto Basso Salix fragilis (salice) Salix caprea Larix deciduous (larice) Chamaeciparis lowsoniana (cipresso) Populus (pioppi) Betula pendula (betulla) Salix alba Malus domestica Fraxinus Prunus laurocerasus Alnus glutinosa Tilia europea Sambucus niger Alnus incana Acer pseudoplatanis Alnus cordata Acer platanoides Quercus rubra Pinus sylvestris Prunus avium Ulmus campestris (olmo) Quercus robur Acer campestris Corynus avellana (nocciolo) Rex acquifolium (agrifoglio) Quercus petrea

11 Certamente specie a crescita rapida, quali il pioppo, massimizzerebbero la rimozione di CO 2 ma solo nel periodo in cui le foglie sono presenti La scelta di conifere consentirebbe una rimozione continua, anche se minore di CO 2 Piante come il cerro, l ulivo o il frassino potrebbero non essere vantaggiose per la rimozione di CO 2, in quanto la crescita delle foglie e della massa legnosa è in queste specie assai modesta e lenta.

13 INQUINAMENTO URBANO Inquinanti gassosi Particolato

14 µm µm µm Particulate matter

15 Annual average PM 10 concentrations observed in selected cities worldwide Air Quality Guidelines, World Health Organization 2006, 39

16 Northern part of Italy covered with smog

17 Bologna Milano Los Angeles London

18 BENZENE, TOLUENE DIOSSINA, FURANI Gli alberi influiscono sulla qualità dell aria in 2 modi OSSIDI DI AZOTO, OZONO ANIDRIDE SOLFOROSA Le piante hanno un fegato verde capace di inattivare i contaminanti organici Direttamente: effettiva rimozione del particolato e degli inquinanti gassosi attraverso le foglie per ASSORBIMENTO STOMI ACCUMULO E DISATTIVAZIONE ADSORBIMENTO CUTICOLA Riducendo l inquinamento da particolato (PM 10 ) da 70 a 20 OSSIDAZIONE microgrammi per metro cubo, le morti METABOLICA correlate alla qualità dell aria possono essere ridotte di circa il 15%. Assorbimento Metabolismo Sequestro Indirettamente: semplicemente agendo come entità fisica (ostacolo) modificano la velocità del vento e la turbolenza influendo quindi sulla concentrazione locale degli inquinanti atmosferici La capacitàmetabolica dipende dal sistema enzimatico che èspecifico per ogni specie Fitorimedio dell aria soluzione per ridurre i rischi per la salute

19 La capacità delle piante di ridurre gli inquinanti dipende dalla Velocità di deposizione e dall Efficienza di cattura degli inquinanti, parametri specifici per ogni specie (Beckett et al., 2000) Pinus nigra Cypress Acer campestris Populus Sorbus intermedia

20 Stewart et al., 2003 Reduction of 140 deaths/year caused by airborne particle PM10 doubling tree number

22 Isoprene Monoterpeni + altri VOC < 5% della CO 2 assimilata CO 2 Legno, foglie suolo (> 95 % della CO 2 assimilata) E ormai noto che una parte della CO 2 assorbita dalle foreste è allocata nella produzione di Composti Organici Volatili (VOC) che vengono reinseriti nell atmosfera

23 α-pinene β-pinene Le piante producono e rilasciano nell aria sostanze organiche volatili (VOC) limonene Le sostanze odorose vengono percepite dall uomo.

24 β-pinene α-pinene limonene..ed anche dagli insetti

25 VOC come MESSAGGERI CHIMICI ATTRATTIVO percepito dagli INSETTI IMPOLLINATORI ma anche repellente e deterrente per INSETTI che sono DANNOSI alle stesse piante

26 Perché i VOC sono importanti per l ambiente? l I VOC modificano le proprietà chimiche e fisiche dell atmosfera Nell atmosfera i BVOC svolgono una duplice azione in funzione della presenza o meno di inquinanti antropogenici. Ambiente naturale Ossidazione NO x = NO + NO2 dei VOC VOC -O 3 Quando gli NOx sono assenti i BVOC puliscono l atmosfera dall ozono

27 Cosa succede in città? In presenza di alte concentrazioni di NOx i VOC iniziano delle reazioni che portano all aumento dell ozono troposferico +O 3 NOx = NO + NO2 VOCs

28 INDICE POF: : POTENZIALE DI FORMAZIONE DELL OZONO POF: B*[(E iso *R iso ) + (E mono *R mono )] B=BIOMASSA FOGLIARE E=TASSO DI EMISSIONE R=REATTIVITA composti emessi Tratto da: Le piante e l inquinamento dell aria. G. Lorenzini e C. Nali. Springer

30 Temperatura del tardo pomeriggio Rurale Commerciale Residenziale Residenziale urbano sub-urbano Residenziale Città-centro Parco Rurale sub-urbano coltivato

31

32

33 Riduzione della temperatura un albero può traspirare fino a 450 litri di acqua al giorno (1000 MJ) Per ogni g di H 2 0 evaporata occorrono 633 cal. Betula pendula Fagus Sistema verde come mitigazione del diret clima ta Riflessa Calore latente (48%) (20%) Fotosintes i (2%) Calore sensibile (20%) Trasmessa (10%) Rn = H+ LE+ G + M Quercus L energia solare incidente viene in gran parte utilizzata dalla vegetazione per la traspirazione e la fotosintesi, favorendo l abbassamento della temperatura dell aria.

34 IBIMET e la Città MISURE IN AMBIENTE URBANO BASOLI SANPIETRINI ACCIOTTOLATO Quasi 3 C di differenza asfalto Basoli in granito

35 In un parco di grandi dimensioni la temperatura può essere più bassa rispetto al centro di 1-3 c. L'impressionante vastitàdel centro urbano Central Park

36 Soluzioni per la qualità dell ambiente urbano: Tetti verdi per mitigare l isola l di calore In Italia nel 2007 la necessità di FRIGORIE ha superato quella delle CALORIE

37

38 Come misuriamo l assorbimento della CO 2 e l emissione di VOC dalle piante?

39 Analizzatore a raggi infrarossi localizzato nella cuvetta PAR= 1000 µmolm -2 s -1 T = 30 C Per ogni specie le misure si effettuano inserendo le foglie nella cuvetta di un sistema portatile di misura della fotosintesi (LI-6400XT) per determinare e l emissione di VOC L attività fotosintetica (CO 2 assorbita)

40 Analisi chimiche nel laboratorio Desorbimento termico Gascromatografia Spetrometria di massa Ion chromatogram

41 Alcuni esempi di piante che possono contribuire a migliorare la qualità dell aria nelle città Migliori Peggiori Fraxinus Betula alnus Acer campestris Larix deciduous Acer platanoides Pinus sylvestris Betula pendula Malus domestica Rex aquifolium Prunus laurocerasus Alnus cordata Ulmus campestris Cypress Sambucus niger Pyrus Aucuparia Alnus incana Platanus occidentalis Crataegus monogyna Prunus avium Corynus avellana Salix fragilis Quercus robur Salix caprea Populus Quercus rubra Quercus petrea Salix alba

42 POTENZIALITA DI ASSORBIMENTO DEGLI INQUINANTI ATMOSFERICI STIMA STUDI ISTOLOGICI STUDI MICROMICRO-MORFOLOGICI OSSERVAZIONE AL MICROSCOPIO OTTICO OSSERVAZIONE AL MICROSCOPIO A SCANSIONE ELETTRONICA STUDIO DELL ANATOMIA FOGLIARE QUANTIFICAZIONE

43 Ogni specie ha una diversa capacità di cattura delle polveri sottili CARATTERISTICHE MACROSCOPICHE POTENZIALE DI CATTURA DEL PARTICOLATO Struttura della pianta CARATTERISTICHE MICROSCOPICHE Struttura della foglia

44 CARATTERISTICHE MICROSCOPICHE PELI SUPERFICIE FOGLIARE MICRO-struttura della foglia RIVESTIMENTI CEROSI SUPERFICIE EPIDERMICA maggiore è la RUGOSITA maggiore è la CATTURA delle polveri ORNAMENTAZIONI CUTICOLLARI

45 DENSITA DEI PELI FOGLIARI Liquidambar styraciflua PARTICOLATO Quercus cerris Parrotia persica Malus domestica Evereste

46 PARTICOLATO MICRO-RUGOSITA DELLE FOGLIE Liriodendron tulipifera Crataegus monogyna Scabrosità cuticolari Parrotia persica Quercus cerris Superficie liscia

47 Esempi di specie che possono aiutare per purificare l aria dalle PM 10 : Platanus Tilia Ulmus Juglans Celtis Fraxinus

48 Amount of particulate matters deposited on leaf surface of 22 tree species Gawronski S. personal communication

49 NORWAY POLAND Gawronski S. personal communication

50 Particulate matter content on leaves of lindenl trees as affected by distance from emition Ujazdowskie Avenue 10 m 20 m 50 m 100 m 200 m 300 m 500 m

51 PIANIFICAZIONE DEL VERDE URBANO Valore estetico Adattabilità all ambiente urbano Qualità dell aria

52 Obiettivo generale: Obiettivo finale: sostenere ed incentivare lo sviluppo e la competitività del settore florovivaistico fornendo elementi innovativi e all avanguardia per una maggiore valorizzazione del marchio di qualità delle piante provenienti da un territorio di eccellenza costruire una banca dati con schede innovative che offrano, assieme alle comuni indicazioni delle caratteristiche botaniche, agronomiche e colturali, informazioni aggiuntive inedite e specifiche sull impatto ambientale che diverse specie in uso nelle città possono causare o subire in funzione delle loro caratteristiche fisiologiche e morfologiche Florovivaismo di qualità per la mitigazione ambientale: primi risultati della ricerca scientifica e prospettive applicative

53 Caratterizzazione dell impatto ambientale di specie vegetali di utilizzo in ambito urbano mediante la stima dell emissione di composti organici volatili (VOC) e dell assorbimento di CO 2 e inquinanti atmosferici Quercus cerris Tilia cordata Prunus avium Malus everest Liquidambar styraciflua Liriodendrum tulipifera Acer platanoides Fraxinus ornus Fraxinus excelsior Carpinus betulus Acer campestre Crataegus monogina Cercis siliquastrum Catalpa bungei Betula pendula Youngii Koelreuteria paniculata Parrotia persica Robinia pseudoacacia Morus alba Pendula Sophora japonica Cedrus deodara Cedrus libani Cupressus sempervirens Ginkgo biloba Tilia platyphyllos Ulmus iberica Ulmus campestris Taxus bacata Celtis australis Platanus acerifolia Platanus orientalis Prunus cerasifera pissardii Sambucus nigra Alnus glutinosa Ligustrum japonica Ligustrum sinensis Photinia red robin Viburnum tinus Laurus nobilis

54 Capacità potenziale di mitigazione ambientale: Bassa SPECIE Acer campestre Acer platanoides Betula pendula youngii Carpinus betulus Catalpa bungeii Crataegus monogyna Cercis siliquastrum Fraxinus excelsior Fraxinua ornus Koelreuteria paniculata Liquidambar styraciflua Liriodendron tulipifera Malus evereste Morus alba pendula Parrotia persica Prunus avium Quercus cerris Robinia pseudoacacia Tilia cordata Sophora japonica ASSORBIMENTO FOGLIARE CO 2 SEQUESTRO E ACCUMULO CO 2 PER PIANTA EMISSIONE DI VOC Media Alta FORMAZIONE POTENZIALE DI OZONO (O 3 ) ASSORBIMENTO DI INQUINANTI GASSOSI CATTURA DI POLVERI

55 Caratteristiche botaniche-agronomiche-colturali

56 Acero campestre Famiglia: Aceraceae Specie: Acer campestre Buona capacità di mitigazione ambientale Assorbimento di CO 2 Formazione potenziale di O 3 Assorbimento potenziale di inquinanti gassosi Potenziale di cattura delle polveri Specie in grado di assorbire e immagazzinare come biomassa fino a 1 tonnellata di CO 2 in 50 anni dall impianto Specie che presenta una bassa emissione di VOC, ed un basso potenziale di formazione di Ozono Elevata capacità di assorbire gli inquinanti gassosi avendo un elevato numero di stomi ed alti valori di conduttanza stomatica Specie con alto potenziale di cattura delle polveri sottili in quanto dotata di foglie pelose su entrambe le superfici.

57 Tiglio selvatico Famiglia: Tiliaceae Specie: Tilia cordata Buona capacità di mitigazione ambientale Assorbimento di CO 2 Formazione potenziale di O 3 Assorbimento potenziale di inquinanti gassosi Potenziale di cattura delle polveri Specie in grado di assorbire e immagazzinare come biomassa fino a 1 tonnellata di CO 2 in 50 anni dall impianto Specie con una bassa emissione di VOC ed un basso potenziale di formazione di Ozono Buona capacitàdi assorbire gli inquinanti gassosi essendo totata di un medio numero di stomi ed alti valori di conduttanza stomatica Specie con alto potenziale di cattura delle polveri sottili in quanto dotata di foglie con superficie rugosa ricoperta di cere a scaglie

58 Olmo comune Famiglia: Ulmaceae Specie: Ulmus minor Ottima capacità di mitigazione ambientale Assorbimento di CO 2 Formazione potenziale di O 3 Assorbimento potenziale di inquinanti gassosi Potenziale di cattura delle polveri Specie in grado di assorbire e immagazzinare come biomassa fino a 2,1 tonnellata di CO 2 in 50 anni dall impianto Specie a bassa emissione di VOC e basso potenziale di formazione di Ozono Ottima capacità di assorbire gli inquinanti gassosi avendo un elevatissimo numero di stomi ed alti valori di conduttanza stomatica Specie con alto potenziale di cattura delle polveri sottili in quanto dotata di foglie con superficie rugosa e peli semplici su entrambe le superfici.

59 Mirabolano Famiglia: Rosaceae Specie: Prunus cerasifera pissardii Media capacità di mitigazione ambientale Assorbimento di CO 2 Formazione potenziale di O 3 Assorbimento potenziale di inquinanti gassosi Potenziale di cattura delle polveri Specie in grado di assorbire e immagazzinare come biomassa fino a 0,4 tonnellata di CO 2 in 50 anni dall impianto Specie che presenta una bassa emissione di VOC, ed un basso potenziale di formazione di Ozono Buona capacitàdi assorbire gli inquinanti gassosi avendo un elevato numero di stomi ed alti valori di conduttanza stomatica Specie con buon potenziale di cattura delle polveri sottili in quanto dotata di foglie con una superficie profondamente rugosa e peli semplici anche se radi su entrambe le pagine

60 Alcune tipologie di alberi

61 Mitigazione CO 2 atmosferica Acer platanoides Tilia cordata Betula pendula youngii Tilia cordata CO 2 Ozono

62 Mitigazione Inquinanti atmosferici Malus evereste Quercus cerris Parrotia persica gas polveri Ozono

63 Nella progettazione di aree verdi occorrerà valutare l associazione migliore tra le specie in funzione delle caratteristiche ecofisiologiche delle piante e dell ambiente in cui si debbono inserire RICORDANDOSI CHE ALCUNE SPECIE SONO PIU TOLLERANTI DI ALTRE ALL INQUINAMENTO ATMOSFERICO GLI ALBERI CHE FANNO STARNUTIRE

64 Un giardino pubblico per ridurre le PM 10 : IBIMET ai Giardini Margherita 26 ha di Tigli, Querce,Tassi,Cedri, Platani, Pini, Ippocastani, Magnolie

65 EFFETTO DI UN GIARDINO PUBBLICO SUI PM10 µg m -1 0 to to to to to to

66 MODELLISTICA ECOFISIOLOGICA UFORE. "Urban Forest Effects" STRATUM (Street Tree Resource Analysis Tool for Urban-Forest Managers) dai dati di un censimento, la struttura del popolamento in esame (disposizione, composizione, copertura), consentono di QUANTIFICARE i benefici ambientali ed economici derivanti dalla mitigazione da parte delle piante. Forest Service dell USDA-USA

67 Parco Ducale (22 ha) Tree number (4975) Species Diameter Tilia spp Acer campestris Ulmus minor Aesculus hippocastanum cm cm

68 COMPENSAZIONE ANNUALE DEL PARCO DUCALE + uso auto giornaliero (= 1,10 t CO 2 ) emette in totale 1,1 t CO 2 1 auto emette 110g CO 2 / km uso giornaliero = km / anno CO 2 sequestrata: 160 t/anno 145 NO 2 : 100 Kg/anno 20 SO 2 : 83 Kg/anno 18 PM 10 : 228 Kg/anno 2200

69 GAIA: Green Areas Inner-city Agreement GAIA è un progetto finanziato dal Fondo europeo LIFE+09 coordinato dal Comune di Bologna in cui IBIMET-BO BO è un partner. L obiettivo L è di ridurre le emissioni di gas serra e di migliorare la qualità dell aria attraverso la realizzazione di una partnership fra comune e imprese per la piantumazione di nuovi alberi sul territorio comunale. Il percorso di sostenibilità ambientale prevede: Assorbimento della CO 2 miglioramento della qualità dell aria grazie all assorbimento assorbimento degli inquinanti e mitigazione dell effetto effetto «isola di calore» Valutazione della internazionalizzazione e applicabilità dei risultati: European Dissimination Referee Group (EDGR): Prof Stanislaw Gawronsky Warsaw University of Life Science, Faculty of Horticulture and Landscape e Architecture

70 Progetto GAIA: l idea di fondo Il progetto GAIA nasce dall idea di coinvolgere le imprese del territorio con lo scopo di compensare parte delle loro emissioni di gas serra grazie alla piantagione 3000 alberi di nuovi alberi sul territorio devono essere piantati entro la fine del progetto (30 aprile 2013) CO 2 I benefici dell intervento sono quindi rivolti al miglioramento della qualità della vita della comunità locale. 69

71 1. Palazzo d Accursio L intervento consiste nella ripavimentazione e piantagione di 15 alberi nel cortile del Palazzo d Accursio, nell intento di trasformarlo in un luogo polivalente aperto e fruibile dai cittadini anche alla sera. La proposta di intervento per il Comitato Promotore prevede due opzioni: la prima il contributo a realizzare parte dell'intervento contribuendo all'acquisto dei 15 alberi e delle fioriere entro cui verranno disposti; la seconda l'acquisto delle sole piante. Il costo totale dell intervento di riqualificazione del cortile è di circa di cui ca saranno finanziati dalla Fondazione Rusconi e i rimanenti non sono ancora stati finanziati. Di qui la proposta al Gruppo Promotore di partecipare al progetto, co-finanziando tutto o parte del rimanente investimento.

72 2. Villa Angeletti Il Parco pubblico di Villa Angeletti è un area verde del Comune di Bologna, si sviluppa per circa 8,5 ettari lungo la via Carracci, sulla sponda destra del canale Navile, e ospita una lunga fascia di vegetazione naturale, già utilizzata per didattica naturalistica e sede di numerosi eventi, concerti e manifestazioni. L intervento si realizzerebbe in alcune zone del parco non ancora piantumate non interferendo sull'assetto paesaggistico del parco ma potenziandone la fruibilità. L'intervento prevede quattro lotti distinti che possono essere realizzati in toto o soltanto in parte.

73 3. Area industriale Roveri La grande zona industriale delle Roveri, di recente completamento dopo un lungo processo di formazione, ricopre una vasta area del quartiere S. Donato. L intervento si identifica quindi con una doppia valenza, ambientale e sociale, di riqualificazione di una zona caratterizzata da un forte impatto antropico.

74 FORESTA URBANA Vegetazione arborea presente in un territorio urbano e nella fascia periurbana caratterizzata non solo dai parchi urbani ma anche da tutte le aree verdi continue, e da quella vegetazione che adorna viali, piccoli giardini pubblici e privati è caratterizzata da un intrinseca FRAMMENTAZIONE: piccole aree verdi isolate che dipende non solo dalle caratteristiche climatiche e geo-morfologiche della zona in cui si inserisce ma anche dal background storico e socio-economico della città stessa. è caratterizzata da un intrinseca VARIABILITA di SPECIE (autoctone vs esotiche) e di ETA (giovani vs adulti-vecchi)

75 FORESTA URBANA FUNZIONI: potenziale fonte di SERVIZI ecosystem service SOCIALE Derivanti da un uso ludico e ricreativo che viene fatto degli spazi verdi urbani: miglioramento della qualità della vita ORNAMENTALE/ESTETICO Le piante rappresentano dei veri e propri ELEMENTI ARCHITETTONICI ( landmarks del paesaggio ) nel disegno della città Valorizzano i panorami Forniscono privacy Nascondono visioni sgradevoli etc.. BIODIVERSITA una progettazione oculata dei giardini, arboreti, parchi urbani e periurbani è indispensabile per il mantenimento di sufficiente diversità biologica non solo vegetale ma anche animale (insetti, fauna avicola, piccoli mammiferi, etc..)

76 " For a more human architecture in harmony with nature " Friedensreich Hundertwasser (1928/2000) " La contaminazione perfetta Residential building Darmstadt (Austria, 2000)

77 La casa di Hundertwasser a Vienna Il complesso di case realizzato secondo l'idea e con la supervisione di Friedensreich Hundertwasser a Vienna è uno straordinario esempio di edilizia popolare. Le facciate si presentano in vivaci tinte colorate. I tanti alberi sui tetti creano un'armonia tra casa e natura. Ognuno dei 52 appartamenti è diverso e ha accesso a una piccola area verde. Rogner Bad Blumau, struttura termale "inventata" da Friedensreich Hundertwasser, incastonata tra i prati verdi che esplode in un tripudio di colori e di forme inusuali e sorprendenti (Austria occidentale, vicino a Graz)

78 I giardini verticali sono un frammento di natura concentrata, contribuiscono a migliorare la qualità ambientale e ad aumentare la biodiversità delle città. Ogni giardino attira l'attenzione col suo colore, con la sua freschezza e con il contrasto con altri elementi urbani. La loro presenza genera una copertura mediatica al di là dell'insegna pubblicitaria. L'integrazione di erbe locali e piante aromatiche nei giardini verticali possono cambiare completamente la percezione dell'ambiente di una particolare zona della città. In eventi come la Battalla verde, i giardini urbani possono essere associati alla creazione di giardini verticali. Nelle grandi città come Madrid o Barcellona, i giardini verticali sono l'elemento necessario per creare aree naturali in luoghi con spazi molto limitati.

79 Il più grande progetto al mondo di Green Roof è localizzato a Boadilla del Monte, località a 1,5 Km da Madrid e situato sul tetto di una banca

80 California Academy of Sciences in San Francisco Renzo Piano

81 California Accademia della Scienza in San Francisco Renzo Piano INTERNO

82 Il giardino dell'hotel ecologico 4 stelle a Vienna Musée du Quai Branly, Parigi Hotel Athenaeum, Londra

83 LE PIANTE NON INQUINANO cipossonoaiutare a trovare risposte economiche eco-compatibili ma i loro benefici ambientali non possono essere considerati una panacea in grado di risolvere tutti i problemi delle nostre città,. GRAZIE PER L ATTENZIONE r.baraldi@ibimet.cnr.it E indispensabile affiancare politiche di riduzione dell inquinamento per conseguire effettivi benefici sulla nostra salute e, di conseguenza, sulla vivibilità delle nostre città.