Arduino. settori produttivi. gianni

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1 gianni Arduino settori produttivi TecnoBOOK per lo studente Libro sfogliabile interattivo con di processi oltre 40 video produttivi LIBRO MISTO Testi informativi di argomento Tecnologico per la preparazione alla Prova INVALSI di Italiano Obiettivi declinati in Conoscenze, Abilità e Competenze Percorso D.S.A. Espansioni e attività online Lezioni per la L.I.M.

2 costituisce un progetto integrato di libro cartaceo e libro multimediale. Il libro cartaceo è corredato dal, lo sfoglialibro interattivo utilizzabile sul PC per lo studio a casa e sulla L.I.M. durante le lezioni in classe. Il è arricchito dalle seguenti attivazioni, segnalate anche nell indice del volume: mappa Mappa attiva in apertura di ogni Unità. aripasso guid to Ripasso guidato attivo al termine di ogni Unità, redatto in carattere tipografi co ad alta leggibilità. sintesi audio DSA Audio della sintesi di Unità, letto in modalità D.S.A. video Video di processi produttivi reali. drag & drop Esercizi di trascinamento relativi ai disegni e alle mappe concettuali. lettura ABC Approfondimenti in pdf.

3 gianni Arduino settori produttivi

4 Progetto e coordinamento redazionale Mariangela Griffa Redazione Mariangela Griffa, Stefania Faiello Coordinamento multimediale Raffaella Perinetti Redazione multimediale Martina Beccherle Progetto grafico e copertina Gandini & Rendina (Milano) Impaginazione Elena De Bernardin (Lattes), Q-Art Illustrazioni Tiziano Perotto, Daniele Chirico, Rino Zanchetta, Gianfranco Spione Ricerca iconografica Liliana Maiorano, Edit3000 Coordinamento prestampa Gianni Dusio Referenze iconografiche Archivio Lattes, istockphoto, Fotolia, Tipsimages, Shutterstock I diritti di traduzione, di memorizzazione elettronica, di riproduzione e di adattamento totale o parziale con qualsiasi mezzo (compresi i microfilm e le copie fotostatiche) sono riservati per tutti i paesi. Le fotocopie per uso personale del lettore possono essere effettuate nei limiti del 15% di ciascun volume/fascicolo di periodico dietro pagamento alla SIAE del compenso previsto dall art. 68, commi 4 e 5, della legge 22 aprile 1941 n Le riproduzioni effettuate per finalità di carattere professionale, economico o commerciale o comunque per uso diverso da quello personale possono essere effettuate a seguito di specifica autorizzazione rilasciata da: AIDRO Corso di Porta Romana,108 - Milano [email protected] sito web: Per i casi in cui non è stato possibile ottenere il permesso di riproduzione, a causa della difficoltà di rintracciare chi potesse darlo, si è notificato all Ufficio della proprietà letteraria, artistica e scientifica che l importo del compenso è a disposizione degli aventi diritto. Le immagini del testo (disegni e/o fotografie) che rappresentano marchi o prodotti presenti sul mercato hanno un valore puramente didattico di esemplificazione. Questo volume è stato realizzato tenendo conto di quanto stabilito dal D.M. n. 547 del 07/12/1999 ( Gazzetta Ufficiale - Serie speciale n. 51 del 02/03/2000) circa le norme avvertenze tecniche per la compilazione dei libri di testo per la scuola dell obbligo. Nomi e marchi citati sono generalmente depositati o registrati dalle rispettive case produttrici. Video concessi dalle seguenti aziende: Abbadia Ardenga, Alenia Aeronautica SpA, Amiat SpA, Archivio Tipografico Torino, Burgo Group SpA, Centrale del latte di Torino, CRF-Fiat Powertrain, FIAT SpA, Hydrodata SpA, Italdesign Giugiaro, Maira SpA, Olivotto Ferrè SpA, Politecnico di Torino, Regione Piemonte, Scuola cartaria San Zeno, Velux Italia SpA. Video realizzati a cura della casa Editrice con la collaborazione di: Alpha Meccanica, Boglietti SpA, Finissaggio e Tintoria Ferraris SpA, Fratelli Piacenza SpA, GV Edilizia srl, Hydrodata SpA, Italfil SpA, Maira SpA, Pettinatura di Verrone SpA, Società Agricola Fratelli Villosio S.S., Vincenzo Bona SpA Riprese Salvatore Cascone Montaggio Piergiuseppe Molinar [email protected] Proprietà letteraria riservata 2012 S. Lattes & C. Editori SpA - Torino Prima edizione 2012 Stampato in Italia - Printed in Italy per conto della casa editrice da Vincenzo Bona SpA - Torino ristampa anno

5 Indice mappa ripasso guidato drag & drop video online sintesi audio DSA Area 1 Risorse della Terra Materiali e risorse Le risorse naturali Il ciclo vitale dei materiali L acqua e l aria L acqua: una risorsa limitata L aria I minerali La classificazione dei minerali La disponibilità dei minerali Un nuovo modello di sviluppo Lo sviluppo improprio Lo sviluppo sostenibile V erifiche Area 2 Tecnologia dei materiali Il legno Legno, legna, legname Le caratteristiche dei legnami I pannelli di legno trasformato La carta Le materie prime per fare la carta La preparazione della pasta La fabbricazione della carta I tipi di carta I metalli La classificazione degli elementi Il ferro e le sue leghe L alluminio Il rame Altri metalli La lavorazione dei metalli I materiali da costruzione Le pietre naturali I materiali artificiali I materiali leganti da costruzione Il vetro Le materie plastiche Le resine sintetiche Gli impieghi della plastica Le gomme Le fibre tessili Cosa sono le fibre tessili La filatura La tessitura Il finissaggio La confezione dei vestiti III

6 Indice mappa ripasso guidato drag & drop video online sintesi audio DSA 7 Le pelli La materia prima La concia I nuovi materiali I metalli e le leghe speciali I polimeri avanzati I materiali ceramici avanzati I materiali compositi Il riciclo dei materiali I rifiuti come risorsa L utilizzo dei rifiuti La carta Il vetro La plastica I contenitori di alluminio e di acciaio I rifiuti organici Il legno I rottami ferrosi I pneumatici Le batterie Gli oli lubrificanti Le apparecchiature elettriche ed elettroniche V erifiche Area 3 Tecnologia agraria L agricoltura L origine dell agricoltura L influenza del clima sulla vegetazione Il terreno agrario Le tecniche agronomiche Le lavorazioni del terreno Le macchine agricole La bonifica La sistemazione della superficie dei terreni L irrigazione La concimazione L avvicendamento e la rotazione La riproduzione delle piante Il controllo delle piante infestanti Le colture protette I prodotti agricoli I cereali Gli ortaggi Gli alberi da frutto La floricoltura La selvicoltura Il bosco La selvicoltura industriale IV

7 Indice mappa ripasso guidato drag & drop video online sintesi audio DSA 5 L allevamento del bestiame I tipi di allevamento Foraggi e mangimi Cenni sugli allevamenti Agricoltura biologica e OGM I princìpi dell agricoltura biologica Gli Organismi Geneticamente Modificati (OGM) V erifiche Area 4 Tecnologie alimentari - Educazione alimentare Le tecnologie alimentari I derivati del frumento La lavorazione del riso L estrazione dello zucchero di barbabietola L industria olearia L industria del latte e dei suoi derivati La carne e i suoi derivati La pesca La classificazione dei prodotti della pesca I metodi di pesca L acquacoltura L industria del pesce Le bevande L acqua Il vino La birra Le bevande nervine Le bibite e i succhi di frutta Le etichette La lettura delle etichette La conservazione degli alimenti I metodi di conservazione La conservazione con il freddo La conservazione per mezzo del calore La conservazione per rimozione dell acqua I metodi chimici naturali I conservanti chimici artificiali La conservazione domestica dei cibi L educazione alimentare La funzione degli alimenti I princìpi alimentari o nutrienti Il fabbisogno energetico La piramide degli alimenti La dieta mediterranea L obesità V erifiche V

8 Indice mappa ripasso guidato drag & drop video online Area 5 Territorio, città, abitazione sintesi audio DSA 1 Il territorio e le sue risorse Cos è un territorio Il territorio abitato Il Piano Regolatore Generale (P.R.G.) Sotto la città Una città a misura d uomo Le tecniche di costruzione La resistenza delle strutture Breve storia delle tecniche di costruzione La casa Le case non sono tutte uguali La progettazione La costruzione La costruzione in zone sismiche Le barriere architettoniche nell abitazione Gli impianti dell abitazione L appartamento Cos è l appartamento L organizzazione dell appartamento Gli arredi Antropometria, ergonomia, domotica La bioarchitettura V erifiche Area 6 Meccanica e macchine Introduzione alle macchine Cosa fanno le macchine Le macchine e le forze Statica, Cinematica, Dinamica Le forze Le macchine semplici La leva Il piano inclinato La ruota Energia alle macchine Energia che si trasferisce e si trasforma La classificazione delle macchine Le macchine motrici Mulini ad acqua e mulini a vento La macchina a vapore I motori a scoppio Il motore a turbofan La turbina a vapore Le turbine idrauliche Gli organi di trasmissione I vari tipi di trasmissione La trasmissione diretta La trasmissione attraverso organi flessibili La trasmissione attraverso organi rigidi VI

9 Indice mappa ripasso guidato drag & drop video online sintesi audio DSA 6 Controllo e automazione Gli impieghi dell automazione Il funzionamento dei controlli automatici L automazione industriale L automazione negli edifici L automazione nei mezzi di trasporto V erifiche Area 7 Tecnologia dei trasporti Il sistema trasporti Cosa si intende per sistema trasporti La situazione in Italia Le aree urbane Il trasporto stradale La rete viaria I veicoli su gomma Il trasporto ferroviario Le caratteristiche del trasporto ferroviario Le linee ferroviarie Le stazioni Il trasporto navale Le caratteristiche del trasporto navale I porti Le navi da trasporto Le navi passeggeri Il trasporto aereo Le caratteristiche del trasporto aereo Le aerovie Gli aeroporti Gli aeroplani L elicottero V erifiche Area 8 Energia Le fonti di energia Cos è l energia Risorse energetiche esauribili e risorse rinnovabili I combustibili La classificazione dei combustibili La legna da ardere I carboni fossili Il petrolio Il gas naturale o metano Le centrali termoelettriche e a turbogas L energia nucleare Cos è l energia nucleare La fissione nucleare VII

10 Indice 3.3 Le centrali elettronucleari La fusione nucleare mappa ripasso guidato sintesi audio DSA drag & drop video online 4 L energia idroelettrica Le centrali idroelettriche Le centrali idroelettriche di pompaggio L energia geotermica Le centrali geotermoelettriche L energia solare Le caratteristiche dell energia solare La produzione di calore a basse temperature La produzione di calore ad alta temperatura La conversione fotovoltaica L energia del vento I generatori eolici Energia dall oceano Energia dalle onde Energia dalle maree Energia termica dall oceano (OTEC) Biomasse, biogas, biocombustibili Energia dalle biomasse Energia dai biogas Energia dai biocarburanti Energia dai rifiuti L utilizzo dei rifiuti L idrogeno L idrogeno come vettore di energia La cella a combustibile (fuel cell) Energia: che fare? Le fonti d energia: i pro e i contro V erifiche Area 9 Energia elettrica L elettricità Le caratteristiche dell energia elettrica Cos è l elettricità Tensione e corrente elettrica Le leggi fondamentali dell elettrotecnica Il collegamento in parallelo e il collegamento in serie Pile e accumulatori Magnetismo e macchine elettriche Le proprietà delle calamite Elettrocalamite e induzione elettromagnetica La corrente alternata e il trasformatore L impianto elettrico domestico Struttura e componenti Gli apparecchi di illuminazione Gli elettrodomestici VIII

11 Indice mappa ripasso guidato drag & drop video online 4 Sicurezza e risparmio nell uso dell elettricità Il pericolo elettrico Il risparmio negli apparecchi elettrodomestici L etichetta energetica sintesi audio DSA 5 Elementi di elettronica Le applicazioni dell elettronica I componenti elettronici I trasduttori V erifiche Area 10 Telecomunicazioni I mezzi di trasmissione Cavi metallici e cavi a fibre ottiche Le onde radio La rete telefonica Il telefono La telefonia mobile Radio e televisione La radio La televisione Radioaiuti alla navigazione Informatica e computer Cosa vuol dire informatica Cos è un computer I tipi di computer Le reti di computer Il Personal Computer Il Software La rete Internet Cos è la rete Internet Il Web Altri servizi Internet V erifiche Area 11 Tecnologie per la salute Tecnologie per la salute La bioingegneria Gli esami grafici La diagnosi per immagini L Endoscopia L ingegneria dei tessuti I trattamenti chirurgici Organi artificiali e protesi V erifiche IX

12 Indice mappa ripasso guidato drag & drop video online Area 12 Economia e lavoro sintesi audio DSA 1 Le basi dell economia I bisogni umani I beni economici e i servizi Il patrimonio e il reddito I soggetti economici e le loro relazioni I fattori della produzione I soggetti della produzione: le imprese Prodotto e reddito nazionale Consumo, risparmio, investimento Il mercato La moneta, la Banca e la Borsa La moneta La Banca La Borsa valori L economia globale Il commercio senza barriere Le Organizzazioni internazionali La globalizzazione Sviluppo economico e ambiente Il mondo del lavoro La forza-lavoro Lavoratori dipendenti e lavoratori autonomi Il mercato del lavoro La disoccupazione Il lavoro degli immigrati Una nuova organizzazione del lavoro I Servizi per l impiego Il contratto di lavoro Le tipologie del contratto di lavoro L orario di lavoro La retribuzione La perdita del lavoro La previdenza e l assistenza V erifiche X

13 PREREQUISITI Possedere conoscenze scientifiche elementari relative al mondo che ci circonda Conoscere i princìpi fondamentali dell ecologia Saper leggere tabelle e schemi grafici CONOSCENZE Conoscere e classificare le risorse Conoscere il ciclo vitale dei materiali Conoscere le caratteristiche dell acqua e dell aria Conoscere le cause dell inquinamento dei fiumi, dei laghi e dei mari Conoscere le cause dell effetto serra e del buco dell ozono e le conseguenze sull ambiente Conoscere le caratteristiche dello sviluppo sostenibile ABILITÀ Classificare le risorse Descrivere il ciclo dell acqua Saper classificare i minerali in metalliferi, da costruzione e per la produzione di energia COMPETENZE Adottare un comportamento responsabile nell utilizzo delle risorse, in particolare dell acqua online Tecnobook DSA ONLINE Ricerche guidate su: L acqua e le organizzazioni internazionali L acqua di casa TECNOBOOK Mappa iniziale e ripasso guidato finale per ogni unità Drag&Drop di ogni tavola illustrata Pop-up con contenuti extra Video di processi produttivi reali: Il sistema di monitoraggio e controllo delle acque fluviali del Piemonte Ristrutturazione e impianto di controllo di una diga D.S.A. Mappa di ogni unità Lettura sintesi

14 1 mappa Materiali e risorse 1 1 Le risorse naturali La Terra è simile a un astronave che viaggia nello spazio. La nostra astronave è molto affollata: miliardi di persone ci vivono, producono e consumano. Inoltre ospita altri compagni di viaggio, appartenenti al regno vegetale e animale, e anch essi hanno il diritto di viverci e di non scomparire. Sul pianeta esistono abbondanti risorse di cibo, di acqua, di aria, di materiali e di energia. Ma... per quanto abbondanti possano sembrare le risorse a disposizione sulla Terra, queste non sono infinite e dobbiamo imparare a utilizzarle senza sprechi. 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 (si pensi all acqua e all aria, o alla legna che si può bruciare), altre devono essere trasformate (l acciaio non si trova in natura, ma si ricava dai minerali che contengono il ferro). Dobbiamo poi considerare che alcune risorse si possono riprodurre, mentre altre, una volta consumate, non si riproducono più. Le risorse rinnovabili sono quelle che si possono riprodurre, ad esempio le risorse del regno vegetale e animale come i prodotti forestali (legname), quelli agricoli (cereali, cotone, ecc.), quelli di origine animale (carni, pesci, lana, seta, ecc. ). Ma per questi materiali esiste pur sempre un limite che deriva dalla superficie di terreno disponibile e dal ciclo naturale di crescita. Anche alcune forme di energia sono rinnovabili: ad esempio l energia solare, quella del vento, quella idroelettrica. In più Distribuzione e durata delle risorse La distribuzione delle risorse sulla Terra non è omogenea. I Paesi più ricchi hanno a loro disposizione molte più risorse di quelli poveri, e questo non perché siano stati più favoriti dalla natura, ma perché hanno il denaro necessario per comprare quelle risorse che a loro mancano. Pensiamo, ad esempio, al petrolio e al metano: il nostro Paese li importa quasi tutti dall estero. Da quanto detto, risulta anche chiaramente che le risorse naturali disponibili sulla Terra non sono infinite, ma sono certamente limitate. Ci possiamo chiedere quando incominceremo a sentire la loro mancanza. La risposta è molto difficile. Il consumo delle risorse non è prevedibile con esattezza perché dipende dallo sviluppo economico dei vari Paesi, dalla loro capacità industriale, dai consumi privati. In questi ultimi anni abbiamo assistito alla grande crescita economica di Paesi come la Cina, l India o il Brasile: nel futuro, altri Paesi oggi ancora molto poveri inizieranno a produrre di più, e quindi anche a consumare di più. Per quanto riguarda il futuro, le opinioni degli esperti sono molto discordi. I pessimisti pensano che a breve termine (alcune decine di anni) vi sarà una gravissima crisi mondiale per l esaurimento delle principali materie prime, soprattutto energetiche (come il petrolio). Gli ottimisti pensano che la durata delle risorse sarà molto più lunga, perché si troveranno nuovi giacimenti e perché il progresso tecnologico renderà possibile lo sfruttamento di risorse che, oggi, non possono essere sfruttate (come l energia ottenuta dalla fusione nucleare controllata). In ogni caso, qualunque sia l opinione sulla loro durata, rimane fermo un punto: le risorse sono limitate. Perciò è preciso dovere delle generazioni attuali fare buon uso di queste risorse per non compromettere l avvenire delle generazioni future. 2

15 Risorse della Terra energia idroelettrica miniera di minerali cava di estrazione carbone uranio 1 legname energia del vento petrolio fibre tessili naturali metano coltivazioni allevamento del bestiame energia solare pesca Le risorse rinnovabili (in colore blu) e le risorse non rinnovabili (in colore rosso). popolazione 25% 75% Le risorse non rinnovabili sono quelle che, una volta consumate, non si possono più riprodurre, ad esempio 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. 1 2 Il ciclo vitale dei materiali risorse 80% 20% I Paesi ricchi consumano molte più risorse dei Paesi poveri: oggi, circa il 25% della popolazione della Terra (quella che vive nei Paesi sviluppati) consuma più dell 80% delle risorse, mentre la restante parte, pari al 75% della popolazione (quella che vive nei Paesi poveri), ha a disposizione soltanto il restante 20% delle risorse. Le materie prime che si trovano in natura, tranne pochissime eccezioni, non sono immediatamente utilizzabili per la costruzione degli oggetti, ma devono subire una prima serie di trasformazioni per diventare materiali semilavorati. Dai materiali semilavorati, con una successiva serie di lavorazioni, si ottengono gli oggetti finiti. Ad esempio, dal legno si ottengono le tavole che serviranno per costruire un armadio; dal minerale di ferro, attraverso complessi processi metallurgici, si ottiene l acciaio che servirà per costruire la carrozzeria di un automobile, e così via. L oggetto finito viene utilizzato per un certo tempo, più o meno lungo. Ad esempio, un giornale quotidiano avrà una vita brevissima (un giorno o poco più), mentre un automobile può rimanere in circolazione per diversi anni. Ma, in ogni caso, presto o tardi, ogni prodotto industriale è destinato a diventare un r ifi u t o. 3

16 1 Glossario riciclaggio Recupero di sostanze o materiali di scarto o di rifiuto riutilizzabili in un nuovo ciclo produttivo. In una società come la nostra, dove il consumo è una norma, lo smaltimento dei rifuti è diventato uno dei più gravi problemi da risolvere, e non solo perché è causa di inquinamento ambientale, ma anche per lo spreco di nuovi materiali e di energia necessaria per produrli. Vedremo come da un certo tipo di rifuti sia possibile ricavare nuova energia. Per altri prodotti di scarto è possibile un riutilizzo attraverso il riciclaggio. aripasso guid drag & drop to sintesi audio DSA 1 Estrazione mineraria 7 Rifiuti da riciclare 2 Raffinazione 3 Produzione semilavorati 6 Oggetti vecchi Il ciclo vitale dei materiali. Qualunque materiale dopo essere stato utilizzato per la fabbricazione di oggetti è destinato a diventare un rifuto. Molti di essi possono essere riciclati e riutilizzati. Al centro dello schema, il simbolo internazionale del riciclo. minitest 1. Quali sono le risorse rinnovabili? 2. Cosa sono le risorse esauribili? 3. Quando le risorse diventano materie prime? 4. Quali limiti esistono per le risorse rinnovabili? 5. Cosa sono i materiali semilavorati? 6. Cosa è possibile fare con i rifiuti? 7. Di cosa si occupa la tecnologia? 4 Oggetti finiti Tecnologia e Ambiente 5 Funzionamento degli oggetti Una grave forma di reato: contro l ambiente Il termine tecnologia deriva dal greco tekhnologhia, che significa letteralmente discorso sull arte, dove con arte si intende il saper fare. La tecnologia si occupa dello studio dei materiali, dei procedimenti, delle macchine e delle attrezzature necessarie per la trasformazione di una data materia prima in un prodotto industriale, partendo dai principi della scienza, per arrivare alla tecnica, che invece si occupa in modo specifico delle modalità pratiche della lavorazione. Avremo quindi molte tecnologie: meccanica, tessile, chimica, alimentare, dei trasporti, delle costruzioni, ecc. La trasformazione tecnologica delle materie prime in prodotti industriali provoca spesso danni ambientali tanto facili da produrre e, allo stesso tempo, molto difficili da riparare. La tecnologia, oggi, deve allearsi alla scienza e contribuire a prevenire i reati contro l ambiente, perché continuando a sfruttare indiscriminatamente le risorse naturali, un giorno potrebbe non esserci più niente da risanare. 4

17 2 mappa L acqua e l aria 2 1 L acqua: una risorsa limitata L acqua e l aria sono risorse naturali ritenute, fino a pochi anni fa, inesauribili. In effetti, le quantità di acqua e di aria presenti sulla Terra sembrano molto grandi. Ma se consideriamo la qualità di queste risorse indispensabili alla vita, vengono in evidenza i gravi problemi legati alla loro conservazione. video acqua salata 97,5% acqua dolce 2,5% non disponibile 69,5% acqua totale 1386 km 3 disponibile 30,5% La quantità di acqua dolce sulla superfcie della Terra è una risorsa fssa e limitata: ne deriva che, con la crescita della popolazione mondiale e delle esigenze delle persone, sarà disponibile sempre meno acqua per ciascun individuo (procapite). Si prevede che entro il 2050 più di 4 miliardi di persone (quasi la metà della popolazione mondiale) vivranno in Paesi con una mancanza cronica di acqua. La mancanza di acqua comporta una serie di gravi problemi: non c è acqua a suffcienza per far crescere i raccolti e per allevare il bestiame; occorrono faticosi viaggi per trasportare l acqua da pompe e sorgenti verso le abitazioni; per lavarsi e persino per bere si utilizza acqua non pulita; persone molto povere devono spendere una parte del loro misero reddito per acquistare l acqua; la scarsità d acqua e l utilizzo di acqua sporca sono una delle ragioni per le quali tante persone si ammalano e muoiono, soprattutto bambini. Il volume d acqua Il volume d acqua presente sul pianeta non cambia. La quasi totalità (97,5%) è acqua salata, contenuta negli oceani, nei mari, nei laghi salati. Il restante (2,5%) è acqua dolce ma, di questa, più dei due terzi non sono disponibili per l utilizzo perché sono contenuti all interno di ghiacciai, nevai e permafrost. Glossario permafrost Suolo dei climi freddi, sempre gelato anche in profondità. 5

18 1 Glossario falde acquifere freatiche L insieme delle acque che imbevono uno strato di roccia permeabile. In più 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. Le acque freatiche sotterranee contengono quasi tutta l acqua dolce che non si trova sotto forma di ghiaccio. L acqua di alcune falde è vecchia di millenni e giace al di sotto di alcune delle regioni più aride della Terra, come il deserto del Sahara in Africa. Fin dall inizio della civiltà l uomo ha prelevato acqua dalle sorgenti e dai pozzi, ma oggi stiamo prelevando acqua dalle falde acquifere sotterranee a un ritmo superiore alla loro capacità di rigenerazione. E se in alcuni Paesi questa acqua è utilizzata per irrigare i campi, per nutrire popolazioni affamate, in altri Paesi è utilizzata per le strutture turistiche, per riempire le piscine e innaffiare i campi da golf, costruiti ai margini del deserto! Alcune falde sotterranee si rigenerano perché vengono riempite nuovamente dall acqua piovana che si infiltra nel terreno, ma in altri casi il processo potrebbe richiedere centinaia di anni, rendendo tale acqua una risorsa effettivamente non rinnovabile. Utilizzo dell acqua La maggior parte dell acqua viene prelevata per un utilizzo in agricoltura, specialmente nelle zone più aride del mondo, mentre in Europa e in Nord America il consumo principale è quello industriale e per le centrali idroelettriche. L acqua utilizzata per uso domestico (per bere, per lavarsi, per i servizi igienici, per mantenere puliti i vestiti e la casa) è relativamente poca. Le falde acquifere sotterranee rappresentano l unica fonte di acqua potabile per circa 1/4 della popolazione mondiale, ma questa risorsa in molti luoghi viene prelevata più velocemente di quanto venga sostituita. La maggior parte dell agricoltura nel mondo utilizza sistemi di irrigazione che traggono l acqua dalle falde acquifere. Il ciclo dell acqua drag & drop L acqua in superficie è in costante movimento: evapora dalla Terra e dagli oceani con il calore del sole, che trasforma l acqua in vapore acqueo, poi nell atmosfera si condensa formando le nuvole. Una parte dell acqua che evapora cade sulla Terra sotto forma di pioggia o neve, alimentando i fiumi, bagnando il suolo e rifornendo le falde acquifere sotterranee. precipitazioni sull acqua salata evaporazione dall acqua salata evaporazione dal terreno e dalla vegetazione flusso di acqua dolce in acqua salata deflusso in superficie precipitazioni sulla terra condensazione percolazione tra le rocce lago oceano flusso delle acque freatiche falda freatica 6

19 Risorse della Terra Il consumo di acqua per uso domestico. 10% per cucinare e bere 5% pulizia drag & drop Acqua per uso domestico Quando le persone vengono a disporre di un reddito maggiore, migliora il loro stile di vita e aumenta il consumo di acqua tra le pareti domestiche. La quantità d acqua utilizzata in casa o per rifornire le aree residenziali varia in maniera drammatica tra Paesi ricchi e Paesi poveri: ad esempio, si passa dagli 800 litri al giorno per persona in Canada a solo 1 litro in Etiopia. Bisogna poi anche considerare che nei Paesi in via di sviluppo la rete di distribuzione è talmente ineffciente che, in media, si perde circa il 40% dell acqua durante il passaggio nelle tubazioni. In alcuni Paesi la disponibilità di 20 litri d acqua al giorno a testa è considerata un lusso, mentre in altri Paesi economicamente sviluppati ne viene usata molta di più soltanto per innaffare il prato di casa. 1 20% lavaggio dei vestiti 1 kg di: 35% bagni e docce 30% scarico del wc litri litri litri litri litri litri litri patate grano sorgo soia riso pollame manzo Quantità minima, espressa in litri, di acqua necessaria per produrre 1 kg di cibo litri litri 1 litro di gasolio 1 kg di acciaio 324 litri 1 kg di carta Quantità minima, espressa in litri, di acqua necessaria per produrre 1 kg di prodotti industriali. Acqua in agricoltura Per produrre cibo è necessaria una grande quantità di acqua. Il riso, un cereale che è alla base dell alimentazione di molte popolazioni asiatiche, richiede il consumo di circa 1900 litri di acqua per farne crescere un solo chilogrammo. Ma è la produzione di carne, soprattutto quella bovina, che richiede più acqua, data la quantità necessaria per far crescere le piante di cui si alimentano gli animali da aggiungersi a quella che bevono. L irrigazione è essenziale per produrre più cibo: viene irrigato solo il 17% dei terreni agricoli, che però producono circa il 35% del cibo del pianeta. I Paesi più sviluppati hanno circa il 25% dei terreni agricoli irrigati, mentre i Paesi meno sviluppati utilizzano fno al 40% dell acqua dolce per l irrigazione dei campi, ma più della metà non raggiunge le piante a causa delle perdite durante la distribuzione. Inoltre bisogna considerare che se i campi irrigati non sono ben drenati, la quantità di sale aumenta nel suolo e rende il terreno meno fertile. Acqua per l industria Circa il 20% di tutta l acqua dolce prelevata viene utilizzata dalle industrie, ma bisogna considerare che più della metà è utilizzata dalle centrali idroelettriche o per il raffreddamento delle centrali termoelettriche, e viene restituita quasi integralmente alla fonte. Le industrie che consumano più acqua sono quelle chimiche, le industrie per la lavorazione dei metalli, della carta e il settore alimentare. Nei Paesi industrializzati la percentuale di acqua utilizzata dalle industrie può arrivare fno al 60%. Nei Paesi in via di sviluppo il 70% dei rifuti industriali viene scaricato nell acqua, inquinando sia le riserve di superfcie sia quelle sotterranee. 7

20 In più L acqua: quando non è abbastanza e quando è troppa 1 Più di un miliardo di persone al mondo non ha facile accesso a una riserva sicura di acqua dolce, e moltissime altre persone non possiedono un rubinetto per l acqua in casa. Per costoro, procurarsi acqua dolce significa dover compiere tragitti più o meno lunghi, muniti di secchi, per raggiungere una pompa pubblica, un pozzo ben scavato, una fonte protetta. Molto spesso sono le donne e i bambini che hanno l incarico molto pesante di procurarsi l acqua in questo modo, effettuando il viaggio anche più volte al giorno. Per questo motivo l acqua è utilizzata con molta moderazione, soprattutto per bere e per cucinare, mentre non è abbastanza per lavarsi, per pulire i vestiti e lavare i piatti. Pur essendo aumentato in questi anni il numero di persone che hanno accesso all acqua dolce, l aumento della popolazione ha fatto sì che il numero di persone senza questo accesso sia ancora enorme: la maggior parte vive in Africa e in Asia, soprattutto nelle zone rurali. Dalla mancanza di acqua dipendono anche strutture igieniche insufficienti. Lo smaltimento sicuro delle feci umane è essenziale per combattere le malattie infettive, ma più di un terzo della popolazione mondiale non ha strutture igieniche adatte allo scopo. Nei Paesi in via di sviluppo, anche nelle grandi città dove esistono delle fognature pubbliche, le acque luride raccolte vengono scaricate senza alcun trattamento nei fiumi, laghi o nel mare. L acqua contaminata da feci umane o animali è causa di gravi infezioni come la dissenteria, il colera, il tifo e la poliomielite. La diarrea grave cronica è presente in continuità nei Paesi che hanno scarsità d acqua: soprattutto i bambini si infettano sovente e, se non curati adeguatamente, muoiono per disidratazione. Ancora oggi, più di un milione di persone muore ogni anno a causa della malaria, malattia diffusa dalle zanzare che depongono le uova nelle acque stagnanti. Siccità La siccità non arriva improvvisamente: ci vogliono anni perché si sviluppi. Inoltre, in una zona potrebbe voler dire un mese senza pioggia, in un altra, un anno intero. Il miliardo di persone che vivono nei territori più aridi del mondo ha adattato il ritmo della propria vita a lunghi periodi di siccità, anche se si affida sempre alle piogge stagionali per irrigare i campi: se queste non arrivano, si rischia la morte per fame. La siccità nelle zone aride, insieme a un cattivo uso della terra, come la deforestazione o l estensione eccessiva dei pascoli, rinforza il processo di desertificazione. Il suolo superficiale viene portato via dal vento e la terra diventa sterile. Inondazioni Le inondazioni interessano milioni di persone ogni anno. Spesso considerate come disastri naturali molte di esse sono rese più devastanti dalla deforestazione, dalla bonifica delle paludi e dal tentativo di imbrigliare o bloccare il flusso deifiumi. Il cambiamento climatico, probabilmente causato dall effetto serra, sta portando a condizioni meteorologiche di estrema gravità: piogge monsoniche più forti, cicloni e uragani più frequenti. La pioggia che cade sui terreni disboscati trascina con sé il terreno che prima l avrebbe trattenuta, provocando frane e smottamenti. Sono milioni le persone che vivono in zone a rischio di inondazioni a causa del sempre più elevato prosciugamento della terra vicino ai fiumi. 8

21 In più Bonifica delle paludi Le zone paludose (pantani, acquitrini, paludi) sono simili alle spugne: filtrano le impurità dell acqua, assorbono il limo, regolano il flusso dell acqua e aggiungono umidità all atmosfera. Senza di loro i fiumi scorrono troppo veloci, i laghi diventano troppo pieni di materia organica e le coste vengono erose. La metà delle coste paludose nel mondo è andata perduta nel secolo scorso, quando sono state classificate come terreno improduttivo da bonificare per ricavare spazi più ampi da destinare alle coltivazioni. La paura della malaria, diffusa dalle zanzare che si riproducono con facilità nelle acque stagnanti, ha giustificato spesso la distruzione delle paludi. Ma si è visto che la loro scomparsa ha avuto un effetto negativo sull ambiente, con l estinzione di pesci di acqua dolce e di altri animali e piante, e la conseguente perdita di risorse alimentari per gli abitanti del luogo. È stata firmata da molti Paesi una Convenzione sulle Paludi che ha creato un elenco di quasi 1400 zone paludose nel mondo da preservare. Le paludi del delta del Po sono diventate area protetta. Acqua dolce non convenzionale Se non è reperibile acqua dolce a livello locale due sono le soluzioni possibili, entrambe molto costose: trasformare l acqua salata in acqua dolce per mezzo di dissalatori; trasportare l acqua dolce dai luoghi in cui abbonda a quelli dove manca. La desalinizzazione copre soltanto l 1% del consumo d acqua nel mondo, soprattutto perché richiede una tecnologia costosa e grandi quantità di energia. Ma nei Paesi dove c è una grande disponibilità di petrolio, come il Kuwait e il Bahrain, viene utilizzata. In altri luoghi la tecnologia è utilizzata dove l acqua è scarsa: nel nostro Paese, sulle isole minori come le Eolie e l Isola del Giglio. I Paesi più poveri, però, non possono permettersi una soluzione così costosa. Altri Paesi si affidano a navi petroliere per portare l acqua su tutto il territorio: si tratta di un mezzo in cui le riserve si possono contaminare facilmente. In Grecia sono stati costruiti enormi contenitori galleggianti in materiale plastico, riempiti fino a 2 milioni di litri di acqua potabile, che vengono trainati sulle isole. Condivisione delle riserve d acqua I Paesi che prelevano l acqua dai tratti inferiori dei fiumi o da falde acquifere condivise dipendono dai Paesi vicini per assicurarsi una riserva d acqua di buona qualità. Le controversie nascono sulla quantità d acqua che ogni Paese preleva e sul grave problema delle dighe che sbarrano il naturale corso di un fiume. L inquinamento dell acqua Risorse della Terra Le sostanze maggiormente inquinanti sono i composti organici, i batteri, i detergenti sintetici degli scarichi domestici; gli insetticidi e i diserbanti degli scarichi agricoli; i metalli, le sostanze tossiche o nocive, gli idrocarburi degli scarichi industriali. Gli scarichi fognari sono causa della diffusione di molte malattie infettive (colera, tifo, epatite virale, ecc.), quando le capacità di autodepurazione delle acque vengono superate dalla quantità eccessiva di rifiuti organici. I detergenti sintetici fecero la loro prima apparizione sul mercato nel 1940 ed in breve tempo si imposero all attenzione dei consumatori per alcune loro proprietà tali da farli preferire al sapone. Essi infatti, a differenza del sapone, non formano composti insolubili con il calcio ed il magnesio (contenuti normalmente nell acqua), emulsionano grassi ed oli, distaccano in modo duraturo il sudiciume dalle superfici con le quali vengono a contatto e sono relativamente a buon mercato. Le leggi attuali prescrivono che i detergenti sintetici debbano essere biodegradabili in misura almeno del 90%, ed è stata ridotta al 2,5% la massima percentuale di fosforo ammessa. L inquinamento agricolo, particolarmente evidente nelle zone ad agricoltura intensiva, è dovuto all uso dei concimi chimici e dei diserbanti e insetticidi che vengono dilavati dalla pioggia e convogliati nei corsi d acqua. 1 9

22 1 drag & drop centrale termica paese industria Gli inquinanti provenienti dalle industrie sono molti e possono variare in relazione alle diverse lavorazioni: comprendono i metalli tossici come piombo, cromo, rame, zinco, mercurio, ecc., oppure il cianuro, il cloro, composti dello zolfo e dell azoto, ammoniaca, oli e solventi. Tra le sostanze più inquinanti ricordiamo l olio minerale (un kg di olio se arriva ad una falda può rendere inutilizzabile mille metri cubi di acqua di buona qualità) e il cromo (bastano 50 microgrammi di cromo per litro perché l acqua non sia più potabile). Contro l inquinamento di tipo organico il corpo d acqua si difende mediante l azione batterica, ma esso non ha alcuna possibilità di difesa attiva contro le sostanze tossiche e non può che opporre una difesa passiva, consistente nel potere di diluizione del liquame contaminato. Il corpo d acqua nulla può contro l inquinamento termico determinato dalla necessità di usare le acque per il raffreddamento di processi industriali e nelle centrali termoelettriche e nucleari. L innalzamento della temperatura dell acqua riduce l ossigeno disciolto e causa la morte dei pesci. raffineria azienda agricola Tecnologia e Ambiente L inquinamento di fiumi, laghi e mari Le principali fonti di inquinamento dell acqua. città impianto di depurazione Abusivismo e inquinamento Uno dei problemi che affliggono il nostro Paese è quello degli scarichi abusivi, cioè non dichiarati e quindi fuori legge, che versano rifiuti tossici direttamente nel terreno, attraverso cui andranno a inquinare la falda acquifera sottostante. Ifi u m i Quando si scaricano in un corso d acqua acque fognarie che contengono sostanze organiche, queste vengono aggredite da microrganismi che le trasformano attraverso complessi processi chimici. Se l inquinamento è di tale entità da consumare tutto l ossigeno, si formano sostanze nocive (metano, ammoniaca, ecc.). Quando in un punto del corso d acqua avviene l immissione dello scarico inquinante, l ossigeno disciolto diminuisce rapidamente consumato dai batteri. Contemporaneamente l acqua, per effetto delle onde, dei mulinelli e delle cascate, riassorbe l ossigeno dall aria e, a distanza di alcuni chilometri dal punto di scarico, la situazione torna normale. Se gli scarichi, però, sono in numero eccessivo l acqua non ha la possibilità di autodepurarsi ed il fiume subisce un inquinamento stabile. 10

23 Risorse della Terra minitest 1. Quali pericoli possono derivare dagli scarichi fognari? 2. A cosa è dovuto l inquinamento agricolo? 3. Quali sono gli inquinanti più pericolosi provenienti dalle industrie? 4. Cosa s intende per inquinamento termico? 5. Cos è l eutrofizzazione delle acque? Prevenire e combattere l inquinamento dell acqua Bisogna innanzitutto prevenire l inquinamento: occorre alimentare i laghi con acque pulite, al fine di contrastare l eutrofizzazione; proteggere le zone che alimentano le falde acquifere, su cui non devono esserci industrie, allevamenti o scarichi di depuratori; proteggere le zone di alta montagna dove abbondano le acque potabili. I rimedi per combattere l inquinamento dell acqua consistono nell installazione di efficaci impianti di depurazione, sia da parte dei comuni per ciò che riguarda gli scarichi fognari delle città, sia da parte delle singole industrie, subito a valle dei propri processi di lavorazione, e prima dell immissione nelle fognature o nei corsi d acqua. Questi impianti sono ormai obbligatori per legge e le varie industrie e le città ne stanno completando la costruzione e la messa in funzione. La consapevolezza della necessità di preservare le acque e le conoscenze scientifiche e tecniche hanno consentito la nascita di un particolare tipo di industrie, le ecoindustrie, che si occupano del risanamento ambientale e del disinquinamento. Esistono ormai tecnologie specializzate nei settori del trattamento delle acque e dei fumi, e nello smaltimento dei rifiuti solidi. Per il disinquinamento delle acque sono stati progettati impianti di trattamento o depurazione capaci di trasformare gli agenti inquinanti disciolti nelle acque in sostanze non pericolose, e poi di separarli. Si ottengono così acque di scarico, da immettere nelle fognature o nei corsi d acqua, con quantità accettabili di inquinanti. 1 L eutrofizzazione dell acqua. I laghi La situazione è radicalmente diversa nei laghi e nelle acque stagnanti perché, in questo caso, non c è rimescolamento dell acqua. Gli scarichi che contengono sostanze organiche formano sul fondo uno strato che consuma l ossigeno disciolto. Gli scarichi sia domestici che agricoli contengono grandi quantità di fosforo e di azoto che provengono dai detersivi e dai concimi chimici. Queste sostanze vengono aggredite dai microrganismi decompositori, detti aerobici perché per la loro attività hanno bisogno dell ossigeno disciolto nell acqua. Moltiplicandosi rapidamente, essi mettono a disposizione delle alghe che vivono nell acqua delle sostanze nutritive (azoto, fosforo, zolfo). Le alghe crescono rapidamente, consumano a loro volta tutto l ossigeno e quindi muoiono dando luogo al fenomeno detto eutrofizzazione. Quando l ossigeno finisce, al posto dei microrganismi aerobici subentrano quelli anaerobici che crescono in assenza di ossigeno: questi sviluppano sostanze tossiche e maleodoranti. I mari I mari sono soggetti sia all inquinamento provocato dai fiumi che vi riversano le sostanze inquinanti che hanno accumulato durante il loro percorso, sia a quello causato dagli oli minerali. Il petrolio fuoriesce dalle navi per incidente o, più spesso, durante il lavaggio delle cisterne delle grandi petroliere. Le macchie oleose che ricoprono la superficie dell acqua bloccano lo scambio di ossigeno danneggiando la vita marina. 11

24 1 Il ciclo carbonio-ossigeno. 2 2 L aria L atmosfera che circonda la terra è occupata dall aria, che è composta principalmente da azoto per il 78% e da ossigeno per il 21% circa; la parte rimanente è occupata da argo, da altri gas nobili (neon, cripto, elio) e da anidride carbonica. Nell aria si realizza il ciclo del carbonio-ossigeno. Il carbonio è l elemento più importante per la vita perché con esso si formano le molecole essenziali di ogni organismo vivente. L approvvigionamento del carbonio è fatto tramite l anidride carbonica dell atmosfera con il fenomeno della fotosintesi clorofilliana: nella parte verde delle piante, con l aiuto dell energia solare, avviene la reazione tra l anidride carbonica e l acqua con formazione di glucosio e liberazione dell ossigeno. Nella respirazione animale si ha l inversione di questo processo, con consumo di ossigeno e restituzione di anidride carbonica. drag & drop respirazione del suolo anidride carbonica ossigeno fotosintesi combustioni varie respirazione animale resti organici microorganismi del suolo carbone petrolio metano Tecnologia e Ambiente Danni e rischi per il nostro Pianeta L effetto serra L aumento della concentrazione dell anidride carbonica nell atmosfera è il principale responsabile di quel fenomeno conosciuto come effetto serra. Il gas intercetta l energia calorifica emessa dalla superficie terrestre scaldando l atmosfera e quindi la Terra, come avviene nelle comuni serre dove i vetri, attraversati dai raggi solari, intrappolano parte del calore e fanno innalzare la temperatura interna. La concentrazione di anidride carbonica è aumentata nell atmosfera da quando l umanità ha iniziato ad utilizzare in modo massiccio i combustibili fossili, quindi soprattutto nell ultimo secolo. Rispetto a 100 anni fa la media delle temperature è aumentata di circa mezzo grado centigrado, ma specialisti prevedono che nel prossimo secolo potrebbe verificarsi un aumento di 2,55 C. Le conseguenze dell aumento di temperatura dovuto all effetto serra porterebbero mutamenti nella distribuzione delle piogge e nella direzione dei venti, con gravi ripercussioni sull agricoltura: Paesi con aree fertili potrebbero diventare aridi. Si sta già verificando un parziale scioglimento dei ghiacci delle zone polari e, nel futuro, si potrebbe avere un conseguente innalzamento dei livelli dei mari. Alcuni studi indicano questo aumento nell ordine di 1 o 2 metri e, in questo caso, molte zone costiere e intere città verrebbero sommerse. Per diminuire l emissione di anidride carbonica e quindi l effetto serra, nel futuro bisognerà cambiare il nostro modo di produrre energia, incrementando l uso di fonti energetiche rinnovabili e non inquinanti (sole, vento, acqua, ecc.) e dovremo diminuire i consumi. Tra i combustibili fossili, che sono i maggiori responsabili del fenomeno, bisognerà preferire il metano che è ritenuto il combustibile meno inquinante. Bisogna cessare nella distruzione delle attuali foreste e procedere, al contrario, ad una grande opera di riforestazione. 12

25 Risorse della Terra Rilevazione del buco dell ozono sopra l Antartide dal 1979 al Queste due immagini prese da un satellite della NASA mostrano la diminuzione della quantità di neve alla sommità del monte Kilimangiaro (Africa) tra il 1993 (a sinistra) e il 2000 (a destra). anidride carbonica calore del sole calore in eccesso effetto serra scioglimento dei ghiacci crescita del livello dei mari uragani I grandi rischi e le catastrofi Accanto ai fenomeni ed alle sostanze inquinanti già elencate e che si sviluppano costantemente e in maniera più o meno intensa a seconda delle stagioni, esiste anche il pericolo di grandi rischi e catastrofi, sia per le industrie chimiche che per le centrali nucleari, quando, a causa di incidente, le sostanze tossiche o radioattive fuoriescono dall impianto in maniera incontrollata e si disperdono nell atmosfera. A questo proposito possiamo ricordare gli incidenti ad industrie chimiche: a Seveso (Milano) nel 1976, a Bhopal (India) nel 1984, alla centrale nucleare di Chernobyl (Ucraina) nel Il buco dell ozono Le molecole di ozono, costituite da 3 atomi di ossigeno, formano nella stratosfera tra i 25 e i 30 km di altezza, una fascia di piccolissimo spessore ma di grandissimo valore perché protegge la superficie terrestre dai raggi ultravioletti provenienti dal Sole, pericolosi per la vita. Molti scienziati sostengono che vi è un rapporto tra la diminuzione della fascia di ozono e l aumento dei tumori della pelle. Nel 1985 gli scienziati scoprirono che si erano create larghe perdite nella fascia di ozono nella zona stratosferica sopra l Antartide. Subito il fenomeno venne chiamato il buco dell ozono e si cercò di individuarne le cause. Dagli studi condotti emersero i principali responsabili: i gas chiamati CFC o clorofluorocarburi. Il nome è piuttosto difficile, ma il loro uso è molto comune: si tratta di sostanze utilizzate per le bombolette spray, nei circuiti refrigeranti dei frigoriferi e dei condizionatori d aria e come schiumogeni per la fabbricazione di materiali come il polistirolo espanso. Il cloro contenuto nei CFC sale fino alla stratosfera, strappa un atomo dalla molecola dell ozono e lo trasforma nel più comune ossigeno, lasciando via libera alle radiazioni dannose per l uomo. E ciò avviene con una reazione a catena, in cui ogni atomo di cloro può distruggere fino a centomila molecole di ozono. 13

26 1 L ossido di azoto emesso dagli scarichi delle auto è una delle forme di inquinamento più dannose. L utilizzo della metropolitana è un modo per ridurre l inquinamento urbano. minitest 1. Descrivi il ciclo carbonio-ossigeno. 2. Cos è l effetto serra? 3. Cos è l ozono? 4. Cosa si intende con buco dell ozono? 5. Quali sono le sostanze che inquinano l atmosfera? 6. Come si può combattere l inquinamento dell aria? L inquinamento dell aria I problemi legati alla risorsa aria non riguardano la sua disponibilità, che è grande, ma la sua qualità. Infatti vengono immessi nell atmosfera enormi quantità di inquinanti gassosi e di anidride carbonica in seguito ai processi di combustione dei combustibili tradizionali (carbone e derivati dal petrolio soprattutto). I maggiori responsabili sono gli scarichi delle industrie, gli impianti termici per il riscaldamento e i gas di scarico degli autoveicoli. Le sostanze maggiormente inquinanti dell atmosfera sono: l ossido di carbonio, l anidride carbonica, l anidride solforosa, gli ossidi di azoto. L ossido di carbonio, dovuto alla non perfetta combustione, è molto velenoso; ha un effetto tossico, in quanto si produce una reazione con l emoglobina del sangue che impedisce la normale capacità circolatoria nei confronti del trasporto di ossigeno. Molto dannosi sono anche gli ossidi di azoto che si formano nella combustione dei motori a scoppio ed in alcuni processi industriali. L anidride solforosa, che si forma a causa della presenza di zolfo nei combustibili, è responsabile di danni alle vie respiratorie e all ambiente. A contatto con l aria si trasforma in anidride solforica e, in presenza di nebbia, in acido solforico dando origine alle cosiddette piogge acide, con corrosione dei metalli e delle pietre da costruzione, con danni a palazzi, monumenti, alle strutture metalliche, ed anche alla vegetazione e al bestiame. Combattere l inquinamento dell aria I rimedi per combattere l inquinamento dell aria consistono nell installazione di impianti di depurazione da parte delle industrie, capaci di neutralizzare i fumi velenosi, e di alte ciminiere affinché i venti possano disperdere e diluire le immissioni nell atmosfera. Negli impianti di riscaldamento la combustione deve essere la più regolare possibile ed è opportuno usare il metano, privo di zolfo, anziché nafta, gasolio o carbone. Per quanto riguarda l inquinamento dell aria causato dagli autoveicoli (auto, autobus e autocarri soprattutto), il problema è stato affrontato costruendo motori più puliti che consumano meno carburante e, dunque, sono anche meno inquinanti, e dotando le auto di particolari filtri all impianto dei gas di scarico, che consentono di abbattere le emissioni nocive. Si dovrà ancora incoraggiare, anche con incentivi economici, la sostituzione delle auto più vecchie con le auto nuove molto meno inquinanti (rottamazione). Bisognerà dare un maggiore impulso all utilizzo di motori che funzionano a gas GPL (meno inquinanti), ai veicoli a trazione elettrica e, per il futuro, considerare l impiego dell idrogeno come combustibile. Infine si dovrà scoraggiare nelle città l uso dei veicoli individuali a favore dei mezzi pubblici, costruire nuove linee di ferrovie metropolitane sotterranee, diminuire il traffico degli autocarri a favore del trasporto su rotaia. aripasso guid to sintesi audio DSA 14

27 3 I minerali I minerali si presentano come sostanze solide, generalmente con una struttura cristallina. Nell industria estrattiva si attribuisce il termine minerale anche a sostanze allo stato liquido o gassoso che si estraggono dal sottosuolo, come il petrolio e il metano. I minerali oggi conosciuti sono più di mappa Cava di marmo. foto piccola 3 1 La classificazione dei minerali Il termine minerali comprende tre gruppi di sostanze che si estraggono dal sottosuolo: i minerali metalliferi da cui si estraggono i metalli (ferro, alluminio, rame, ecc.), i materiali da costruzione (sabbia, ghiaia, calce, argilla, ecc.) e i minerali per la produzione di energia (petrolio, carbone, uranio, ecc.). I minerali metalliferi costituiscono la classe più importante e pregiata. Gli acciai e le ghise, che sono le leghe del ferro, dominano il mercato mondiale dei metalli. Altri 4 metalli molto importanti, e cioè il cromo, il manganese, il nichel e il molibdeno, sono utilizzati per la produzione di acciai speciali. L alluminio occupa ormai da alcuni anni il secondo posto nel mercato ed è molto apprezzato per le sue caratteristiche di leggerezza e resistenza. Il rame è al terzo posto, impiegato soprattutto nella produzione di cavi elettrici perché è un ottimo conduttore di elettricità. I materiali da costruzione sono quelli prodotti in maggiore quantità in tutto il mondo. Essendo diffusi un po ovunque sulla superfcie terrestre, generalmente questi materiali sono utilizzati vicino alle cave di estrazione. I minerali per la produzione di energia saranno trattati in un Area a parte (Area 8). Possiamo già dire che le grandi compagnie petrolifere che un tempo dominavano il mercato, come, ad esempio, la Exxon Mobil (USA), la BP (Gran Bretagna), la Shell (Paesi Bassi-Gran Bretagna), hanno perso gran parte del loro potere e attualmente controllano soltanto il 10% delle riserve accertate di petrolio e metano. Tutto il resto è gestito dalle grandi compagnie di proprietà dello Stato che operano nei grandi Paesi produttori del Medio Oriente, America latina, Russia e Cina. Gran parte dei Paesi sviluppati, Italia compresa, e quasi tutti quelli in via di sviluppo dipendono dalle importazioni di idrocarburi dai Paesi produttori. Calcopirite ed ematite. 15

28 3 2 La disponibilità dei minerali 1 La disponibilità di minerali a basso costo ha da sempre costituito la base dello sviluppo economico di ogni nazione progredita, fin dalla Rivoluzione industriale del XVIII secolo. È importante quindi conoscere se le riserve dei minerali sono in via di esaurimento. Appositi gruppi di studio, analizzando e confrontando i dati di questi ultimi decenni, sono giunti a concludere che, almeno per il momento, non vi è questo pericolo. Anche se i giacimenti più ricchi sono stati esauriti, i miglioramenti delle tecnologie di estrazione hanno consentito di produrre sempre più minerali e a prezzi più bassi. Per molti minerali, poi, una gran parte del globo deve ancora essere esplorata a fondo. Ma queste conclusioni non devono rassicurarci affatto. Il problema più importante è in realtà un altro e riguarda il prezzo che si paga con la distruzione di risorse umane e ambientali. minitest 1. Come possiamo classificare i minerali? 2. Perché è opportuno limitare la produzione di minerali vergini? 3. Cosa sono le miniere a cielo aperto? Tecnologia e Ambiente Limitare la produzione di minerali vergini Lo sfruttamento intensivo delle risorse minerarie ha condotto alle devastazioni del paesaggio, alla distruzione delle foreste, all erosione del suolo e, talvolta, allo spostamento forzato e persino alla decimazione di intere popolazioni indigene che avevano la sfortuna di vivere sulla superficie di importanti depositi minerari. I problemi maggiori legati ai minerali metalliferi derivano dall estrazione e dalla lavorazione, non dai loro impieghi. Bisogna perciò limitare la produzione di minerali vergini, intendendo con questo aggettivo quelli di nuova estrazione. La tecnologia attuale offre già oggi molte possibilità per un impiego più efficiente dei metalli: ne citiamo alcune. Le miniere e i danni ambientali Lo sfruttamento delle miniere comporta gravi danni ambientali, che dipendono dal minerale che viene estratto. La pietra, la sabbia e la ghiaia, che sono ai primi posti per le quantità scavate, provocano gravi danni ambientali legati alla presenza di cave, ma la produzione di materiali di scarto è relativamente limitata. I metalli, invece, devono subire una lunga serie di lavorazioni per essere prodotti, e ciascuna di esse provoca inquinamento e genera grandi quantità di materiali di scarto. Attualmente la maggior parte delle miniere sono lavorate a cielo aperto anziché con gallerie sotterranee. L apertura di una nuova miniera comporta la distruzione di tutto quanto si trovi sopra il giacimento minerario, sia che si tratti di una montagna, una foresta o un terreno agricolo. I materiali di scarico delle miniere, a loro volta, provocano gravi danni ambientali. A questo proposito viene spesso citata una miniera di rame che si trova su un isola della Papua Nuova Guinea e che ha scaricato 700 milioni di tonnellate di materiali di scarto in un fiume dell isola, distruggendo la vita acquatica e spingendo alla rivolta le popolazioni locali. Ricordiamo anche l estrazione dell oro in Brasile, nell area amazzonica, condotta con una tecnica che utilizza acqua sotto pressione per demolire le colline aurifere. L estrazione idraulica ha reso limacciosi fiumi e laghi, mentre l utilizzo del mercurio per recuperare l oro ha contaminato vaste aree. Riciclare i materiali usati: è il sistema più conosciuto e di cui parleremo in modo più specifico trattando i diversi materiali. Costruire prodotti che contengano materiali che durino più a lungo e che siano più facilmente riparabili. Imporre ai consumatori il pagamento di un deposito o di una cauzione per invogliarli a restituire i prodotti per il riciclaggio anziché buttarli via. Sostituire i materiali la cui produzione è più dannosa per l ambiente con altri che incidono meno. Ad esempio, la produzione del rame è particolarmente dannosa; la sostituzione dei cavi di rame con le fibre ottiche ottenute dal vetro è un passo avanti in questo senso. Miniera di rame di Bougainville, Papua Nuova Guinea. sintesi audio DSA aripasso guid to 16

29 4 Un nuovo Lo sfruttamento intensivo delle risorse è stato, fino a pochi anni or sono, un modello di sviluppo per tutte le economie più progredite, permettendo a una piccola parte della popolazione del Pianeta di migliorare notevolmente il proprio tenore di vita. Ciò è però avvenuto a spese dell ambiente, spesso violentato e distrutto, e a carico della maggior parte della popolazione del Pianeta ancora oggi in tragiche condizioni di sottosviluppo. modello di sviluppo mappa Sviluppo sostenibile significa anche rispetto delle risorse del Pianeta, in quanto patrimonio non solo dello Stato di appartenenza, ma dell intera umanità, come, ad esempio, la foresta amazzonica, uno dei grandi polmoni della Terra. Nella foto, la deforestazione in Nicaragua. 4 1 Lo sviluppo improprio La Terra è stata considerata per secoli come un deposito di risorse naturali cui la specie umana poteva attingere senza problemi. La maggior parte delle risorse sono state ritenute illimitate mentre, per le altre, si è pensato che la tecnologia sarebbe stata in grado di creare nuove possibilità, in un ciclo senza fine. Possiamo riassumere i concetti fondamentali di questo modello di sviluppo improprio nei punti che seguono. La specie umana ha il diritto di dominare tutte le altre specie viventi sulla Terra. Tutte le forme di vita, dalle più semplici alle più complesse, sono al servizio della specie umana; insieme alle componenti non viventi (minerali, acqua, aria, ecc.) rappresentano le risorse che la specie umana ha il diritto di utilizzare per raggiungere i propri obiettivi. Il progresso ha sempre caratterizzato la storia dell umanità e la specie umana è sempre stata capace di trovare una soluzione ad ogni problema. La Terra è grande e ha possibilità illimitate. 4 2 Lo sviluppo sostenibile Il vecchio modello di sviluppo ha causato gravissimi danni all ambiente, ha distrutto preziose risorse naturali, ha fatto scomparire dalla faccia della Terra molte specie viventi, vegetali e animali. Fin dalla Conferenza Mondiale sull Ambiente tenuta a Stoccolma nel 1972, è nato un movimento di pensiero per offrire un nuovo modello di sviluppo che tenesse conto degli errori fatti in passato. Si iniziò ad usare due parole-chiave, ecosviluppo e sviluppo sostenibile, a sottolineare l impostazione del nuovo modello, basato sul rispetto della natura e sulle effettive capacità del Pianeta in fatto di risorse. Possiamo riassumere i concetti fondamentali di questo nuovo modello in alcuni punti. Lo sviluppo sostenibile ha l obiettivo di soddisfare i bisogni e le aspirazioni delle attuali generazioni senza compromettere le possibilità delle generazioni future. Non bisogna arrestare la crescita economica, ma questa crescita dovrà andare in larga parte a vantaggio dei Paesi più poveri. 17

30 1 minitest 1. Quali sono i concetti fondamentali che hanno caratterizzato lo sviluppo improprio? 2. Quali sono i concetti fondamentali che sono alla base dello sviluppo sostenibile? Tecnologia e Ambiente Il soddisfacimento dei bisogni dovrà riguardare innanzitutto i bisogni essenziali dei poveri della Terra: cibo, acqua, salute, istruzione. Lo sviluppo dovrà tener conto della conservazione dell ambiente. Passare dalla teoria alla pratica, però, è tutt altro che facile e la strada da percorrere è ancora molto lunga. I Paesi più poveri spesso vedono nello sfruttamento intensivo delle loro risorse naturali (legname, minerali, ecc.) l unica possibilità per migliorare le loro misere condizioni di vita, spinti anche dai Paesi ricchi, che di queste risorse hanno bisogno. w L UE per lo sviluppo sostenibile aripasso guid to sintesi audio DSA In occasione del vertice di Bruxelles tenutosi a giugno del 2008, il Consiglio europeo ha approvato la versione riveduta e corretta della Strategia europea per lo Sviluppo Sostenibile (SSS) tesa ad assicurare un miglior accordo tra crescita economica ed elevati standard di vita da una parte e tutela ambientale dall altra. La nuova Strategia indica la strada da imboccare per conseguire una migliore gestione delle risorse naturali, garantendo modelli di produzione e consumo in grado di salvaguardare i limiti ambientali della Terra. Essa fissa quattro obiettivi principali da raggiungere subito e in futuro: la tutela ambientale: obiettivo realizzabile spezzando il legame esistente fra la crescita economica e i danni all ambiente; l equità e l unione sociale: obiettivo raggiungibile creando una società democratica che garantisca pari opportunità per tutti; la prosperità economica: obiettivo raggiungibile mediante la piena occupazione e l offerta di impieghi adeguati; il rispetto degli impegni internazionali per giungere a una crescita sostenibile in tutto il mondo: traguardo realizzabile mediante la collaborazione con tutti i Paesi e, in particolare, con i Paesi in via di sviluppo. Proposte di intervento I leader dell UE adottarono la SSS originale nel 2001 a Göteborg. Nel dicembre del 2005, la Commissione europea ha valutato se gli obiettivi di miglioramento proposti erano stati raggiunti da parte degli Stati membri. Il riesame ha invece messo in evidenza i peggioramenti che si sono registrati in alcuni settori, tra cui il cambiamento climatico e il consumo di energia, la sanità pubblica, la povertà e l esclusione sociale, l invecchiamento, le risorse naturali, la perdita della biodiversità, l utilizzo del territorio e i trasporti. La nuova strategia sostiene che l obiettivo principale deve essere quello di cambiare i comportamenti dei cittadini assicurando che tutti gli interventi tendano al conseguimento dello stesso scopo. La SSS delinea sette sfide principali, definendone anche gli obiettivi, i traguardi e le proposte di intervento: 1. Cambiamento climatico ed energia pulita: conseguimento dei traguardi delle energie rinnovabili e riduzione delle emissioni di gas a effetto serra. 2 Trasporto sostenibile: riduzione dell inquinamento e delle vittime degli incidenti stradali. 3. Consumo e produzione sostenibili: attuazione del Piano d azione per le tecnologie ambientali e compatibilità ecologica di prodotti e processi. 4. Conservazione e gestione delle risorse naturali: arresto della perdita della biodiversità entro il 2010 e migliore gestione delle risorse atmosferiche, idriche, terriere, forestali e ittiche. 5. Sanità pubblica (con particolare attenzione ai bambini). 6. Inclusione sociale, demografia e immigrazione: fornitura di assistenza ai gruppi più vulnerabili. 7. Povertà globale e sviluppo sostenibile: assunzione di un ruolo di primo piano in tutte le politiche esterne dell UE. La nuova SSS sottolinea anche l importanza delle azioni di sensibilizzazione e di divulgazione verso le persone: queste azioni sono infatti in grado di fornire ai cittadini le informazioni e le competenze necessarie ad agire in modo responsabile, ma devono essere affiancate dalla ricerca e dallo sviluppo di nuove tecnologie. 18

31 V erifiche Unità 1 1 Vero oppure Falso? (1.1; 1.2) 1 Le risorse della Terra sono illimitate. 2 I Paesi poveri sono privi di risorse. 3 Le risorse rinnovabili sono quelle che possono essere riciclate. 4 Le risorse non rinnovabili sono quelle che non si possono più riprodurre. 5 Dalle materie prime si ricavano i materiali semilavorati. 6 Dai rifiuti è possibile ricavare energia. 7 Molti prodotti di scarto possono essere riciclati. 2 Inserisci sul disegno i termini corretti. A fianco di ciascuno scrivi se si tratta di una risorsa rinnovabile (R) o non rinnovabile (NR). (1.1) Risorse della Terra Ricerche e laboratori Online 3 Classifca le seguenti materie prime. (1.1) Rinnovabile Non rinnovabile gomma naturale cartone lana minerali del ferro petrolio cuoio pesci legumi marmo legname sabbie cereali seta minerali di uranio carni area V

32 V erifiche area 1 Unità 2 4 Vero oppure Falso? (2.1) 1 La quantità d acqua dolce sulla Terra è una risorsa illimitata. 2 Il volume d acqua presente sulla Terra non cambia. 3 La maggioranza dell acqua presente sulla Terra è contenuta nei ghiacciai perenni. 4 Le acque freatiche possono essere vecchie di alcuni millenni. 5 Non è possibile estrarre l acqua dalle falde freatiche sotterranee. 6 La maggior parte dell acqua è destinata al consumo privato in casa. 7 Gli scarichi fognari sono la causa della diffusione di molte malattie infettive. 8 L uso dei concimi chimici, dei diserbanti e degli insetticidi causa l inquinamento dell acqua e dell aria. 9 L eutrofizzazione delle acque è un fenomeno causato dai metalli inquinanti che provengono dalle lavorazioni industriali. 10 Le centrali termoelettriche causano l inquinamento chimico delle acque di raffreddamento. Unità 3 6 Vero oppure Falso? (3.1; 3.2; 4.1; 4.2) 1 Lo sfruttamento delle miniere con gallerie sotterranee non danneggia l ambiente. 2 Le cave di pietra, sabbia o argilla, producono materiali di scarto limitati. 3 Attualmente la maggior parte delle miniere sono lavorate a cielo aperto. 4 I Paesi poveri hanno ricavato grandi benefici dall estrazione dei minerali. 5 I Paesi ricchi tutelano molto l ambiente. 6 Lo sviluppo improprio è avvenuto a spese dell ambiente naturale. 7 Lo sviluppo improprio ha consentito a tutta la popolazione del Pianeta di progredire economicamente. 8 Lo sviluppo sostenibile si deve basare sul rispetto della natura. 9 L Unione Europea ha già raggiunto tutti gli obiettivi fissati per uno sviluppo sostenibile della sua economia. V 5 Vero oppure Falso? (2.2) 1 Nell aria si realizza il ciclo carbonio-azoto. 2 Con la fotosintesi clorofilliana avviene una reazione tra l anidride carbonica e l acqua. 3 La fotosintesi clorofilliana assorbe l ossigeno dall aria. 4 L effetto serra causa una diminuzione della temperatura media del pianeta. 5 L effetto serra può causare l aumento dei tumori alla pelle. 6 Per diminuire l effetto serra deve cessare la distruzione delle foreste. 7 Il buco dell ozono causa un aumento della temperatura della superficie terrestre. 8 I principali responsabili del buco dell ozono sono i combustibili fossili. 9 I moderni frigoriferi non usano più i gas refrigeranti responsabili della distruzione dell ozono. 10 I maggiori responsabili dell inquinamento dell aria sono i gas di scarico delle automobili. 11 Il combustibile fossile meno inquinante è il metano. 7 Collega ogni espressione della colonna di sinistra alla sua definizione nella colonna di destra. 1 Risorsa 2 Risorsa naturale 3 Risorse accertate 4 Risorse sfruttate 5 Materiali 6 Materiali finiti 1 c a b c d e f elementi necessari per costruire oggetti utili all uomo risorse che si utilizzano o si sono utilizzate mezzo che si utilizza per affrontare un bisogno materiale o un altra difficoltà della vita risorse che offre la natura risorse di cui si conosce l esistenza, anche se ancora non si utilizzano elementi che per essere utilizzati dall uomo hanno subito una prima serie di trasformazioni. 20