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Agenzia Nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile Educarsi al futuro www. educarsialfuturo. it 1

Ciò che manca al nostro sistema educativo è un insegnamento dedicato all’epoca planetaria che noi viviamo. . nulla ci insegna lo stato del mondo in cui siamo ” Edgar Morin

A scuola c’è bisogno di innovazione…. . le 2. 000 maggiori imprese della Corea del Sud hanno raddoppiato gli utili negli ultimi dieci anni. Samsung LG Hyundai Kia ……. Non è per caso …. . La scuola della Corea del sud è tra le miglior scuole del mondo ENEA - educarsi al futuro 3

A scuola c’è bisogno di emozione …. . l’emozione aiuta ad apprendere voglia di impegnarsi emozione autostima apprendimento identità educazione legame emotivo insegnante – studente desiderio di conoscere

Nuovi saperi necessari per affrontare una questione complessa: Costruire un Futuro sostenibile La popolazione mondiale cresce drasticamente, entro qualche decennio la terra ospiterà 9 miliardi di persone, circa 2 miliardi più delle attuali I nuovi abitanti nascono in maggioranza in regioni povere; per raggiungere condizioni di vita accettabili avranno bisogno di quantità sempre maggiori di energia e di risorse naturali La terra è un ecosistema chiuso, le sue risorse sono limitate, lo sviluppo imposto dall’uomo, non può “superare” i limiti biofisici del pianeta

La terra è un ecosistema chiuso e limitato è possibile realizzare uno sviluppo illimitato dentro un eco-sistema limitato ? 6

La popolazione mondiale è cresciuta molto lentamente fino al 1800 L’umanità ha impiegato 16 secoli per crescere da 250 a 500 milioni di abitanti 500 milioni 250 milioni Anno 0 1600 ENEA - educarsi al futuro 1950 2050 7

9 miliardi . . mentre ora cresce drasticamente dal 1950 al 2050, in soli 100 anni, la popolazione terrestre crescerà di 7 miliardi di abitanti 2 miliardi 500 milioni 250 milioni Anno 0 1600 ENEA - educarsi al futuro 1950 2050 8

. . ogni giorno nascono 364. 000 bambini nel mondo Anno 0 1600 ENEA - educarsi al futuro 1950 2050 9

Variazione della popolazione mondiale tra il 2000 e il 2050 anno 2000 - 6, 2 miliardi di abitanti

Variazione della popolazione mondiale tra il 2000 e il 2050 (milioni di abitanti) anno 2050 - 9, 2 miliardi di abitanti anno 2000 - 6, 2 miliardi di abitanti nel 2050 l’Africa sarà la regione più popolosa del pianeta con 2 miliardi di abitanti

Ai paesi poveri si dovranno assicurare quantità crescenti di risorse naturali e di energia perché possano raggiungere livelli minimi di dignità e benessere. Più energia per i paesi poveri ENEA - educarsi al futuro 12

Essi non possono limitare i loro consumi, due miliardi di persone vivono ancora senza servizi ed energia ENEA - educarsi al futuro 13

i paesi sviluppati dovranno invece ridurre i loro consumi e adottare stili di vita più moderati Meno consumi per i paesi ricchi applicare le conoscenze e le tecnologie di cui dispongono per vivere in città in cui sia possibile respirare aria pulita dare impulso alla ricerca di nuovi sistemi per produrre energia senza danneggiare il nostro ambiente

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Energia consumata nel mondo pro capite (anno 2011) Un americano consuma 25 barili di petrolio all’anno Un europeo consuma 12 barili Un cinese ne consuma 6 barili Un indiano ne consuma 1, 3 Un africano ne consuma 1

C’è chi ha troppa energia … e la spreca …. e chi non ha il minimo necessario per vivere …. . L’energia non è una questione tecnica è, prima di tutto, una questione etica perché senza energia non c’è vita dignitosa

Crescita dei consumi energetici mondiali Non possiamo soddisfare i consumi mondiali di energia, in continuo aumento, con le fonti fossili che sono in progressivo esaurimento. E’ necessario passare a fonti inesauribili, rinnovabili e non dannose per l’ambiente ENEA - educarsi al futuro 18

Quale fonti abbiamo utilizzato nel 2010 per produrre energia ? L’ 87 % di tutta l’energia consumata nel mondo nel 2010 proviene da fonti fossili ( petrolio + gas + carbone ) ENEA - educarsi al futuro 19

il carbone, il petrolio e il gas naturale contengono l'energia chimica che, in centinaia di milioni di anni fa , si è accumulata nelle molecole organiche. 300 milioni di anni fa si formano i fossili Il carbone si è formato dalla fossilizzazione delle foreste 300 milioni di anni fa. I resti vegetali, sotto forte pressione e alta temperatura, si sono trasformati grazie alla decomposizione operata da batteri anaerobi, (eliminazione di ossigeno, idrogeno e azoto, aumento di carbonio. ) Il petrolio è una miscela di idrocarburi liquidi, (catene di atomi di carbonio e idrogeno) che deriva dalla fossilizzazione di resti organici animali, in genere del plancton, in ambiente marino. Il gas naturale è una miscela di idrocarburi gassosi, formati da atomi di carbonio e di idrogeno. Il componente principale è il metano (CH 4), seguito da etano (C 2 H 6), propano (C 3 H 8) butano (C 4 H 10) e pentano (C 5 H 12). Si origina insieme al petrolio e deriva da organismi animali in ambiente lagunare anaerobico. ENEA - educarsi al futuro 20

come è cambiato il pianeta da allora ad oggi ? 50 milioni di anni fa diminuisce progressivamenete la CO 2 in atmosfera diminuisce la temperatura terrestre 5 milioni di anni fa… nasce l’uomo Negli ultimi 500 milioni di anni si sono alternati climi caldi e freddi L’ultimo periodo di riscaldamento terrestre si è avuto circa 50 milioni di anni fa a causa di una intensa attività solare e all’aumento della CO 2 (1000 ppm) Da allora il livello di CO 2 in atmosfera è andato sempre decrescendo grazie agli organismi viventi, in particolare quelli marini, che la fissavano attraverso la sintesi clorofilliana e la depositavano come carbonato sul fondo degli oceani. ENEA - educarsi al futuro 21

L’USO DEI FOSSILI STRAVOLGE IL CICLO NATURALE DEL CARBONIO Da quando l’umanità ha cominciato a estrarre combustibili fossili dal sottosuolo, ha attivato un quarto serbatoio di carbonio che, da centinaia di milioni di anni , era rimasto isolato. L’umanità rischia così di trasferire nell’atmosfera , in poche centinaia di anni, tutto il carbonio che si è formato nel sottosuolo in centinaia di milioni di anni. ATMOSFERA 1, 8% FATTORE UOMO 3, 7 milioni Mt. C carbonio fossile confinato da oltre 100 milioni di anni nel sottosuolo rientra in atmosfera 90. 000 Mt. C/anno (760. 000 Mt. C) OCEANO 120. 000 Mt. C/anno 92, 6% (38 milioni Mt. C) SUOLO 5, 6% (2, 3 milioni Mt. C) 3/4 nel suolo ¼ nei viventi 800. 000 Mt. C/anno Clima: istruzioni per l’uso - V. Ferrara, A. Farruggia - Edizioni Ambiente

La concentrazione di CO 2 in atmosfera è aumentata del 35% in 200 anni passando da 280 ppmv a 400 ppmv (parti per milione in volume) nel 2014 ENEA - educarsi al futuro 23

Gli studi realizzati in Antartide sulle bolle d’aria intrappolate negli strati profondi di ghiaccio hanno permesso di scrivere “la storia” della CO 2 nell’aria fino a 600. 000 anni fa ENEA - educarsi al futuro 24

Le misure dimostrano che la concentrazione della CO 2 nell’atmosfera si è sempre mantenuta, da 600 mila anni fa ad oggi, tra 200 e 290 ppm. Oggi è già salita drasticamente da 290 a 380 ppm e continua ad aumentare…

Più del 99% della massa dei gas atmosferici si trova nei primi 40 Km della stratosfera il sistema climatico terrestre non è altro che lo stato di equilibrio tra i vari flussi di energia che vengono continuamente scambiati dentro e fuori l’atmosfera terrestre. questo sottile strato di gas determina lo scambio di energia tra il sole e la terra Se cambiano i flussi di energia, necessariamente cambia il clima Londra Centro della terra raggio 87 Km 3 6 = e terrestr Roma e gioca un ruolo fondamentale per trasferire calore tra gli ecosistemi terrestri e marini

l’organizzazione delle Nazioni Unite mette in guardia l’uomo sull’aumento delle catastrofi naturali : inondazioni, cicloni, ondate di calore e cicloni tenderanno ad aumentare sempre di più, con impatti che interesseranno praticamente tutto il pianeta Terra. La temperatura media globale crescerà in misura compresa tra 0, 3 e 4, 8 gradi (°C) entro il 2100 L'aumento del livello dei mari sarà compreso tra 26 e 82 centimetri entro il 2100: è dovuto in parte allo scioglimento dei ghiacciai continentali e alle calotte glaciali polari, e in parte alla dilatazione termica dell'acqua dovuta al riscaldamento stesso. ENEA - educarsi al futuro

ottobre 2014 Ultimo Rapporto Ipcc Le emissioni mondiali di gas serra devono essere ridotte dal 40 al 70% tra il 2010 e il 2050. «Gli effetti dei cambiamenti climatici si fanno già sentire su tutti i continenti e negli oceani. La natura dei rischi legati ai cambiamenti climatici è sempre più chiara. « Visto il riscaldamento considerevole e l’aumento continuo delle emissioni di gas serra, I rischi diventeranno difficili da gestire ed anche degli investimenti importanti e sostenuti nell’adattamento avranno i loro limiti » . hanno partecipato 309 autori e 436 ricercatori di 70 paesi

Emissioni di CO 2 per singolo abitante, da combustibili fossili ENEA - educarsi al futuro 29

Mangiare carne impatta molto più sul clima rispetto a mangiare verdure. Il grafico mostra quante emissioni incorporano i vari cibi, a parità di calorie fornite ENEA - educarsi al futuro 30

La strategia europea 20 - 20 per il 2020 20 % dell’ energia dovrà essere prodotta da fonti rinnovabili 20 % di taglio dei consumi per risparmio energetico 20 % di riduzione delle emissioni di CO 2 L’obiettivo europeo è stato articolato in obiettivi nazionali entro il 2020 l’Italia deve raggiungere una quota del 17% di fonti rinnovabili sul totale dei consumi finali e ridurre del 14% le emissioni di gas serra rispetto ai valori del 2005. 31

le rinnovabili nel 2012 hanno coperto il 27% del consumo di energia elettrica italiana l’energia prodotta da rinnovabili è stata complessivamente pari a 92, 4 TWh, +11% rispetto al 2011 Il fotovoltaico ha aumentato la produzione del 74, 4% (da 10, 8 a 18, 8 TWh) l’eolico ha aumentato l’energia prodotta del 41% (da 9, 8 a 13, 9 TWh) Le bioenergie (biomasse, biogas e bioliquidi) aumentato del 13% (da 10, 8 a 12, 2 TWh) La fonte geotermica è rimasta stazionaria intorno ai 5, 5 TWh annui. Fonte: GSE (Gestore dei Servizi Energetici) 32

A fine 2011 nel mondo si è arrivati a 67, 3 GW fotovoltaici cumulativi. Oggi la stima è che il fotovoltaico produca 80 miliardi di k. Wh l’anno di elettricità, 60 miliardi dei quali in Europa. ENEA - educarsi al futuro 33

ENEA - educarsi al futuro 34

Solo fotovoltaico ed eolico dal 2000 al 2012 in Europa hanno installato 166. 000 MW di potenza, oltre 28. 000 MW nel solo 2012.

Gli Stati Uniti, con la politica di Obama pro-energie rinnovabili, hanno raggiunto il traguardo dei 50 GW di capacità eolica istallata sul territorio. La stessa potenza di 44 centrali a carbone o di 11 centrali nucleari. Permetteranno di far risparmiare all’atmosfera tanto biossido di carbonio quanto ne emetterebbero 14 milioni di automobili su strada Energia dal vento si calcola che in Germania sono stati creati 750. 0000 posti di lavoro, ENEA con le rinnovabili - educarsi al futuro 36

Mappa irraggiamento solare fonte: NASA

Energia solare a concentrazione per la produzione di energia elettrica grandi specchi parabolici lineari di oltre 5 metri concentrano la radiazione solare su un tubo ricevitore dove scorrono sali fusi che vengono riscaldati fino ad oltre 500 ° C. ENEA - Centro Ricerche Casaccia - Roma ENEA - educarsi al futuro 38

L’impianto solare scalda il fluido presente nel tubo ricevitore. Il calore del fluido viene accumulato nel primo serbatoio a 550°C. Con questa energia termica possiamo produrre vapore 24 ore su 24. La turbina a vapore genera così energia elettrica. Il fluido, dopo aver ceduto parte della sua energia termica per produrre il vapore, viene raccolto in un secondo serbatoio a 290°C. Poi ritorna all’impianto solare per riscaldarsi di nuovo.

Il tubo ricevitore ENEA - educarsi al futuro 40

Progetto Archimede impianto dimostrativo di una centrale solare 5 MWe a Priolo (Sicilia)

Ampie zone del pianeta sono molto soleggiate e perciò idonee alla costruzioni di impianti solari a concentrazione. Da ogni metro quadrato di superficie, possiamo ottenere, in un anno, la stessa quantità di energia che si ricava da un barile di petrolio. Ipotetica estensione dell’area occupata da impianti solari termodinamici per produrre il fabbisogno mondiale (europeo) di energia elettrica al 2050 ENEA - educarsi al futuro 42

Ad Abu Dhabi, Emirati Arabi Uniti, è entrata in funzione una centrale solare a concentrazione da 100 MW. La centrale copre un’area di 2, 5 km² ed ha una potenza di 100 MW: 250 000 specchi parabolici forniscono energia per 20 000 famiglie. ENEA - educarsi al futuro 43

La tecnologia è l’arma più importante per vincere la povertà “The end of poverty” Jeffrey Sachs La tecnologia può sconfiggere la povertà La diffusione della telefonia cellulare è un ottimo esempio (280 milioni di utenti in Africa, 130 in Brasile, 120 in Indonesia). Permetterà di superare l’isolamento dei villaggi, diffondere informazione, fare commercio. In Bangladesh l’operatore mobile GRAMEENPHONE ha introdotto la Health. Line, una linea diretta e continua per l’assistenza medica via cellulare

IEA - Africa Energy Outlook 2014 Nel 2040 l’economia della regione quadruplicherà. Oggi solo 300 milioni di persone hanno accesso all’energia elettrica. Nei prossimi 30 anni diventeranno oltre 1, 5 miliardi di persone. Il ruolo delle energie rinnovabili sarà decisivo, in particolare per le aree rurali. L’Africa sarà uno dei più grandi mercati del pianeta. E l’Italia, che è la nazione più vicina all’Africa, non può perdere questa occasione di cooperazione e sviluppo Accesso all’energia elettrica nell’Africa sub-sahariana

Energia solare per lo sviluppo dei villaggi rurali ENEA - educarsi al futuro 46

ENERGIA SOLARE PER I VILLAGGI Oggi è possibile rendere autosufficienti milioni di villaggi rurali sparsi per il mondo con piccoli impianti fotovoltaici e termici che producono sul posto l’energia elettrica necessaria ai loro bisogni. POSSIBILITA’ D’USO illuminare case e ambienti cucinare con forni solari e biogas irrigare con pompe solari potabilizzare l’acqua usare utensili da lavoro Frigoriferi, comunicare e fare scuola

L’Istituto Tecnico Industriale di Spoleto ha progettato e costruito un mulino fotovoltaico per produrre farina di miglio Il mulino, alimentato da un modulo fotovoltaico da 70 Wp, può risparmiare molte ore di lavoro alle donne dei villaggi

Il Kit fotovoltaico permette di illuminare due aule scolastiche e l’abitazione dell’insegnate in una scuola di un villaggio rurale privo di energia elettrica. E’ composto da un modulo fotovoltaico di 300 Wp, una batteria, un regolatore di carica e 14 lampade a risparmio di energia. È semplice da installare e può essere gestito dal maestro. (costo indicativo € 800).

Grazie alle donazioni di scuole e Consulte degli studenti stiamo portando energia elettrica fotovoltaica in alcune scuole di villaggi rurali della Mauritania e del Burkina Faso

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Domenica 19 Maggio 2013 Alloggio e accoglienza presso Laafi Roogo ( Casa della Pace ), sede del Movimento Shalom a Ouagadougou. Nella foto ( da sinistra ) : Nicola Calabrese, Francesco Picci, Gennaro Leogrande, Antony Surano, Maria Antonia Sardone, Guy Ouedrogo, Antonio Friscini, Giustino Melchionne, Rocco Scaltrito (accosciato)

Il montaggio del kit

Sabato 25 Maggio Francesco Picci assieme a tutti gli studenti burkinabè attivano l’impianto

Gli strumenti di misura, dono delle Consulte degli studenti e le dispense del corso di formazione scritte dall’Ing. Maria Malvoni con il prof. Giustino Melchionne, tradotte dalla prof. Maria

un po’ stanchi , assonnati , ma molto soddisfatti… foto di gruppo.

Scuola, ricerca e cooperazione, oggi vivono in contesti separati, per divulgare un nuovi saperi e promuovere la cultura della cittadinanza terrestre è necessario creare una forte connessione fra loro scuola ricerca cooperazione