organica + analisi completo
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ITI “L. da Vinci” 4 C
Area di progetto
9 Maggio 2014
La chimica nella vita
Pollution provection act
Nasce negli anni 90 , negli USA , afferma che l'abbattimento dei rifiuti deve avvenire alla fonte con una serie di accorgimenti e tecnologie che vanno dai filtri dell'aria al controllo dei gas emessi dai fumaioli , ai controlli ingegneristici che possono minimizzare la quantità di sostanze che potrebbero divenire rifiuti
I dodici principi1 PREVENZIONE
2 ECONOMIA DI ATOMI
3 REAZIONI CHIMICHE MENO PERICOLOSE
4 PRODOTTI CHIMICI PIU’ SICURI
5 SOLVENTI E PRODOTTI AUSILIARI PIU’ SICURI.
6 EFFICACIA ENERGETICA:
7 MATERIE PRIME RINNOVABILI
8 RIDUZIONE DI DERIVATI
9 CATALISI.
10 SOSTANZE NON PERSISTENTI NELL’AMBIENTE
11 ANALISI IN TEMPO REALE DEI PROCESSI CHIMICI
12 CHIMICA PIU’ SICURA PER LA PREVENZIONE DEGLI INCIDENTI
La sostenibilità
I
catalizzatori
Solventi “green”
Liquidi ionici
Inquinamento del suolo da Piombo
e principali tecniche di bonifica
I metalli pesanti (in particolare il piombo) sono estremamente tossici per l’ambiente poichè tendono a bioaccumularsi e a dare fenomeni di biomagnificazione.
Dal suolo essi sono trasmessi alle piante e agli animali e quindi agli alimenti fino all'uomo.
Cause di contaminazione da metalli pesanti
Vari processi industriali Centrali termoelettriche Traffico motorizzato Utilizzo di fertilizzanti Sfruttamento e successiva dismissione di miniere Accumulo di rifiuti urbani e loro incenerimento
Utilizzi del PiomboFabbriche di munizioni ed
esplosivi
Batterie ed accumulatori
Vernici e smaltiVetri e ceramiche
Tossicità dei metalli pesanti Deposizione nelle cellule mediante
interazioni con biomolecole (proteine,enzimi ed acidi nucleici)
Forte affinità del catione metallico per i gruppi ‑SH dell’amminoacido cisteina con formazione di un complesso metallo-zolfo che compromette la funzionalità enzimatica
Modifica della conformazione
attiva
Blocco di siti funzionali
Spostamento di ioni metallici essenziali
Saturnismo
anemia ipertensione neuropatia coliche addominali
impotenza e sterilità
L’intossicazione proveniente da una elevata
esposizione al piombo è chiamata saturnismo (dal
nome dato al piombo dagli alchimisti medioevali) e si
manifesta con :
Trattamenti chimico-fisici
Biorisanamento:
trattamenti microbiologici
fitodepurazione
Bonifica dei Siti Inquinati
Artemisia princeps
Acidithiobacillus ferrooxidans
Trattamento sul posto del materiale contaminato
INTERVENTI DI BONIFICA
in situ
ex situ
Rimozione fisica del materiale e successivo trattamento
on-site
off-site
Trattamenti chimico-fisicimetodi di precipitazione/sedimentazione
Sfruttano la proprietà dei metalli di essere precipitati come idrossidi,
solfuri o carbonati per poi essere separati per sedimentazione
complessazione mediante ligandiPrevedono l’utilizzo di ligandi (es.EDTA) in grado di complessare i
cationi
metallici con conseguente solubilizzazione
metodi di ossidazione/riduzione chimica Si effettuano con l'aggiunta di agenti riducenti,ossidanti o
neutralizzanti in grado di trasformare il metallo nelle sue forme meno tossiche o
meno solubili
BiorisanamentoIl biorisanamento utilizza il potenziale metabolico dei microrganismi e/o delle piante per ridurre l'inquinamento di aria,acque e suolo.
Esiste purtroppo una vasta gamma di microrganismi in grado di vivere in presenza di elevate concentrazioni di ioni metallici verso i quali hanno sviluppato meccanismi di resistenza molto conservati nel tempo e tra le diverse specie
Fitodepurazione Specie vegetali come filtri biologici:
Crescita di piante su terreni contaminati in modo che gli inquinanti possano percolare attraverso il sistema radicale e accumularsi in radici, fusti, foglie etc. La biodisponibilità di un metallo può essere incrementata attraverso la somministrazione di agenti chelanti (EDTA), che facilitano l’assorbimento del metallo da parte delle piante.
Tali agenti devono essere: non tossici biodegradabili economici facilmente reperibili assorbibili dalle specie accumulatrici
Fitostabilizzazione
Sfrutta la capacità di alcune piante di produrre composti chimici nelle radici in grado di immobilizzare i metalli all’interfaccia radici-suolo riducendone
la biodisponibilità ed evitandone la migrazione verticale verso le falde acquifere
Sfrutta la capacità di alcune piante, dette metalloaccumulatrici, di estrarre i metalli dal terreno attraverso l’apparato radicale e di concentrarli in germogli e foglie.
Piante a crescita rapida e non da utilizzare come foraggio
Fitoestrazione
Riportiamo alcune specie vegetali accumulatrici di metalli pesanti, tra cui il piombo:
Specie vegetale Metalli accumulabili
Artemisia princepsBeta maritima Brassica campestrisBrassica nigraBrassica junciaPoa annua Brassica hirta
Cd, Zn, Cu, PbPb, Cu, ZnPbPbCd, Ni, Pb, SeCd, Cu, Ni, Cd, Zn, PbHg, Pb
Utilizzate soprattutto piante della famiglia delle Brassicaceae.
Brassica juncia può rapidamente concentrare all’interno dei suoi tessuti radicali, cadmio, nikel, piombo e selenio, abbassandone il livello nel suolo circostante del 55% il primo anno e di un ulteriore 16% il secondo.
Sezione schematica di un impianto di fitodepurazione
Al termine del trattamento la biomassa vegetale deve essere raccolta e smaltita.
Le piante vengono essiccate ed incenerite a temperature inferiori a 600°C per non disperdere il metallo nell’ambiente.
Talvolta si rende necessario effettuare più cicli di coltivazione e raccolta per il recupero totale del sito
Phytoremediation del Piombo
Piuttosto difficoltosa per il piombo perché:
saldamente trattenuto dai materiali presenti nel suolo
poche piante sono in grado di iperaccumulare piombo senza subire danni irreparabili alle proprie cellule.
E’ stato dimostrato che i cationi metallici inibiscono l’attività mitotica e di conseguenza la divisione cellulare Il piombo, alterando le strutture mitocondriali, può disaccoppiare la fosforilazione ossidativa e interferire con la sintesi proteica delle cellule vegetali.
Svantaggi dei trattamenti chimico-fisici
Costi elevati
Rimozione incompleta dei metalli e bassa selettività
Alti consumi energetici e di reagenti
Produzione di fanghi tossici e altri prodotti di rifiuto.
Vantaggi dei trattamenti microbiologici
Costi minori
Minimo impatto ambientale per i trattamenti in situ
Maggiore semplicità di processo
Tempi di bonifica relativamente brevi
La contaminazione alimentare da piombo e da metalli pesanti è
una realtà!
La nostra indagine ci ha confermato che le popolazioni sono esposte inconsapevolmente ad un rischio non trascurabile, che può diventare significativo per quegli individui che, per età o per stato di salute, sono più vulnerabili di altri.
Per arrivare alla sostenibilità si parte da lontano: il 1972
Con il movimento ambientalista negli anni sessanta del XX secolo , annunciato dal libro Silent Spring (1962) di Rachel Carson e fortificato dalla ricerca Rapporto sui limiti dello sviluppo (1972) da parte del Massachusetts Institute of Technology (MIT-Cambridge,Massachusetts-USA).
Conferenza di Stoccolma organizzata dalle Nazioni Unite sui problemi ambientali dell’industrializzazione ( con elaborazione di 109 raccomandazioni e creazione dell’UNEP –United Nations Environment Programme )
Gli anni ’70 del NovecentoVengono posti in rilievo:- Il problema crescente
dell’inquinamento;- L’eccessiva e crescente
divaricazione fra la disponibilità di risorse naturali e la relativa domanda a livello globale.
Si suggerisce di abbandonare l’idea della crescita illimitata, attraverso l’introduzione , nelle politiche economiche, di un vincolo,determinato dai limiti naturali dello sviluppo, intesi in termini di :
- Limitatezza delle risorse naturali;
- Degrado dei suoli per utilizzi urbani, industriali e infrastrutturali
Gli anni ’80 del Novecento
Pubblicazione del Rapporto Brundtland (1987) , che introduce il concetto di “sviluppo sostenibile”, cioè uno “ sviluppo che soddisfa i bisogni del presente senza compromettere la possibilità delle generazioni future di soddisfare i loro bisogni”.
I principi base dello sviluppo sostenibile (H.Daly, 1988)
• Il principio del rendimento sostenibile : le risorse naturali devono essere consumate a una velocità tale da permettere il ripristino naturale, aumentando il ripristino naturale , aumentando i meccanismi di riciclo e incentivando gli usi alternativi.
• Il principio della capacità di assorbimento: i rifiuti devono essere prodotti a una velocità compatibile con quella del loro riassorbimento da parte dell’ecosistema, evitando fenomeni di accumulo.
Gli anni ’90 del NovecentoVertice sulla terra di Rio de Janeiro, in Brasile(1992): si
sottoscrivono le convenzioni sul clima e sulla biodiversità , si esplicitano la “dichiarazione di Rio” (27 principi per uno sviluppo ecosostenibile) e l’Agenda 21, un documento programmatico non solo per l’ambiente ma anche per lo sviluppo locale.
L’Agenda 21 opera non solo a livello
internazionale ma anche locale.
Gli anni ’90 del NovecentoProtocollo di Kyoto (1997) per la soluzione del
problema dell’effetto serra e del cambiamento climatico. È entrato in vigore solo il 16-2-2005, dopo ben otto anni, dopo la firma della Russia.
I Paesi aderenti dovrebbero ridurre, nel periodo 2008-2012 le emissioni totali di anidride carbonica del 5% rispetto al livello del 1990.
Il protocollo è sostanzialmente fallito
Il XXI secolo- Summit internazionale sullo sviluppo
sostenibile di Johannesburg (2002)- Il WWF pubblica un rapporto, a cadenza
biennale, sullo stato del pianeta (Living Planet Report 2002) che riprende il concetto di impronta ecologica.
L’ultimo rapporto è del 2008.
Sviluppo sostenibile nella scuola italiana
Ecologia Economia Equità Cultura
• Salvaguardia delle risorse ambientali e culturali;
• Preservazione delle risorse per le generazioni future;
• Limitare l’utilizzo e il consumo delle risorse;
• Rivederne la distribuzione fra le diverse aree del pianeta
= Un nuovo “modello di vita”
GALILEO GALILEI
L’interesse per la Terra, per
l’osservazione degli astri era
presente già in uno studioso
toscano del 1600, conosciuto
sia come scienziato che
come letterato. Stiamo
parlando di Galileo,
considerato l’inventore del
cannocchiale, della prosa
scientifica e del metodo
sperimentale.
Galileo portò avanti la teoria
copernicana, sebbene fu
costretto ad abiurarla
dinanzi al Tribunale
dell’Inquisizione nel 1633
poiché essa si
contrapponeva alla teoria
aristotelica che era
ammessa dalla Chiesa.
La teoria copernicana è l'ipotesi antica di un universo eliocentrico, con la Terra decentrata. Questa teoria diede inizio a quel processo di mutamenti scientifici che oggi noi chiamiamo Rivoluzione copernicana La visione copernicana, successivamente appoggiata da Egidio Amato, fu per circa un secolo considerata con sospetto perché poneva la Terra, e dunque l'uomo, in posizione decentrata, non fondamentale nell'universo creato da Dio. Seguendo il pensiero di Aristotele e del tempo, la Chiesa cattolica accettava la teoria geocentrica, e questo causò discussioni e prese di posizione anche drammatiche
La Terra compie in 24 ore una rotazione completa da ovest a est intorno al proprio asse.
La Terra non è il centro dell'Universo ma solamente dell'orbita della luna e compie una rivoluzione annua intorno al Sole.
Tutti i pianeti ruotano intorno al Sole, che è il centro dell'Universo.
La prima ipotesi è in grado di spiegare il moto apparente della volta celeste durante la giornata, che rimane immobile ma vediamo ruotare per effetto del movimento della Terra.
La seconda ipotesi spiega il moto annuo del sole lungo la linea immaginaria denominata eclittica.
La terza ipotesi invece riesce a descrivere il moto retrogrado dei pianeti in modo molto più semplice e chiaro delle teorie ritenute vere in quel periodo.
La Teoria Copernicana, per quanto fosse rivoluzionaria, mantenne comunque alcuni principi riconducibili al sistema Tolemaico: le orbite circolari, l'immutabilità dei cieli e continuava a portare avanti il principio di un universo finito
Galileo cercò di diffondere la sua teoria nella
sua opera più famosa “ Dialogo sopra i due
massimi sistemi del mondo”, scritta in volgare
toscano affinché fosse accessibile ad un
pubblico più vasto, nella forma del dialogo che
rendeva la lettura piacevole e accattivante.
Altra opera fondamentale per l’ affermazione
delle scoperte astronomiche è il “Sidereus
nuncius” , scritto in latino poiché rivolto alla
comunità scientifica dell’ epoca . In essa si
parla delle superficie lunare e dei pianeti che
Galileo aveva osservato con l’ausilio del
cannocchiale.: Venere,Giove,Saturno.
Individuò la forma allungata dii Saturno,
prodotta da quelli che successivamente
sarebbero stati individuati come i suoi anelli;
scoprì l’irregolarità della superfice lunare, le
creste circolari di profondi crateri e le distese
più scure, definite successivamente “
mari”. Ciò mostrò che la luna non era una
sfera perfetta e di natura divina, come ogni
corpo celeste secondo della scienza ufficiale.
L’astronomia di Galileo non
è più soltanto osservazione
e costruzione matematica
fatta al solo scopo di per
vedere correttamente le
posizioni degli astri erranti,
come si era considerata fino
ad allora, ma un passo
decisivo verso la
conoscenza della struttura e
della vera essenza dell’
universo.
Per un po’ la Chiesa plaudì a Galileo,
studioso profondamente religioso e
stimato dall’autorità ecclesiastica,
divenne sempre più evidente che il
suo lavoro non era soltanto un
esercizio di calcoli e dimostrazioni
ma lo spirito che lo animava era
rivolto alla ricerca della verità, la
spinta rivoluzionaria delle sue idee
divenne insostenibile per chi voleva
ancorare la scienza a comode e
grossolane certezze, e al tempo
stesso per chi voleva vincolare il
mondo ad antichi principi che, al di là
delle sue strutture tortuose che si
costruivano su di essi, giustificavano
privilegi e potere.
Ma quella condanna e quella dolora
abiura furono presto cancellate dalla
storia
Grazie per l’attenzione
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