Di seguito gli articoli e le fotografie pubblicati nella giornata richiesta.
 
 

Impianto di energia osmotica con membrane semipermeabili all'estuario di un fiume

Dove i fiumi incontrano il mare, la differenza di salinità genera pressione osmotica. Questa forza naturale può produrre elettricità attraverso membrane semipermeabili, offrendo una fonte rinnovabile costante e massiccia ancora largamente inesplorata commercialmente. LEGGI TUTTO L'ARTICOLO

🎧 Ascolta questo articolo

Il principio fisico dell'osmosi a pressione ritardata
L'energia osmotica, nota anche come blue energy o energia salina, sfrutta un fenomeno chimico-fisico fondamentale: quando due soluzioni con concentrazioni saline diverse sono separate da una membrana semipermeabile, l'acqua tende a migrare spontaneamente dalla soluzione meno concentrata a quella più concentrata, creando una pressione fisica misurabile chiamata pressione osmotica.

Negli estuari, dove fiumi di acqua dolce incontrano il mare, questa differenza di salinità è naturalmente presente e costante. L'acqua marina ha una concentrazione salina di circa trentacinque grammi per litro, mentre l'acqua dolce fluviale è praticamente priva di sali. Questa differenza di concentrazione genera una pressione osmotica teorica equivalente a circa ventisei atmosfere, comparabile alla pressione esercitata da una colonna d'acqua alta duecentosettanta metri.

Il processo di generazione elettrica osmotica, chiamato PRO (Pressure Retarded Osmosis), convoglia acqua dolce e acqua marina in camere separate da una membrana semipermeabile. L'acqua dolce attraversa la membrana verso il lato marino, aumentando il volume e la pressione della camera salina. Questa pressione aziona turbine idrauliche connesse a generatori elettrici, producendo energia pulita senza emissioni o combustibili.

Potenziale energetico globale degli estuari
Il potenziale teorico dell'energia osmotica è immenso. Secondo stime dell'Agenzia Internazionale per l'Energia Rinnovabile, se tutti gli estuari del pianeta fossero sfruttati ottimalmente, l'energia osmotica potrebbe generare circa duemila terawattora all'anno, equivalenti a circa il dieci percento del consumo elettrico globale attuale. Singoli grandi estuari come quelli del Rio delle Amazzoni, del Congo o del Gange potrebbero generare ciascuno diversi gigawatt di potenza continua.

Il vantaggio distintivo dell'energia osmotica rispetto ad altre rinnovabili è la costanza: a differenza del solare e dell'eolico, che sono intermittenti, il flusso di fiumi verso il mare è continuo ventiquattro ore su ventiquattro, trecentosessantacinque giorni all'anno. Questo rende l'energia osmotica una fonte di carico di base, capace di sostituire centrali termiche o nucleari senza necessità di sistemi di accumulo.

Le sfide tecnologiche delle membrane
La principale barriera tecnologica all'energia osmotica commerciale è l'efficienza e la durabilità delle membrane semipermeabili. Le membrane devono essere abbastanza porose da permettere un flusso rapido di acqua dolce, ma abbastanza selettive da bloccare quasi completamente il passaggio di ioni salini. Inoltre, devono resistere a biofouling, accumulo di sedimenti, pressioni meccaniche e corrosione salina per anni di operatività continua.

Le membrane attuali, tipicamente composte da poliammide o acetato di cellulosa modificato, raggiungono efficienze di conversione energetica intorno al due-tre percento della pressione osmotica teorica. Ricerche recenti su membrane a nanotubi di carbonio, grafene funzionalizzato e materiali biomimetici ispirati alle membrane cellulari naturali promettono miglioramenti significativi, con laboratori che riportano efficienze sperimentali fino al cinque-sette percento.

Un'altra sfida è la densità di potenza per metro quadrato di membrana. Gli impianti pilota attuali generano circa uno-due watt per metro quadrato di membrana, il che significa che per produrre un megawatt servirebbero circa cinquecentomila-un milione di metri quadrati di superficie membranosa, richiedendo impianti molto estesi.

Progetti pilota e prospettive commerciali
Il primo impianto pilota di energia osmotica al mondo fu inaugurato in Norvegia nel duemilaotto dalla compagnia energetica Statkraft sull'estuario del fiume Glomma. Sebbene l'impianto fosse piccolo e principalmente dimostrativo, validò la fattibilità tecnica del concetto. Successivamente, altri progetti pilota sono stati avviati nei Paesi Bassi, in Giappone e in Corea del Sud.

Il principale ostacolo alla commercializzazione rimane il costo. Le membrane ad alte prestazioni sono costose da produrre e da mantenere, e la necessità di vaste superfici membranose rende gli investimenti iniziali molto elevati. Tuttavia, con il progresso dei materiali nanotecnologici e la riduzione dei costi di produzione delle membrane, molti analisti energetici prevedono che l'energia osmotica potrebbe diventare competitiva economicamente entro il prossimo decennio, specialmente in paesi con grandi estuari fluviali e alta domanda energetica costante.

L'energia osmotica rappresenta una delle frontiere più promettenti delle rinnovabili, sfruttando un fenomeno naturale continuo e globalmente abbondante. Se le sfide tecnologiche delle membrane verranno superate, gli estuari del mondo potrebbero trasformarsi in centrali elettriche pulite, fornendo energia di base costante che integra perfettamente le fonti intermittenti come solare ed eolico nella transizione verso sistemi energetici completamente decarbonizzati.

 

Macchinetta elettromagnetica di Pacinotti con anello ad indotto del 1860

Nel milleottocentosessanta, Antonio Pacinotti inventò l'anello ad indotto che trasformava correnti instabili in corrente continua stabile. Intuì anche la reversibilità della macchina elettrica: poteva generare elettricità o funzionare come motore, aprendo l'era dell'elettrificazione globale. LEGGI TUTTO L'ARTICOLO

🎧 Ascolta questo articolo

Il problema delle correnti instabili nell'Ottocento
All'inizio del diciannovesimo secolo, Alessandro Volta aveva inventato la pila elettrica, dimostrando che l'elettricità poteva essere generata chimicamente attraverso reazioni redox tra metalli diversi immersi in soluzioni acide. Tuttavia, le pile voltaiche erano costose, si esaurivano rapidamente e non erano scalabili per applicazioni industriali su larga scala.

Il vero obiettivo dell'epoca era convertire l'enorme energia meccanica disponibile dalle macchine a vapore e dalle cascate d'acqua in energia elettrica. I primi generatori elettromagnetici, basati sui principi di induzione elettromagnetica scoperti da Michael Faraday nel milleottocentotrentuno, producevano correnti elettriche, ma queste erano pulsanti, discontinue e di direzione variabile, praticamente inutilizzabili per applicazioni che richiedevano flussi elettrici stabili come l'illuminazione o la galvanoplastica industriale.

L'anello di Pacinotti: geometria della stabilità
Antonio Pacinotti, fisico italiano e professore all'Università di Pisa, affrontò questo problema con un approccio geometrico innovativo. Nel milleottocentosessanta, a soli vent'anni, progettò e costruì la sua "macchinetta elettromagnetica" dotata di un indotto ad anello, una configurazione che rivoluzionò la generazione elettrica.

L'idea chiave era avvolgere il filo di rame conduttore non su un nucleo dritto o su segmenti separati, ma in modo continuo attorno a un anello toroidale di ferro dolce. Quando questo anello ruotava all'interno di un campo magnetico creato da magneti permanenti o elettromagneti statori, la corrente indotta cambiava gradualmente di intensità ma non di direzione bruscamente, creando un flusso elettrico molto più uniforme e stabile.

Il collettore a lamelle, posizionato sull'asse di rotazione, raccoglieva la corrente dalle diverse sezioni dell'anello in modo sincronizzato con la rotazione, raddrizzando le componenti alternate e producendo una corrente continua con ripple minimo. Questa configurazione eliminava le pulsazioni violente dei generatori precedenti, producendo una corrente sufficientemente stabile per alimentare lampade ad arco voltaico e motori elettrici sperimentali.

La reversibilità: da generatore a motore
Una delle intuizioni più geniali di Pacinotti fu la comprensione della reversibilità elettromeccanica della sua macchina. Durante gli esperimenti, scoprì che se alimentava l'anello con corrente continua esterna invece di farlo ruotare meccanicamente, la macchina si comportava come un motore elettrico, convertendo energia elettrica in movimento rotatorio.

Questo principio di reversibilità non era ovvio all'epoca. Dimostrò che le leggi elettromagnetiche erano simmetriche: una macchina elettrica poteva funzionare sia come generatore che trasforma movimento in elettricità, sia come motore che trasforma elettricità in movimento. Questa dualità era fondamentale per lo sviluppo successivo di sistemi elettromeccanici integrati, dove la stessa macchina poteva avviarsi come motore e poi generare elettricità di frenata, o viceversa.

Pacinotti pubblicò i suoi risultati in un articolo scientifico nel milleottocentosessantaquattro, ma non brevettò mai la sua invenzione, considerandola un contributo scientifico al patrimonio comune dell'umanità.

La commercializzazione di Gramme e il riconoscimento postumo
Dieci anni dopo, nel milleottocentosettanta, l'ingegnere belga Zénobe Gramme costruì indipendentemente una dinamo basata sullo stesso principio dell'anello ad indotto continuo. Gramme, a differenza di Pacinotti, aveva spirito commerciale e brevettò la sua macchina, avviando la produzione industriale su larga scala. Le dinamo Gramme furono adottate rapidamente per l'illuminazione elettrica urbana, i tram elettrici e le applicazioni industriali.

Per decenni, Gramme ricevette il credito pubblico per l'invenzione della dinamo moderna, mentre il contributo fondamentale di Pacinotti rimase largamente sconosciuto fuori dall'Italia. Solo verso la fine del diciannovesimo secolo, quando gli storici della scienza esaminarono gli archivi scientifici, la priorità temporale e concettuale di Pacinotti fu riconosciuta. Pacinotti stesso non espresse amarezza pubblica per la mancanza di riconoscimento commerciale, considerando la diffusione della tecnologia elettrica un successo collettivo più importante della gloria personale.

L'impatto sull'elettrificazione globale
L'anello ad indotto di Pacinotti, industrializzato da Gramme e successivamente perfezionato da Siemens e altri, divenne il cuore tecnologico della seconda rivoluzione industriale. Le dinamo trasformarono l'energia meccanica abbondante delle fabbriche e delle centrali idroelettriche in elettricità distribuibile, rendendo possibile l'illuminazione elettrica urbana che sostituì gas e petrolio, i tram elettrici che rivoluzionarono il trasporto pubblico urbano, e i processi elettrochimici industriali come la produzione di alluminio e la galvanoplastica.

Senza una fonte stabile di corrente continua, l'elettrificazione di massa sarebbe stata ritardata di decenni. L'invenzione di Pacinotti fu il tassello mancante che trasformò l'elettricità da curiosità di laboratorio a forza motrice della civiltà industriale moderna.

Antonio Pacinotti rappresenta l'archetipo dello scienziato che contribuisce al progresso umano senza cercare profitto personale o gloria immediata. La sua macchinetta elettromagnetica, concepita in un piccolo laboratorio universitario pisano, conteneva i principi che avrebbero illuminato le città, mosso i treni e alimentato le fabbriche del ventesimo secolo, dimostrando che le grandi trasformazioni tecnologiche nascono spesso da intuizioni teoriche apparentemente astratte che trovano applicazione pratica solo quando il contesto sociale ed economico è pronto ad accoglierle.

 

In questo articolo troverete la collezione di tutti gli articoli (oltre 20 finora!) che includono le audio-guide, le immagini e i reels di Vega sull'Impero Romano. Aggiungetelo tra i preferiti se volete seguire tutti gli aggiornamenti

FORO ROMANO

Colosseo

Piazza San Pietro

Nessuna fotografia trovata.