Ultima modifica: 16 Marzo 2015

IVC1

 

La chimica nella vita

Slides:

1. ITI “L. da Vinci” 4 C Area di progetto 9 Maggio 2014
2. La chimica nella vita
3. 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
4. I dodici principi 1 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
5. La sostenibilità
6. Solventi “green”
7. Inquinamento del suolo da Piombo e principali tecniche di bonifica
8. 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.
9. 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 Piombo Fabbriche di munizioni ed esplosivi Batterie ed accumulatori Vernici e smalti Vetri e ceramiche
10. 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
11. 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 :
12. Trattamenti chimico-fisici Biorisanamento: trattamenti microbiologici fitodepurazione Bonifica dei Siti Inquinati Artemisia princeps Acidithiobacillus ferrooxidans
13. Trattamento sul posto del materiale contaminato INTERVENTI DI BONIFICA in situ ex situ Rimozione fisica del materiale e successivo trattamento on-site off-site
14. Trattamenti chimico-fisici metodi di precipitazione/sedimentazione Sfruttano la proprietà dei metalli di essere precipitati come idrossidi, solfuri o carbonati per poi essere separati per sedimentazione  complessazione mediante ligandi Prevedono 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
15. Biorisanamento Il 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
16. 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
17. 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
18. Riportiamo alcune specie vegetali accumulatrici di metalli pesanti, tra cui il piombo: Specie vegetale Metalli accumulabili Artemisia princeps Beta maritima Brassica campestris Brassica nigra Brassica juncia Poa annua Brassica hirta Cd, Zn, Cu, Pb Pb, Cu, Zn Pb Pb Cd, Ni, Pb, Se Cd, Cu, Ni, Cd, Zn, Pb Hg, 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.
19. 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
20. 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.
21. 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
22. 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.
23. 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 )
24. Gli anni ’70 del Novecento Vengono 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
25. 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”.
26. 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.
27. Gli anni ’90 del Novecento Vertice 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.
28. Gli anni ’90 del Novecento Protocollo 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
29. 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.
30. 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”
31. 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.
32.  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
33. 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,