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D-DUST: dal Politecnico satelliti e IA per lo studio delle polveri sottili

Condizioni climatiche ed estesa antropizzazione del territorio rendono la Pianura Padana una delle regioni più inquinate d’Europa nonostante le emissioni siano paragonabili, in realtà, a quelle di altre aree sviluppate. In cima agli agenti inquinanti più critici troviamo il particolato, ovvero le polveri sottili.

L’esposizione a lungo termine a elevate concentrazioni di particolato aumenta la percentuale di patologie cardiovascolari e respiratorie. Industrie, traffico e riscaldamento domestico sono tra le principali cause di emissione di polveri sottili. Tuttavia, anche gli allevamenti intensivi e le attività agricole possono contribuire a diffondere questo pericoloso inquinante, e ad oggi sono ancora pochi gli studi che sono stati condotti.

Il progetto D-DUST (Data-driven moDelling of particUlate with Satellite Technology aid) vuole colmare questo divario fornendo importanti dati per indagare l’impatto che le emissioni derivanti da attività agricole e zootecniche hanno sulla nostra salute. D-DUST, finanziato dal bando “Data Science for Science e Society” di Fondazione Cariplo, schiera il Politecnico di Milano, Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale (DICA) come capofila, con la collaborazione della Fondazione Politecnico di Milano, il Dipartimento di Elettronica, Informazione e Bioingegneria (DEIB) e l’Università degli Studi dell’Insubria (DiSAT) come partner scientifici.

Maria Antonia Brovelli, docente di Sistemi Informativi Geografici che coordina il progetto, ha spiegato che

Il progetto D-DUST sperimenterà nuove procedure analitiche e predittive dei meccanismi di generazione e diffusione delle polveri sottili dal comparto agricolo. Sono procedure basate esclusivamente sull’ingente patrimonio di dati e osservazioni ambientali oggi disponibili come open data, con particolare attenzione al potenziale contributo delle nuove missioni satellitari dedicate al monitoraggio della qualità dell’aria.

Lo studio verrà inoltre condotto anche grazie all’utilizzo delle piattaforme satellitari Sentinel del programma europeo Copernicus, tra cui il satellite Sentinel 5P che fornisce misurazioni open data su scala globale dei principali inquinanti atmosferici, unito allo studio di modelli predittivi spaziali basati su tecniche di machine learning. Lo sviluppo dei modelli sarà coadiuvato dai dati derivanti dalle stazioni fisse di monitoraggio a terra della rete di ARPA Lombardia e dai dati delle campagne di rilevamento e caratterizzazione chimica del particolato combinati con quelli relativi alla diffusione delle malattie cardiovascolari e respiratorie.

La ricerca mira a potenziare la conoscenza a livello locale delle polveri sottili anche nelle aree non coperte dalle stazioni di misurazioni a terra, al fine di fornire stime e previsioni replicabili e spendibili nel monitoraggio e nell’analisi dell’esposizione della popolazioni a tale inquinante.

sottolinea ancora la professoressa Brovelli.

Parallelamente alla ricerca descritta, saranno organizzate attività didattico-educative che coinvolgeranno principalmente gli studenti degli istituti medi superiori agrari attraverso seminari di sensibilizzazione e partecipazione diretta alle campagne di monitoraggio. Si prevede di coinvolgere anche organizzazioni no-profit e fondazioni attive in progetti di ricerca, educazione e divulgazione sulle tematiche ambientali.

Scopri tutto sulla ricerca politecnica di frontiera e sui temi definiti dalla Commissione Europea nell’ambito del Recovery Plan. Visita il sito Next Generation EU del Politecnico di Milano.

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DESOLINATION: più energia, più acqua e meno emissioni di anidride carbonica

Il progetto DESOLINATION, “nome in codice” di DEmonstration of concentrated SOLar power coupled wIth advaNced desAlinaTion system in the gulf regION, è stato finanziato dalla Commissione europea nell’ambito del programma Horizon 2020.

Con un investimento complessivo di oltre 12 milioni di euro, in un arco di 48 mesi e con la collaborazione di 19 partner accademici e aziendali in tutto il mondo, di cui il Politecnico è capofila, il gruppo di ricerca sperimenterà soluzioni innovative per l’energia solare a concentrazione e per la desalinizzazione dell’acqua. I ricercatori lavoreranno all’integrazione di queste due tecnologie che, insieme, promettono applicazioni con livelli di efficienza senza precedenti.

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Credits: AZoCleantech.com

La regione del Consiglio di Cooperazione del Golfo (GCC) è stata individuata come area di sperimentazione del progetto: in Arabia Saudita verrà messo in opera un impianto pilota che per la prima volta assocerà le due tecnologie e che offrirà contemporaneamente, energia elettrica e acqua desalinizzata a prezzi convenienti, garantendo, al contempo, una cospicua riduzione del livello di emissioni di CO2 rispetto ai sistemi di desalinizzazione attualmente più diffusi. Scopri di più sul progetto europeo DESOLINATION a questo link.

Il progetto coinvolgerà 19 partner in 9 paesi dell’Unione Europea e 3 paesi del GCC, tra università e centri di ricerca (Politecnico di Milano, Fraunhofer Institute, Lund University, Cranfield University, Tekniker, Lappeenranta-Lahti University of Technology, Università di Brescia, Technical University of Eindhoven, University of Maribor, Luleå University of Technology, King Saud University, University of Bahrain and German University of Technology), società industriali (Baker Hughes, Cobra and ACSP), e Piccole e medie imprese (Protarget, Temisth and Euroquality).

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Credits: Robotics & Automation News

Coordinatore del progetto è l’Alumnus e docente del Dipartimento di Energia del Politecnico di Milano Giampaolo Manzolini, che ha recentemente partecipato anche a un altro progetto europeo: FReSMe (From residual steel gasses to methanol).

Il gruppo di ricerca del Politecnico di Milano, guidato da Manzolin, in questo caso ha avuto il ruolo di ottimizzare dal punto di vista energetico, ambientale ed economico, il progetto di un impianto per la produzione di metanolo a partire da anidride carbonica e idrogeno (residui della produzione di acciaio).

Secondo le stime dei ricercatori, il sistema messo a punto durante i 4 anni di lavoro potrebbe contribuire a ridurre le emissioni di anidride carbonica nelle acciaierie italiane almeno del 61% rispetto alla situazione attuale.

Credits header e home: AZoCleantech.com

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Il Politecnico prima università italiana partner per il Green Deal europeo

Il Politecnico di Milano è la prima università italiana a diventare partner della New European Bauhaus, l’iniziativa dell’Unione europea che ha l’obiettivo di avvicinare i cittadini al Green Deal europeo – il programma per rendere sostenibile l’economia dell’UE-, trasformandolo in un’esperienza culturale, positiva e concreta.

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Credits europa.eu

L’iniziativa vuole fare in modo che i cittadini vivano un’esperienza diretta di come la trasformazione in senso “green” e “digital” possa migliorare la qualità di vita di ciascuno, definendo futuri modi di vivere in modo interdisciplinare e costruendo un dialogo tra arte, cultura, inclusione sociale, scienza e tecnologia.

Per farlo, la New European Bauhaus prevede il coinvolgimento diretto della cittadinanza su una piattaforma dedicata, per accelerare la transizione verde, contribuire alla ripresa e garantire una migliore convivenza per tutti, sfruttando il patrimonio esistente di conoscenze, esperienze e capacità per ricercare nuove visioni, idee e soluzioni.

Nella pratica, il progetto agevolerà il dialogo tra esperti, imprese e istituzioni per rendere gli spazi di vita di domani più economici e accessibili, mobilitando progettisti, architetti, ingegneri, scienziati, studenti e menti creative di tutte le discipline per ripensare un modo di vivere sostenibile in Europa e nel mondo.

COSA FARÀ IL POLITECNICO IN QUESTO PROGETTO?

In qualità di partner, il Politecnico di Milano si impegnerà in tre macro aree:

  • creerà occasioni di dibattito e confronto che possano essere di stimolo per generare idee nuove idee intorno a questi temi;
  • identificherà progetti, pratiche o concetti ispiratori;
  • raccoglierà i bisogni e le aspettative dei cittadini.

Gli Alumni del Politecnico di Milano sono un supporto fondamentale per la crescita dell’Ateneo in Italia e in un contesto internazionale. Rappresentano l’eccellenza politecnica nel mondo, sono parte fondamentale dello sviluppo sociale e tecnologico del Paese. Se ti piacciono le nostre attività, puoi donare per sostenerle.

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Il riscaldamento globale è (anche) un problema da ingegneri

Per fronteggiare l’emergenza climatica, l’Europa dovrebbe raggiungere la carbon neutrality entro il 2050: è un obiettivo ambizioso, ma non irraggiungibile, spiega l’Alumnus Lorenzo Rosa, ricercatore internazionale attualmente di stanza all’ETH di Zurigo, inserito nella classifica dei “30 under 30” di Forbes per le sue ricerche innovative su riscaldamento globale e sostenibilità.

“Possiamo arrivarci in due modi: il primo è quello di utilizzare fonti di energia a impatto zero (o quasi) come eolico e solare, in sostanza eliminando l’emissione di CO2 dai nostri processi produttivi; ma, realisticamente, dobbiamo ammettere che ci sono settori industriali in cui questa possibilità è ancora lontana, basti pensare al trasporto aereo o alle industrie dell’acciaio e del cemento e all’agricoltura. Noi dobbiamo agire adesso: dove non si può decarbonizzare, è necessario bilanciare le emissioni di CO2. Piantare foreste serve, ma non basta: bisogna rimuovere l’anidride carbonica dall’atmosfera nel momento in cui viene emessa”.

Uno studio a firma di Rosa, insieme a un altro Alumnus del Politecnico, Marco Mazzotti, è stato recentemente pubblicato sulla prestigiosa Energy & Environmental Science. “Assessment of carbon dioxide removal potential via BECCS in a carbon-neutral Europe” descrive i risultati dei ricercatori che hanno analizzato per la prima volta le potenzialità di una strategia di rimozione della CO2 su scala europea. 

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Credits Lorenzo Rosa
CATTURARE L’ANIDRIDE CARBONICA

“Ovunque possibile, è sempre meglio utilizzare fonti di energia a impatto zero, ma, dove non è applicabile, la bioenergia è una fonte preferibile ai combustibili fossili perché è rinnovabile. Resta il problema della raccolta e stoccaggio dell’anidride carbonica, che oggi, per la maggior parte, viene invece rilasciata nell’atmosfera. BECCS (Bioenergy with Carbon Capture and Storage) è una tecnologia di Carbon Dioxide Removal (CDR), cioè rimozione dell’anidride carbonica, conosciuta ma ancora poco applicata: esistono due o tre grossi impianti negli USA, uno in UK e qualche piccolo impianto pilota in Europa”.

Consiste nel catturare la CO2 prodotta dai processi di combustione e nella sua raccolta in siti di stoccaggio sotterranei, almeno a 800 metri sotto la superficie, dove resta intrappolata e non può essere rilasciata in atmosfera.

Questo studio quantifica le potenzialità di questa tecnologia e ne analizza le ricadute ambientali e industriali “con una risoluzione al km”: descrive quindi le attuali disponibilità di biomassa dei paesi europei, gli impianti e le infrastrutture già presenti sul territorio, i risultati che possiamo aspettarci e anche i potenziali rischi che un eventuale “mercato del carbonio” avrebbe in termini di consumo di suolo e biodiversità.

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Credits Photo by Marek Piwnicki on Unsplash
UN EQUILIBRIO DELICATO

La bioenergia si ottiene dalla combustione di biomassa: legname, per esempio, o coltivazioni come i residui agricoli, ma anche rifiuti organici. La biomassa come fonte di energia è preferibile ai combustibili fossili, sia perché è rinnovabile, sia perché è più semplice sequestrare (cioè raccogliere) la CO2 biogenica.

BECCS associa produzione di bioenergia alla rimozione dell’anidride carbonica all’origine, nello stesso impianto, evitandone il rilascio in atmosfera. “Gli obiettivi di decarbonizzazione potrebbero indirizzare il mercato energetico verso la bioenergia”, ci spiega il ricercatore.

“Sarebbe auspicabile, ma comporta dei problemi. Se diventasse molto conveniente produrre energia da biomassa, il rischio è che interi territori vengano sottratti alle foreste o alla coltivazione per produrre questo combustibile. Sta già accadendo, e i risvolti sono drammatici in termini di deforestazione e aumento dei prezzi del cibo, un problema che non farà che crescere nei prossimi decenni con l’aumentare della popolazione terrestre e che interessa anche dinamiche geopolitiche molto delicate tra paesi produttori e paesi consumatori”.

Lo studio mette in luce alcuni di questi aspetti e indirizza la strategia verso l’impiego di biomassa già disponibile come scarto industriale, agricolo e urbano: per esempio, gli scarti delle coltivazioni (tutta la parte della pianta che non viene utilizzata per produrre cibo o foraggio), il trattamento di rifiuti e acque reflue, i rifiuti organici e il letame dagli allevamenti, rendono disponibile una certa quantità di biomassa utilizzabile per produrre energia.

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Credits: www.rinnovabili.it
QUESTIONE DI NUMERI

Per rispettare la scadenza del 2050, è necessario rimuovere 7.5 miliardi di tonnellate di CO2, ovvero circa 250 milioni all’anno per 30 anni, che equivale a mitigare il 5% delle emissioni annue di anidride carbonica.

“5% è l’obiettivo minimo: alcune stime dicono che, per mettere al sicuro il pianeta, serve una rimozione molto più drastica, del 30%. Il 5% però è quello che ci permetterebbe di guadagnare tempo”.

Lo studio dimostra che il potenziale di questa tecnologia in Europa sarebbe in grado di rimuovere 200 milioni di tonnellate di CO2 all’anno, sufficiente a coprire la soglia del 5%, ma la distribuzione di questo potenziale non è uniforme sul territorio europeo.

“Pochi paesi hanno abbastanza biomassa per raggiungere la propria quota di neutralizzazione delle emissioni tramite BECCS. Altri paesi potrebbero importarla, ma, naturalmente, questo comporterebbe un’ulteriore produzione di CO2 per il trasporto di questo materiale”.

E in Italia? “In Italia si emettono quasi 400 milioni di tonnellate di CO2 all’anno. La biomassa già disponibile per la produzione energetica permetterebbe di mitigare solo il 2% delle emissioni (i dati sono del 2018). Rimane un 3% minimo: quindi l’Italia dovrà sviluppare altre strategie di cattura del carbonio alternative”.

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Credits infobuildenergia.it

Credits header: planetarenewables.com

Idrogeno verde per una società a emissioni zero

“Siamo molto contenti del percorso intrapreso dalla Commissione UE verso la decarbonizzazione della società europea. Questa trasformazione è, per noi, a portata di mano e richiede un’accelerazione degli investimenti nelle energie rinnovabili. L’idrogeno verde può davvero essere la risposta alla decarbonizzazione”. Così racconta Francesco Starace, Alumnus del Politecnico di Milano e AD di Enel, durante lo European Hydrogen Forum.

Il Forum è stato uno sei momenti più importanti della European Hydrogen Week dello scorso novembre, lanciata dalla Commissione europea e FCH JU per fare il punto sulle tecnologie dell’idrogeno e delle celle a combustibile, anche in occasione dell’adozione della European Hydrogen Strategy nel 2020. L’evento ha riunito i rappresentanti dell’industria, dei governi e della ricerca con l’obiettivo di discutere degli ultimi sviluppi nel settore dell’idrogeno verde.

Il Gruppo Enel prevede di accrescere la propria capacità di idrogeno verde a oltre 2 GW nel 2030. Lo sviluppo tecnologico per l’impiego di idrogeno verde, commenta Starace, è nella sua fase iniziale e “dobbiamo accelerarne il passo, oltre che studiarne l’evoluzione con attenzione, per evitare errori nell’allocazione del capitale e scommesse in soluzioni che devono essere testate prima di mettere in atto grandi investimenti”.

Fonte immagine testata: Matthew Henry

Floating Wind Energy: l’Italia ha le potenzialità per essere protagonista

Maurizio Melis, giornalista e Alumnus del Politecnico di Milano, conduce Smart City: un ciclo di interviste dedicate alle tecnologie per la sostenibilità in onda su Radio24. Nella puntata del 9 dicembre ha intervistato il prof. Marco Belloli, del dipartimento di Meccanica, direttore scientifico della Politecnico di Milano Wind Tunnel (GVPM) ed esperto di Floating Wind Energy.

Durante l’intervista “2030 sostenibile: l’esplosione dell’eolico galleggiante”, Belloli ha spiegato la tecnologia alla base del funzionamento turbine eoliche galleggianti e le potenzialità che questa tecnologia avrebbe nella produzione di energia rinnovabile. Secondo l’International Energy Agency, infatti, nel 2019 le turbine eoliche hanno fornito appena lo 0,3% della domanda mondiale di energia elettrica, ma si stima che, nei prossimi 10 anni, lo sviluppo di questa tecnologia abbia la capacità di arrivare a produrre fino a 420 mila TWh l’anno, pari a 18 volte l’attuale domanda mondiale di energia elettrica.

Belloli conclude con una panoramica dei paesi più all’avanguardia nell’utilizzo delle turbine, delle zone geografiche più adatte all’installazione e del ruolo dell’Italia. L’Europa, commenta, è il continente che tira lo sviluppo tecnologico mondiale nell’eolico, e “il Mediterraneo si presta molto a questa tecnologia. L’Italia ha una storia di cantieristica navale e offshore che la identifica come un Paese che potrebbe essere protagonista di questo sviluppo”.