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Le stufe migliorate. Una tecnologia appropriata per l'accesso ai servizi energetici di base - Gianluca Ruggieri -

Nonostante da circa cinquant'anni siano state sviluppate numerose attività di cooperazione internazionale, la DISTRIBUZIONE della ricchezza continua a essere profondamente ineguale sia tra i diversi paesi sia all'interno dei singoli paesi.

Sono ormai patrimonio comune le statistiche riguardanti le profonde differenze di reddito, ma se ci concentriamo in particolare sull'accesso ai servizi energetici di base, alcuni dati possono risultare sorprendenti. In particolare si valuta che circa 1,5 miliardi di persone siano tuttora privi di qualsiasi accesso all'elettricità (di queste circa l'87% vive in area rurale) mentre sono quasi 2,7 miliardi le persone che si affidano prevalentemente a BIOMASSA solida per il proprio fabbisogno energetico quotidiano (82% in area rurale). Di questi ultimi, quasi 2 miliardi vivono in Asia (di cui oltre 800 milioni in India e circa 400 milioni in Cina, dove però la situazione sta rapidamente cambiando) mentre 650 milioni nell'Africa Subsahariana. Complessivamente in India e in Africa Subsahariana (escluso il Sudafrica) circa l'80% della popolazione si affida principalmente alla BIOMASSA solida. (Tutti i dati riportati in questo paragrafo sono presentati nel “World Energy Outlook 2010” pubblicato dall'Agenzia Internazionale per l'Energia, IEA).

È importante specificare che per BIOMASSA solida si intende tradizionalmente la legna o la carbonella prodotta dalla legna, localmente possono essere utilizzate anche altri tipi di BIOMASSA solida, come foglie, residui di coltivazioni o il letame essiccato.

Dobbiamo quindi immaginare che, per poco meno della metà della popolazione mondiale, la disponibilità di energia si limita alla legna utilizzata per cuocere il cibo e (in alcuni casi) per riscaldare la casa.

La legna viene normalmente raccolta da chi la utilizzerà (normalmente dalle donne) e viene utilizzata per produrre carbonella, oppure bruciata direttamente. La modalità di utilizzo più diffusa è quella delle “tre pietre”, il tipico fuoco completamente aperto, dove le pietre servono semplicemente a tenere sollevata la pentola che contiene il cibo che si sta preparando.

Questa modalità porta a una combustione molto lontana dalle condizioni di idealità (che richiederebbe una temperatura sufficiente, oltre che tempo e turbolenza). Il fuoco aperto è caratterizzato da notevoli perdite termiche e dalla produzione di fumi contenenti polveri da incombusti. Quando utilizzato in spazi confinati, si nota un aumento di malattie respiratorie e di infezioni agli occhi. L'Organizzazione Mondiale per la Salute valuta che annualmente 1,5 milioni di persone muoiano nel mondo a causa delle emissioni di fumo in casa, circa il doppio delle vittime della malaria.

Per questo motivo da diversi anni sono in atto iniziative che promuovono l'utilizzo di “stufe migliorate”. Questa definizione è molto generica e denota tutte le tecnologie che migliorano l'efficienza di combustione rispetto al fuoco aperto. Per la realizzazione delle stufe si utilizzano materiali diversi e tecnologie diverse a seconda dei contesti locali, ma in ogni caso le stufe migliorate dovrebbero essere in grado di ridurre il consumo di legna e la produzione di fumo nelle abitazioni.

I benefici attesi sulla popolazione sono legati alla possibilità di approvvigionarsi più facilmente della legna, alla riduzione dell'incidenza di alcuni tipi di malattie, alla possibilità per le donne di liberare tempo da dedicare ad altre attività che possono generare reddito. Per l'ambiente, ci si attende una riduzione della DEFORESTAZIONE e il ripristino dell'equilibrio tra pressione antropica e capacità rigenerativa della biosfera. In pratica, riducendo il consumo di legna, si dà tempo alle foreste di riprodurla annualmente, senza produrre danni permanenti.

Le principali tecnologie
La prima tecnologia consapevolmente sviluppata per ridurre il consumo di legna è la cosiddetta stufa Lorena (Lorena stove, vedi figura 1). Si tratta di un modello in terra cruda che fu introdotto in Guatemala, durante le operazioni di ricostruzione in seguito al terremoto del 4 febbraio 1976. Lorena ha un camino in metallo che è in grado di convogliare i fumi prodotti all'esterno dell'abitazione. Un'apertura nella parte anteriore consente di introdurre la legna e di rendere disponibile l'ossigeno necessario alla combustione. La combustione avviene in uno spazio chiuso dove sono assicurate migliori condizioni di funzionamento. Inoltre tutto il calore prodotto è convogliato direttamente sulla pentola che viene inserita in un vano circolare creato appositamente.

  
Figura 1

I tecnici e i cooperanti che svilupparono la stufa Lorena, crearono il centro studi Aprovecho, attivo negli Stati Uniti dal 1976 (www.aprovecho.org). Aprovecho ha anche sviluppato un altro modello di stufa che viene attualmente distribuita con grande successo in Cina: la stufa a razzo (Rocket Stove, vedi figura 2). La Rocket Stove è una stufa di metallo e ha una forma cilindrica.

Figura 2

Oltre a terra cruda e metallo, si possono utilizzare anche altri materiali, come la terracotta (per produrre modelli compatti e trasportabili, simili alla stufa a razzo) oppure mattoni e cemento, per realizzare modelli simili alla stufa Lorena.

Sono state proposte anche delle stufe e dei forni solari, in cui i raggi del sole sono concentrati sulla pentola che si vuole riscaldare. Le tecnologie solari hanno alcune caratteristiche particolari (devono essere utilizzate all'aperto, funzionano solo in giornate di sole limpido) che ne rendono adatto l'uso solo in determinati contesti locali.

Allo stesso modo, a seconda delle disponibilità di combustibili prodotti localmente, si possono realizzare stufe a BIOGAS, ad alcool o ad olio vegetale.

Stufe pirolitiche
Nella comunità internazionale dei cooperanti e dei ricercatori che si occupano delle stufe, si è recentemente affermata la tecnologia della micro gasificazione, che necessita una piccola spiegazione.

Per bruciare completamente la BIOMASSA, normalmente si passa attraverso tre fasi. Durante la prima fase la BIOMASSA si essicca eliminando completamente l’umidità. Durante la seconda fase (la cosiddetta pirolisi) le molecole che costituiscono la BIOMASSA si scompongono in molecole più leggere che tendono a volatilizzare lasciando un residuo solido che costituisce la carbonella. Si produce quindi una miscela di gas anche molto diversi che però possono tutti essere considerati buoni combustibili.

Nella terza fase i gas prodotti dalla PIROLISI vengono bruciati, producendo semplicemente ANIDRIDE CARBONICA e vapore d'acqua. Se la combustione avviene correttamente, quindi, non viene sviluppato fumo nocivo.

In un fuoco aperto le tre fasi avvengono contemporaneamente e in maniera assolutamente incontrollata. Quindi una frazione consistente dei fumi che vengono prodotti si liberano nell'ambiente senza subire la fase di combustione finale.

Le stufe pirolitiche, sono progettate in modo da costituire un micro gasificatore dove le tre fasi della combustione avvengono in maniera controllata in tre diverse parti della stufa. Le stufe pirolitiche sono in metallo e normalmente prevedono due diversi ingressi per l'aria: l'ingresso primario è disposto alla base della stufa e fornisce la piccola quantità di ossigeno necessaria alla gassificazione, l'ingresso secondario è invece posto alla sommità della stufa e fornisce una maggiore quantità d'aria, necessaria per la combustione completa dei gas prodotti.

L'aspetto forse più interessante delle stufe pirolitiche è che il residuo solido della combustione (chiamato Biochar) contiene una buona quantità di CARBONIO, è poroso e stabile nel tempo. Il Biochar viene quindi utilizzato come ammendante del terreno. Questa tecnica era usata fin da circa 10000 anni fa in diversi contesti locali (Amazzonia, Africa occidentale, pianura padana). In pratica, per produrre Biochar si rinuncia a una parte di energia potenzialmente presente nella BIOMASSA, che potremmo sfruttare bruciando tutto il CARBONIO. D'altra parte, otteniamo un residuo prezioso che, se utilizzato correttamente, può contribuire alla rimozione della CO2 dall'atmosfera, aumentando il contenuto organico del terreno e le rese delle coltivazioni.

Come scegliere la stufa più adatta?
Nelle esperienze di cooperazione internazionale si è introdotto il concetto di tecnologie appropriate. Per definire quali sono le tecnologie appropriate è necessario conoscere le tecnologie e il contesto specifico in cui si intende operare. Alcune domande possono guidare l'analisi. La tecnologia identificata:
• comporta bassi costi?
• usa materiali locali ogni volta che è possibile?
• crea lavoro, impiegando le abilità e le forze locali?
• ha dimensioni contenute in modo da essere utilizzabile anche da un piccolo gruppo di persone?
• può essere compresa, controllata e manutenuta dagli abitanti dei villaggi, senza richiedere un alto livello di formazione tecnica?
• può essere riprodotta da una piccola officina, se non nel villaggio stesso?
• presuppone che le persone possano e vogliano lavorare insieme per portare collettivamente un miglioramento alle loro comunità?
• rende la tecnologia comprensibile alle persone che la usano e suggerisce che possono essere interessate a successive innovazioni?
• è flessibile così da essere usata e resa adatta al mutare delle circostanze?
• non prevede brevetti, pagamento di consulenza, tasse di importazione, tasse di trasporto navale, tassi di interesse; i manuali di costruzione e funzionamento possono essere ottenuti gratis o a basso costo e nessun ulteriore pagamento è previsto?

Naturalmente non è necessario rispondere “sì” a tutte le domande, ma trovare il nostro personale percorso.

Le iniziative a sostegno delle stufe migliorate
Abbiamo ricordato nell'introduzione quali sono i motivi che spingono alla rapida diffusione delle stufe pirolitiche. A livello globale è stata sviluppata negli ultimi anni la Global Alliance for Clean Cookstoves (Alleanza globale per le stufe pulite, www.cleancookstoves.org). La GACC ha l'obiettivo di fornire 100 milioni di abitazioni entro il 2020. È supportata dalla Fondazione delle Nazioni Unite oltre che da diversi governi e da importanti aziende che la finanziano.

In Italia si è recentemente sviluppata una rete di ingegneri, ricercatori, artigiani, accademici, appassionati, operatori di ONG, inventori, dottorandi e agronomi. Periodicamente la rete organizza incontri pubblici o veri e propri corsi di formazione. Per tenervi aggiornati, potete fare riferimento al sito Fuoco Perfetto, curato da Paola Rosà www.fuocoperfetto.altervista.org
Per chi vuole approfondire lo studio del Biochar, segnaliamo il sito dell'Associazione Italiana Biochar www.ichar.org mentre sulle stufe pirolitiche è disponibile un documento in inglese http://www.gtz.de/de/dokumente/giz2011-en-micro-gasification.pdf