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Da CO2 a elettricità: percorso in tre tappe per le scuole

Dalla CO2 ai nuovi combustibili e all’energia elettrica, passando per l’idrogeno. E’ questo il percorso proposto agli studenti delle classi delle scuole primarie e secondarie per illustrare l’attività di ricerca del progetto “Power to gas/liquid”.

Attraverso laboratori e attività “hands on”, durante gli incontri gli studenti vengono coinvolti creando, costruendo o “sperimentando” i principi e i concetti alla base di questa particolare attività di ricerca Sotacarbo, in linea con quanto già proposto, in questi anni, nell’ambito delle attività di divulgazione scientifica rivolte alle scuola. In questo senso sono stati concepiti e proposti dei laboratori che costituiscono un percorso a tappe in cui in ciascun incontro vengono forniti concetti e informazioni necessarie per spiegare l’importanza della attività di ricerca del “Power to g/l”. Essendo un argomento complesso e trattandosi di studenti delle scuole primarie e secondarie di primo grado, è necessario avvicinare gli studenti al tema a piccoli passi in modo che sia possibile trasferire in maniera corretta l’obiettivo della ricerca e che questa informazione, veicolata dagli studenti, possa raggiungere, in maniera indiretta, anche i genitori.

E’ quindi fondamentale trasmette agli studenti il concetto del riciclo e riuso, alla base di una economia circolare, ma anche alla base del riutilizzo della anidride carbonica e di come questo riutilizzo passi attraverso processi complessi che necessitano di energia e di altri elementi (come l’idrogeno e i catalizzatori) per ottenere come prodotto finale nuovi combustibili (metano, metanolo e/o dimetiletere) che a loro volta si inseriscono nel ciclo con nuova produzione di CO2 dalla loro combustione.

Il percorso di apprendimento si sviluppa in tre incontri per portare a conoscenza degli studenti le parole chiave della ricerca del progetto “P to G/L”: energia, anidride carbonica e cambiamento climatico, idrogeno da fonti rinnovabili, utilizzo dei nuovi combustibili. Sono tre, dunque, i laboratori che, ridisegnati e riattualizzati con l’intento di evidenziare gli aspetti salienti del progetto, permettono ai ragazzi di fare un vero e proprio viaggio nel mondo della scienza e dell’energia: “I ricercatori della CO2 perduta”, “Idrogeno arcobaleno” e “Elettricità dalla CO2”.

I ricercatori della CO2 perduta
Obiettivo principale del primo laboratorio è quello di far conoscere le attività di ricerca che la società compie nel campo del riutilizzo della CO2 e come tale ricerca sia uno strumento indispensabile per individuare soluzioni al contenimento del cambiamento climatico. L’attività di ricerca Sotacarbo in tale ambito prevede infatti il riuso della CO2 per la produzione di combustibili alternativi come ad esempio metano e metanolo.

Per giungere a definire la molecola di CO2, conosciuta dai ragazzi nel ciclo delle piante, e del perché la ricerca Sotacarbo sia interessata al suo riutilizzo, è necessario introdurre gli studenti al vasto tema dell’energia e come al suo utilizzo massiccio sia legato il fenomeno del cambiamento climatico. Si tratta di un apprendimento attivo. I ragazzi, coinvolti in un percorso laboratoriale con exhibit ed esperimenti, sono condotti alla scoperta delle cause dell’effetto serra e dei rimedi possibili per curare la febbre del pianeta. Gli studenti scopriranno il significato della parola energia, che cosa è l’anidride carbonica, la sua relazione con l’effetto serra e con altri effetti legati al cambiamento climatico. Il laboratorio mostrerà quindi le possibilità di riutilizzo che si stanno sperimentando come strada che conduce alla riduzione delle emissioni in atmosfera.

Al termine dell’incontro, gli studenti vengono coinvolti in maniera giocosa nella realizzazione della molecola di metano e metanolo, come esempio del prodotto delle attività di ricerca. Gli stessi vengono chiamati a rappresentare le molecole di anidride carbonica e idrogeno (che verrà trattato in maniera approfondita nel successivo laboratorio), altri invece rappresentano i catalizzatori. Inoltre, l’aula o la sala in cui si realizza il laboratorio, costituisce il “reattore”.

Al termine del primo incontro gli studenti avranno consapevolezza che l’anidride carbonica di origine antropica può avere nuova vita se impiegata piuttosto che rilasciata e che tali sistemi per il suo riutilizzo sono oggetto di un progetto di ricerca realizzato da Sotacarbo.

Attività sviluppate nel laboratorio “I ricercatori della CO2 perduta”

Idrogeno arcobaleno
Col laboratorio “I ricercatori della CO2 perduta, gli studenti hanno scoperto l’importanza del riutilizzo dell’anidride carbonica. Il segmento successivo, realizzato nel laboratorio “Idrogeno arcobaleno”, viene focalizzata l’attenzione su uno degli ingredienti necessari per la reazione catalizzata che dalla CO2 porta alla formazione di nuovi combustibili.  Obiettivo del laboratorio, perciò,  è proprio far conoscere agli studenti l’altra molecola, fondamentale per la reazione di produzione di nuovi combustibili e come questa, l’idrogeno appunto, possa essere prodotta da fonti rinnovabili.

Per giungere all’obiettivo, si procede con un viaggio tra le varie forme di energia, con particolare riferimento a quelle rinnovabili. Anche in questo caso si procede per passi, partendo dal concetto generale di energia per poi mostrarne alcune forme tra quelle rinnovabili come l’eolico, l’idroelettrico ma anche quella chimica delle piante per poi convergere verso la forma di energia rinnovabile che le domina: l’energia solare. Queste energie posso essere utilizzate in celle di elettrolisi per la produzione di idrogeno a partire dall’acqua. Anche al termine di questo incontro, come accaduto per il primo, gli studenti vengono coinvolti in forma giocosa nella rappresentazione della molecola dei composti chimici che entrano in gioco nelle reazioni fondamentali di produzione dei nuovi combustibili (metanolo, metano, ecc.).

Attività del laboratorio “Idrogeno arcobaleno”

Elettricità dalla CO2
Il laboratorio che chiude il percorso, ha come obiettivo il mostrare uno degli impieghi dei nuovi combustibili prodotti a partire da recupero della CO2: la loro combustione per la produzione di energia, in particolare energia elettrica. E’ questa la chiusura del ciclo della anidride carbonica che da emissione in atmosfera da processi antropici, tra cui la produzione di energia è una delle voci più importanti, viene trasformata in combustibili alternativi (metano e/o metanolo) per essere nuovamente liberata in forma gassosa per effetto della loro combustione: in questo senso i “nuovi” combustibili possono essere sia utilizzato nel trasporto che impiegati per la produzione di energia elettrica.

Gli studenti, come gli utenti finali della filiera della energia elettrica, hanno modo di sperimentarne l’uso facendo funzionare piccoli apparecchi elettrici. Si tratta anche in questo caso di un laboratorio del tipo “hands on” con l’impiego di cavi elettrici, piccoli pannelli fotovoltaici, batterie, lampade e motorini elettrici. Durante l’attività vengono nuovamente richiamati i passaggi fondamentali che portano alla produzione di energia a partire dall’anidride carbonica, evidenziando, ancora una volta, come questo articolato processo serve per valorizzare un gas, l’anidride carbonica, che non viene emesso in atmosfera ma che può essere utilizzato per produrre quell’energia di cui ogni giorno abbiamo bisogno.

Realizzazione del laboratorio “Elettricità dalla CO2

AOrsini/AMadeddu