Incrementare il carbonio nel suolo per mitigare i cambiamenti climatici

Il contenuto di carbonio nel suolo è oltre due volte quello contenuto nelle piante e altre biomasse ma, oltre un terzo dei suoli del mondo sono ormai degradati, limitando pesantemente la produzione agricola e riversando nell’atmosfera 500 gigatons (500 miliardi di tonnellate) di anidride carbonica: una quantità equivalente al carbonio stoccato da 216 miliardi di ettari di foreste.

Questi sono dati veramente allarmanti sia in termini di degradazione ambientale, sia in termini di cambiamenti climatici ma ignorati dalla grande massa dell’opinione pubblica e largamente sottovalutati dai decisori politici e dai governi di quasi tutto il mondo. Per questo l’International Union of Soil Sciences, di cui fa parte anche la Società Italiana della Scienza del Suolo, si sforza di sensibilizzare l’opinione pubblica attraverso varie iniziative come, ad esempio, la proclamazione del “International Decade of Soils 2015-2024”e, a proposito di emissioni di gas serra, ha recentemente suggerito di impegnarsi formalmente ad aumentare gli stock di carbonio organico nel suolo attraverso il coordinamento e le attività relative alle seguenti otto fasi:

1.    Limitare le perdite di carbonio – Proteggere le torbiere (molto diffuse in larghe aree nel mondo come, ad esempio, nell’Europa Settentrionale) attraverso l’applicazione dei regolamenti contro gli incendi e il drenaggio. Altrettanto importante è la prevenzione degli incendi delle foreste;
2.    Promuovere l’assorbimento del carbonio – Individuare e promuovere le migliori pratiche per la conservazione del carbonio in modi adatti alle condizioni locali, anche attraverso l’incorporazione di residui colturali, rotazioni, colture di copertura, agroforestazione, lavorazioni in traverso in ambienti collinari (evitare le lavorazioni del suolo a rittochino), terrazzamenti, piante fissatrici di azoto e irrigazione;
3.    Monitorare e verificare gli impatti – Tracciare e valutare gli interventi con protocolli e standard armonizzati basati sulle conoscenze scientifiche;
4.    Diffondere la tecnologia – Utilizzare le opportunità high-tech per un monitoraggio più rapido, più economico e più accurato delle variazioni di carbonio nel suolo;
5.    Strategie operative – Determinare cosa funziona nelle condizioni locali utilizzando i modelli e una rete di siti sul campo;
6.    Coinvolgimento delle comunità – Integrare le conoscenze dei cittadini con quelle scientifiche per raccogliere dati e creare una piattaforma online aperta per la condivisione;
7.    Politiche coordinate – Integrare il contenuto del carbonio nel suolo in linea con gli impegni nazionali sul clima dell’accordo di Parigi e altre politiche sul suolo e sul clima;
8.    Fornire supporto – Garantire agli agricoltori assistenza tecnica, incentivi, sistemi di monitoraggio e tasse sul carbonio per promuovere un’implementazione diffusa.

Per la realizzazione di queste fasi al fine di incrementare, a livello globale, lo stoccaggio del carbonio nel suolo, occorre una fattiva collaborazione fra tutti gli “stakeholders” validamente supportati dall’integrazione fra scienza e politica. La sfida globale per raggiungere il sequestro del carbonio su larga scala deve prevedere un forte impegno per la limitazione di apporti di fertilizzanti chimici al suolo, migliorare gli incentivi inadeguati agli agricoltori, sopperire in qualche modo alla mancanza di sostanza organica in molte aree del pianeta, senza trascurare anche gli impatti su scala minore. Da questa sfida dipenderà la mitigazione dei cambiamenti del clima e la sicurezza alimentare.

Graded azienda italiana eccellenza della Ecosostenibilita’

Dalla geotermia alla produzione di biocombustibili, dalla prima fattoria ecologica capace di operare e autosostenersi sfruttando fonti alternative come sole, vento e biomasse ai mini impianti di “micro-cogenerazione” a impatto ambientale quasi zero.

Nel campo delle energie rinnovabili sono numerosi i fronti sui quali continuerà a muoversi anche nel 2019 la Graded, azienda napoletana gestita da Vito Grassi, presidente dell’Unione Industriali di Napoli e di Confindustria Campania, e dal fratello Federico, attiva sia in Italia che all’estero con diversi progetti di internazionalizzazione in Inghilterra, Germania, Spagna, Portogallo, Romania e Usa.

Geotermia
La Graded ha scommesso sulla ricerca sin dal suo esordio, collaborando con tutti gli Atenei del Centro Sud. Dopo il taglio del nastro, lo scorso anno di Smart Case, il primo modello del Mezzogiorno (e tra i primi su scala nazionale) di edificio in scala reale completamente autonomo dal punto di vista energetico, tra i prossimi step c’è l’avvio del progetto “Geogrid” con l’installazione di dieci sonde geotermiche tra due gallerie nei cantieri della Metropolitana di piazza Municipio a Napoli, collegate a un Energy Box che produce 22,5 kW di potenza termica e 21,9 kW di potenza frigorifera.

Il progetto è realizzato in collaborazione con tre partner accademici: l’Università degli Studi Parthenope, la Federico II di Napoli e l’Università degli Studi di Salerno. Le sonde saranno collegate a una pompa di calore (“Energy Box”), completa di un sistema di gestione e monitoraggio di vari parametri come la temperatura dell’acqua all’interno delle sonde (5 a galleria, 10 in totale). Le gallerie coinvolte faranno l’una da “serbatoio” per il prelievo di energia termica e l’altra da “utenza” per cedere quanto ottenuto. All’impianto, in questa fase, non sarà collegata nessuna utenza reale ma il progetto – realizzato a scopo di ricerca – consentirà di testare il condizionamento di una struttura di dimensioni maggiori di quelle di un’abitazione.

Celle a combustibile
Tra gli altri progetti di ricerca cui partecipa l’azienda ci sono “Bio-Value”, avviato a inizio 2014 per un valore di oltre 6 milioni di euro e realizzato dal Distretto ad Alta Tecnologia della Campania per l’energia “Smart Power System” in collaborazione con Magaldi Power Spa e Bioenergy Srl, tre università campane ( “Federico II”, Università del Sannio, Università Vanvitelli) e l’Istituto di Ricerche sulla Combustione del Cnr; il “Fuel Cell Lab”, che si focalizza sullo studio e lo sviluppo di piattaforme tecnologiche modulari basate su celle a combustibile per la cogenerazione-poligenerazione dell’energia;“Smart generation” che punta al recupero energetico dei reflui industriali attraverso la gassificazione con torcia al plasma per la produzione di syngas ad elevato contenuto di idrogeno da impiegare come combustibile.

Green Farm
La prima fattoria ecologica capace di operare e autosostenersi sfruttando fonti energetiche rinnovabili come sole, vento e biomasse, sarà realizzata da Graded in via sperimentale in un’azienda agricola di Castevolturno di proprietà del Dipartimento di Agraria dell’Università Federico II di Napoli, in vista della presentazione all’Expo 2020 di Dubai. Prende corpo il progetto ideato tre anni fa dagli studenti dell’Istituto Tecnico Industriale Augusto Righi di Fuorigrotta insieme agli ingegneri Graded nell’ambito dell’iniziativa “Studiare l’impresa, l’impresa di studiare”, il cui modello fu presentato ad Expo 2015. L’obiettivo è l’esposizione universale del 2020 – che sarà focalizzata sul tema dell’efficientamento energetico – portando negli Emirati Arabi risultati concreti: le analisi dei dati ricavati dalle produzioni energetiche che Graded realizzerà nell’azienda pilota.

Le “isole energetiche”
E’ focalizzato sullo studio delle “isole energetiche”, sistemi autosufficienti basati su fonti rinnovabili, il progetto “Rays”, che sarà realizzato all’interno del programma di ricerca europeo Horizon 2020 in partnership con quattro Atenei – Università degli Studi dell’Aquila, Università di Saragozza (Spagna), Università di Timisoara (Romania), Università di Zagabria (Croazia) – e un Consorzio di ricerca, il Craveb. L’obiettivo è quello di mettere a punto strutture autosufficienti da integrare in sistemi locali in grado di assicurare autonomia energetica a distretti remoti o piccoli contesti urbani anche in caso di eventi climatici avversi, come i terremoti, che portano all’isolamento. Il progetto prevede la creazione di un dimostratore con due installazioni dello stesso tipo: una in Abruzzo a Tornimparte, per alimentare un palazzetto sportivo, l’altra in India.

Combustibili bio
Quattro partner accademici – Università di Napoli “Federico II”, Università di Palermo, Università della Tuscia di Viterbo, Università degli Studi della Basilicata – e un’impresa, la Eni Spa, sono invece i protagonisti con Graded del progetto “Biofeedstock” che punta allo sviluppo di piattaforme tecnologiche integrate per la valorizzazione di biomasse residuali attraverso schemi avanzati di trasformazione coerenti con i principi dell’economia circolare, come processi di bioraffinazione finalizzati alla produzione di “biocombustibili sostenibili” e bio-chemicals.

Micro-cogenerazione
Impatto ambientale “zero” è la parola d’ordine di “Start” che si propone lo sviluppo di un prototipo di impianto di micro-cogenerazione energetica affidabile, sostenibile e competitivo fatto di mini impianti diffusi sul territorio. Partner del progetto sono l’Università degli Studi della Campania “Luigi Vanvitelli”, l’Università degli Studi del Sannio, Atena Scarl e l’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (Ingv).

Il futuro delle competenze per Industria 4.0

Negli ultimi tempi Industria 4.0 è una presenza costante in molte analisi e discorsi sul destino dell’apparato economico-produttivo, ma difficilmente si concentra l’attenzione sui processi formativi degli operatori, che saranno i protagonisti di questa traiettoria evolutiva delle economie nei prossimi anni.

Non è arduo comprendere come sia ciò sia possibile, alla luce dei profondi mutamenti delle prestazioni di lavoro e delle culture operative a tutti i livelli, indotti dalla digitalizzazione sia dei processi e dei prodotti, di cui esisteranno gemelli digitali costantemente monitorati da remoto, sia del rapporto tra domanda e offerta di beni customizzati.

Siamo entrati nell’era della variabilità, dove l’accelerazione della dinamica tecnologica e l’incessante dinamica della conoscenza in molti campi disciplinari impongono la necessità di elaborare strategie in condizioni di elevata complessità e incertezza. È quindi comprensibile che possa apparire un’attività non semplice e ad elevato contenuto di aleatorietà quella di prevedere profili e contenuti formativi per le fasce di popolazione investite dalle trasformazioni odierne e da quelle future, connesse alle prime e solo in parte prevedibili.

Ed è proprio a questo riguardo che occorre raccogliere le sfide generate dall’orizzonte in continuo cambiamento, sforzandosi di elaborare in modo sistematico informazioni sui trend evolutivi attraverso intensi tentativi di riflessione, che possono attualmente utilizzare strumenti e modelli computazionali molto più potenti rispetto a quelli del passato.

È chiaro che il modo della formazione sarà un ambito cruciale per la creazione di competenze e professionalità appropriate allo scopo di affrontare le sfide che si profilano nel XXI secolo. Cerchiamo allora di delineare alcune implicazioni generali dei processi di ubiquitous computing sul terreno della dotazione di risorse umane che potrebbero essere necessarie. Il punto di partenza sono doverosamente le proprietà essenziali che lo scenario di Industria 4.0 mostra con crescente evidenza.

Processi e prodotti devono incorporare informazioni codificate e al tempo stesso interagire costantemente con tante variabili dell’ambiente operativo, scambiando flussi informativi con altri produttori e consumatori/utilizzatori. In questo modo sarà inevitabile competere nell’erogazione di servizi connessi al prodotto o addirittura sostitutivi del prodotto stesso, nel senso che quest’ultimo può non essere venduto, mentre si sviluppano transazioni sulle sue prestazioni e sul loro controllo sistematico nel corso di tutto il ciclo di vita.

Ciò consente la cosiddetta manutenzione preventiva mediante la intelligent prognostics, perché il sistematico controllo computazionale di ogni input durante l’utilizzazione di un output può consentire di prevedere e anticipare possibili difetti, failures e qualsiasi tipo di inconveniente. Già dai sintetici elementi appena descritti, possiamo dedurre l’importanza di alcuni domini conoscitivi: modellazione computazionale, progettazione di algoritmi e sistemi di controllo, management di sistemi adattativi rispetto a mutevoli contesti di riferimento, skills operativi e manageriali nella gestione di micro e macro-sistemi fisico-cibernetici, attitudine a formulare e riflettere sui modelli di simulazione riferiti al consumo, all’evoluzione tecnologica, all’interazione tra prodotti e variabili ambientali.

Pensiamo a titolo di esempio al lavoro di un tecnico–operatore, che deve controllare una pala eolica, la componente di un motore a vari livelli, le funzionalità di un sistema-prodotto più o meno complesso. Nello scenario incentrato su Industria 4.0 il tecnico in questione monitora al computer il “gemello digitale” e, avendo riscontrato una potenziale o effettiva anomalia, va immediatamente ad ispezionare l’oggetto dotato di occhiali con “realtà aumentata”. Grazie a questi ultimi,  può arricchire l’universo di informazioni con cui mettere a fuoco l’anomalia e al tempo stesso interagire con il centro di progettazione interno all’impresa e con un centro di ricerca partner progettuale.

È chiaro, quindi, che una molteplicità di operatori – dal progettista al tecnico-manutentore, alle figure manageriali, agli addetti nei task delle variabili sequenze di funzioni economico-produttive – dovranno possedere la capacità di “riflettere e ragionare in termini di modelli” astratti e parametrizzati, di analizzare in modo puntuale e tempestivo variabili in continuo mutamento a seconda dei contesti di riferimento, evitando visioni parziali e segmentate per assumere invece una prospettiva di sistema dei processi e dei prodotti.

Siamo di fronte al superamento della tradizionale concezione del prodotto “individuale” e all’adozione di una visione di esso come unità adattativa in un sistema di interconnessioni, perché inserita in un insieme di flussi informativi che cambiano senza sosta. Questo linguaggio, che può sembrare difficile e un po’ astruso, in sostanza significa che il prodotto non sarà più un qualcosa che, una volta ottenuto, avrà una propria vita indipendente rispetto alla sfera di produzione. Al contrario, esso, concepito come insieme di input organizzati per una serie di funzioni, evolve insieme alle stesse funzioni, grazie ad attività di trasformazione che hanno come leva l’intelligenza incorporata e l’intelligenza di ambiente (ambient intelligence), pervaso di sistemi fisico-cibernetici, cioè di dispositivi che elaborano informazioni in uno spazio interattivo tendenzialmente globale.

Da queste brevi note si evince chiaramente la necessità di un cambiamento profondo di mentalità a molti livelli: occorre pensare al tempo stesso in termini di micro e macro-sistemi (systems thinking) e quindi progressivamente accettare la sfida di organizzare il lavoro in team multi-disciplinari. Sarà infatti inevitabile, nell’ottica di virtualizzazione e operatività variabile di processi e prodotti, sviluppare combinazioni di differenti aree di conoscenza e tecniche pratiche in diversi campi disciplinari. Di qui discende la logica implicazione che la collaborazione interdisciplinare dovrà essere un ingrediente fondamentale e quindi sarà necessario andare oltre modelli operativi auto-referenziali, cioè improntati ad orizzonti essenzialmente chiusi, anche se in modo non esplicito.

In altre parole, diviene essenziale l’attitudine a coniugare la quasi naturale spinta alla specializzazione con la propensione ad interagire e comunicare con altri modelli operativi. Gli skills comunicativi, come si dice in gergo, divengono una parte importante del bagaglio di competenze degli operatori in uno scenario di Fabbrica Intelligente. Occorre essere inoltre consapevoli del fatto che, dato il superamento dell’impresa come sistema compatto e integrato in un orizzonte economico-produttivo complesso e distribuito, è essenziale sviluppare funzioni e attività di coordinamento strategico a livello generale e nei vari sotto-sistemi che compongono il sistema complessivo a rete.

Quest’ultimo dà infatti origine ad output variabili e a set di servizi funzionali connessi alle loro performances. In un quadro di tale natura, il perseguimento dell’efficienza e dell’efficacia nella produzione di beni e servizi richiede l’osservanza di nuovi imperativi:

  1. Adottare visioni incentrate su progetti trans-disciplinari.
  2. Favorire processi di apprendimento project-based, nel senso di un loro ancoramento all’evoluzione della conoscenza durante tutte le fasi, dall’ideazione all’esaurimento del ciclo di vita di un output, quando gli input iniziali devono diventare non materiali degradati, bensì innesco di nuovi cicli economico-produttivi (cosiddetto upcycling nella visione dell’”economia circolare”). In termini pratici, si pensi ai materiali preziosi e non recuperabili dall’enorme volume di computer obsoleti, modelli superati di telefoni e smartphone e in genere di gran parte dei beni di consumo con componenti elettroniche. L’esempio in questione è noto nella formula di “giacimenti urbani” (urban mines). Strategie di Industria 4.0 saranno sempre più intrinsecamente connesse a visione integrate e “circolari” dei flussi di materiali, energia e informazioni.
  3. Assegnare centralità alla consapevolezza che occorra collocare i processi economici all’interno di sistemi dinamici aperti.
  4. “Pensare per sistemi” comporta nuovi modelli e competenze manageriali, perché è doveroso acquisire schemi concettuali e strumenti operativi per progettare, realizzare e controllare processi e output in condizioni di incontrollabile variabilità e incertezza. A questo scopo è fortunatamente disponibile un potenziale enorme, mentre si sta realizzando un accrescimento esponenziale di tools e potenza computazionale a disposizione degli agenti individuali e collettivi. In definitiva, quindi, i limiti sono solo in noi stessi e nei processi formativi, dei quali si possono già intravedere linee generali di impostazione.

Bisogna innanzitutto sgombrare il campo da un potenziale equivoco: può essere fuorviante pensare genericamente in termini di alfabetizzazione informatica, unita ad una non ben definita collaborazione con il mondo delle imprese. Il motivo di questa affermazione è il seguente: le professionalità da formare devono possedere in primo luogo un background molto ampio di conoscenze di base, che coniughi solidità di fondamenti e apertura mentale.

Nello scenario di Industria 4.0 è difatti essenziale combinare capabilities dinamiche, in grado di intercettare ed apprendere incessanti flussi informativi, riducendo al minimo i rischi di chiusura cognitiva (lock-in) e l’opposto, ovvero l’accettazione acritica del nuovo. Per favorire il raggiungimento di questo obiettivi generali, è necessario ipotizzare percorsi formativi funzionali fin dalla scuola superiore, in modo che siano combinati strumenti concettuali generali di tipo umanistico (filosofia, lingue e linguistica, storia economica) con conoscenze tecnico-scientifiche (fisica, chimica, biologia, informatica e introduzione alla modellazione, che serviranno in tutte le professioni).

A livello universitario, poi, bisognerebbe differenziare i processi formativi in due tipologie: l’una di carattere più teorico e astratto, con finalità essenzialmente di ricerca pura e insegnamento; l’altra con obiettivi di natura operativa, in interazione dinamica con il mondo socio-economico. Ciò sarebbe immediatamente definito “corso professionalizzante” nella vulgata corrente, ma l’espressione sarebbe ingannevole: è preferibile impiegare una formula più pertinente del tipo “progettazione operativa”, ad indicare che si tratta di sviluppare competenze e professionalità sulla base dei principi generali precedentemente enunciati. Sia nel percorso teorico che in quello di progettazione operativa i contenuti possono essere affini, ma li differenzia un grado molto diverso di accentuazione dei temi di fondo trattati e delle strutture coinvolte: dinamica ed evoluzione dei sistemi complessi, modellazione computazionale, creazione di differenti strutture interattive, elaborazione di profili professionali ibridi nella progettazione operativa (competenze economico-ingegneristici, tecnico-manageriali).

Queste sintetiche riflessioni di carattere generali si basano su una visione per così dire “frattale” dei modelli formativi, perché questi ultimi possono essere ideati e realizzati su varia scala, seguendo la stessa logica di fondo. I limiti da superare sono in noi stessi e nelle culture prevalenti, non nel potenziale conoscitivo in continua evoluzione, grazie ad un’intensa accelerazione innovativa.