Ecodynamics Group è stato fondato e diretto dal Prof. Enzo Tiezzi, chimico fisico tra i primi scienziati in Italia ad occuparsi di sviluppo sostenibile. Oggi è un gruppo multidisciplinare di ricercatori, diretto dai Proff. Nadia Marchettini e Simone Bastianoni. 

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STORIA
 
Ecodynamics Group ha iniziato la sua attività negli anni ‘60, in seguito alla collaborazione di Enzo Tiezzi con Barry Commoner presso la Washington University che ha portato ad estendere il campo di ricerca dalle risonanze magnetiche allo studio dell’ambiente e degli ecosistemi. Poi, negli anni ‘70, la collaborazione con il premio nobel Ilya Prigogine ha aperto nuove prospettive verso lo studio dei sistemi viventi attraverso la visione della fisica e termodinamica evolutiva.

Nel gruppo collaborano esperti in varie branche disciplinari (chimica, biologia, scienze naturali e ambientali, economia e architettura), costituendo una realtà multidisciplinare che estende le competenze rispetto alle questioni ambientali e sviluppa una visione articolata e consapevole del tema della sostenibilità.

L’attività di ricerca si sviluppa su due livelli ed è principalmente rivolta allo studio delle relazioni tra sistemi ambientali e antropici in vari campi di applicazione:

1) teorico epistemologico per indagare le basi scientifiche della sostenibilità;

2) tecnico-scientitico per sviluppare indicatori di monitoraggio e valutazioni di sostenibilità ambientale di processi di trasformazione, ecosistemi, sistemi territoriali ed economici.
 
LINEE DI RICERCA
 
RICERCA DI BASE. L’attività di ricerca del gruppo di ecodinamica si sviluppa nei settori disciplinari della chimica fisica, della chimica dell’ambiente e dei beni culturali con l’obiettivo di definire, su basi scientifiche, criteri generali per uno sviluppo sostenibile e duraturo e di sviluppare sempre più accurati strumenti di conoscenza dei processi e dei sistemi fisici reali. Questa ricerca opera su due livelli:

  • Formalizzazione delle basi epistemologiche dello sviluppo sostenibile: osservazioni empiriche, nel campo delle reazioni chimiche oscillanti e dei sistemi complessi, permettono di individuare comportamenti generali di sistemi aperti, strutture dissipative e sistemi viventi. Lo scopo è quello di approfondire la nostra conoscenza dei sistemi naturali e antropici e di indagare la formazione di processi interni di autoorganizzazione in base alle relazioni tra elementi costitutivi e agli scambi con l’ambiente esterno.
  • Elaborazione della modellistica ambientale: tecniche per lo studio e la rappresentazione di sistemi fisici reali attraverso schemi di relazioni (energy systems theory) e metodologie di monitoraggio e contabilità ambientale sono utilizzate per il calcolo di indicatori e per l’elaborazione di informazioni sintetiche con applicazioni a processi di trasformazione, ecosistemi, sistemi territoriali ed economici, sistemi urbani e beni culturali.

RICERCA APPLICATA. La ricerca del gruppo di ecodinamica è applicata a processi e sistemi reali dei quali si intende valutare il livello di sostenibilità relativamente all’uso diretto e indiretto delle risorse, alle emissioni di gas serra, all’impatto sull’ambiente, al grado di complessità e organizzazione interne e al livello di benessere economico. L’attività è principalmente rivolta allo studio delle relazioni tra sistemi ambientali e sistemi antropici in vari campi di applicazione. Sono oggetto di studio:

  • sistemi territoriali: sistemi urbani e territoriali vasti (sistemi insediativi, produttivi e ambientali);
  • sistemi naturali e antropici: ecosistemi, sistemi agricoli, forestali e industriali;
  • settori di attività: sistemi di produzione di energia elettrica (termoelettrico da combustibili fossili, da biocombustibili, da geotermia, da rifiuti, idroelettrico, fotovoltaico, eolico); sistemi integrati di gestione dei rifiuti; sistemi di gestione delle risorse idriche; sistemi di mobilità, sistemi produttivi.
  • processi di trasformazione: processi di produzione di beni e servizi
  • beni culturali: processi di costruzione, manutenzione e restauro di edifici; attività d’uso e valorizzazione di centri storici monumentali e sistemi urbani; procedure di conservazione e restauro dei beni culturali; piani e programmi territoriali e loro effetti ambientali (procedure di VAS – Direttiva 2001/42CE).

METODOLOGIE E STRUMENTI. L’attività del gruppo di ecodinamica include la sperimentazione di metodologie per la valutazione di sostenibilità ambientale e l’elaborazione di indicatori sintetici su base termodinamica. Competenze specifiche nell’ambito delle tecniche di contabilità ambientale e per il monitoraggio delle dinamiche sociali sono integrative delle procedure di certificazioni ambientale, serie ISO 14000 ed Emas. 
Le metodologie d’indagine sviluppate dai ricercatori del gruppo di ecodinamica sono:

  • Inventario dei gas serra e certificazione di emissione ISO 14064: metodo di contabilità delle emissioni di gas ad effetto serra rilevate in un territorio per vari settori di attività e rilievo della capacità di assorbimento da parte degli ecosistemi locali.
Lo studio è svolto sulla base della metodologia standard IPCC – Intergovernmental Panel on Climate Change (2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories) e rientra nelle procedure di certificazione dello stato delle emissioni di gas serra secondo lo standard ISO 14064 (a cura di RINA). Caso di studio: Progetto REGES per la Provincia di Siena.
  • Valutazione eMergetica: metodo di contabilità ambientale su base termodinamica (ideato da H.T. Odum dell’Università della Florida). Misura l’intensità d’uso delle risorse ambientali da parte di una popolazione relativamente alle caratteristiche specifiche del modello insediativo presente sul territorio (popolazione, dimensione, attività, consumi, produzione, uso del suolo).
Il calcolo di indicatori su base emergetica ha lo scopo di fornire informazioni sintetiche sullo stato di salute del sistema territoriale e di valutarne il livello di sostenibilità.
L’elaborazione di mappe di densità emergetica (empower density) attraverso patterns spaziali permette di rappresentare le diverse concentrazioni dei flussi di risorse nei vari ambiti territoriali in base alle modalità d’uso del suolo e di individuare opportunità di sviluppo futuro sostenibile.
  • Impronta ecologica: metodo di contabilità (ideato da W.E. Rees e M. Wackernagel – Ecological Footprint Network, Oackland, CA) che esprime la pressione antropica di una popolazione su un territorio in termini di quantità di superficie biologicamente produttiva necessaria a rigenerare tutte le risorse consumate e ad assorbire le emissioni; l’insieme delle superfici di ecosistemi acquatici e terrestri rilevato in un territorio è detto Biocapacità. Il confronto tra Impronta Ecologica e Biocapacità permette di calcolare il deficit o il surplus ecologico di una regione.
Lo studio di specifici settori di attività o processi di trasformazione include le attività turistiche, agroforestali, di gestione delle risorse idriche e dei rifiuti e le attività manifatturiere.
L’Ecological Footprint Forum ha avuto sede a Siena nel 2006 (Siena e Colle di Val d’Elsa, 14-17 giugno) e nel 2010 (Siena e Colle di Val d’Elsa, 7-11 giugno).
  • ISEW – indice di benessere economico sostenibile: metodo di contabilità economico-ambientale che misura la ricchezza in ambito locale in maniera alternativa al PIL ed ai tradizionali sistemi di contabilità economica, stimando elementi economici, sociali ed ambientali e la loro incidenza, a partire dal consumo privato, sulle condizioni di benessere dei cittadini.
Il gruppo di Ecodinamica ha prodotto negli ultimi anni il calcolo e l’analisi in serie storica dell’ISEW per le province di Modena, Rimini, Pescara, Siena, per la Regione Abruzzo e la Regione Toscana; è in fase di realizzazione il progetto relativo al calcolo dell’ISEW della Provincia di Ravenna.
  • LCA – analisi del ciclo di vita: metodo analitico di valutazione dei potenziali impatti ambientali (es. riscaldamento globale, acidificazione, eutrofizzazione etc.) associati ad un processo produttivo (industriale, artigianale, agroalimentare etc.). Permette di delineare un profilo ambientale di un bene prodotto attraverso una serie di processi di trasformazione attraverso la stima dei potenziali effetti ambientali dovuti alle emissioni (solide, liquide e/o gassose) attribuite ai vari processi durante tutta la filiera produttiva “dalla culla alla tomba”, ovvero dal prelievo di materie prime alla dismissione del prodotto.
Casi di studio: produzioni vitivinicole, produzione di prodotti in cristallo di Colle di Val d’Elsa, produzione/uso di pannelli fotovoltaici di nuova generazione.
  • Monitoraggio delle dinamiche urbane: tecnica di monitoraggio delle dinamiche dei sistemi urbani e territoriali vasti sulla base di dati di telecomunicazione mobile. L’elaborazione di sequenze di mappe permette di visualizzare le variazioni della densità di popolazione sul territorio in tempo reale (la presenza di attività della telefonia mobile è riconducibile proporzionalmente alla presenza di persone), nel corso delle 24 ore o nell’arco delle stagioni dell’anno.
Il progetto nasce dalla collaborazione tra il SENSEable City Lab del Massachusetts Institute of Technology (MIT) di Boston e il gruppo di Ecodinamica.
  • Analisi di fattibilità per l’utilizzo di biomasse: ampia gamma di analisi chimico-fisico applicate a biomasse residue (agro-forestali, rifiuti organici, alghe) per stimare la resa potenziale della produzione di biocombustibili liquidi (bioetanolo, biodiesel).
Caso di studio: progetto MIPAAF per il Ministero delle Politiche Agricole, Alimentari e Forestali sul possibile uso della biomassa legnosa per la produzione di bio-diesel in Provincia di Siena.

 
 
 
Le ultime linee di ricerca condotte da Ecodynamics Group riguardano:

-        La Sostenibilità in Tavola. Analisi di sostenibilità di filiere produttive alimentari sia convenzionali che biologiche (es. carni, formaggi, dolci, frutta, verdura, miele, olio e vino), applicando strumenti di calcolo come LCA, la valutazione emergetica e l’Impronta Ecologica. Inoltre, Ecodynamics Group ha sviluppato la piramide solare degli alimenti valutando, tramite l’analisi emergetica, l’energia solare necessaria per produrre vari cibi consumati in diverse diete (italiana, mediterranea, vegetariana e carnivora).

-        Sustainable Development Goals (SDGs). Ecodynamics Group ha partecipato attivamente alla fase di consultazione per individuare gli indicatori più adatti per il raggiungimento del framework degli obiettivi di sviluppo globale, coordinata dal “Sustainable Development Solution Network” delle Nazioni Unite (UN-SDSN). Ha inoltre coordinato per conto dell’Università di Siena un lavoro volto allo sviluppo di un sistema di monitoraggio mediante i SDGs, da applicare a progetti di ricerca che devono essere realizzati nell’ambito dell’iniziativa promossa dalla Commissione Europea, conosciuta come Partenariato per la Ricerca e l’Innovazione nell’Area del Mediterraneo (PRIMA) che ha come tematiche centrali la produzione sostenibile di cibo e la gestione sostenibile delle risorse idriche.

-        Servizi Ecosistemici. Implementazione delle basi epistemologiche del concetto di Ecosystem Services ed elaborazione di metodi sintetici per la loro valutazione, applicando indicatori sistemici (es. valutazione emergetica, Impronta Ecologica, emissioni dei gas serra). È stato anche sviluppato lo studio dei servizi ecosistemici del parco naturale regionale “Costa Otranto – S.M. di Leuca e Bosco di Tricase” situato in Puglia nella Provincia di Lecce, elaborando una stima economica del servizio fornito dal sequestro di CO2 da parte delle aree boschive ed oliveti, dalla fornitura di foraggio fresco per gli animali al pascolo, dall’acqua e dalla produzione potenziale di olio extra-vergine e biomassa.

-        Framework input-state-output (I-S-O) per la rappresentazione della sostenibilità di sistemi antropici. Sviluppo di un diagramma a 3 assi in cui sono indagati i sistemi economici nazionali attraverso l’utilizzo di tre diversi indicatori che tengono conto dell’uso delle risorse, dell’organizzazione della società, e dei beni e servizi prodotti. Questo diagramma si basa su uno schema input-state-output (che rappresentano ambiente-società-economia) fondato su un ordine logico, fisico e termodinamico tra le tre dimensioni della sostenibilità. Questo approccio è utile per evidenziare quali sono le relazioni input-state-output più comuni e quali meno nelle performance dei sistemi nazionali analizzati.

-        Responsabilità delle emissioni. Sono state calcolate le emissioni di gas serra dovute alla produzione di beni/servizi, considerando che i paesi produttori non sono gli unici responsabili delle emissioni rilasciate in atmosfera, per il fatto che tali beni/servizi possono essere esportati in altri paesi consumatori. Nello specifico è stato sviluppato il caso studio delle emissioni dovute alla produzione e consumo di carne bovina, suina e di pollame, dimostrando che le emissioni possono essere più elevate nei paesi consumatori che non in quelli dove la carne è realmente prodotta.