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Linee di ricerca

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:
A - 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.
B - Elaborazione della modellistica ambientale applicata ai sistemi fisici reali: tecniche per lo studio e la rappresentazione dei sistemi 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.

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Campi d’applicazione

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:
a – sistemi territoriali: sistemi urbani e territoriali vasti (sistemi insediativi, produttivi e ambientali);
b – sistemi naturali e antropici: ecosistemi, sistemi agricoli, forestali e industriali;
c – 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.
d – processi di trasformazione: processi di produzione di beni e servizi
e – 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).

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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:

GhG - 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.

EE – 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.

EF – 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 – Index of Sustainable Economic Welfare - 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 (Life Cycle Assessment): 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.

MOTO – 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.

BZ – reazioni chimiche oscillanti: sviluppo di reattori biomimetici (bistrati lipidici, micelle, etc.) accoppiati con reazioni BZ per la raccolta di informazioni utili a capire lo sviluppo delle prime forme cellulari. Le reazioni chimiche oscillanti di tipo “Belousov-Zhabotinsky” (BZ), sono dei modelli di laboratorio in grado di riprodurre in ambiente controllato complessi fenomeni biologici, quali cicli enzimatici e metabolici, morfogenesi, somitogenesi, etc.
Collaborazioni: Università di Sassari, Napoli e Palermo e Brandeis University di Waltham (USA).

BTL – Biomass to Liquid - 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.

contatti: Via della Diana 2A - 53100 - Siena - tel +39 0577 232003 - Fax +39 0577 232004 - email ecodynamics@unisi.it