Fattoria galleggiante produrrà cibo ed energia. I deficit tecnici del progetto

Jacques Rougerie, noto architetto visionario francese, ha saputo fare della sua passione per il mare la base della sua carriera professionale. La fondazione che porta il suo nome ha tratto la propria vision dalla frase di Giulio Verne "Tout ce qu’un homme est capable d’imaginer, d’autres hommes seront capables de le réaliser" (tutto ciò che un uomo è capace d’immaginare, altri uomini saranno capaci di realizzare, n.d.t.). Senz’altro una visione romantica e ottimista del progresso umano, ma purtroppo le leggi della Fisica sono inesorabili e quelle dell’Economia sono spietate. Non tutti i sogni sono realizzabili! La fondazione Jacques Rougerie  concesse nel 2014 un premio al gruppo formato dagli architetti Meriem Chabani, Etienne Chobaux, John Edom e Maeva Leneveu, autori di un progetto (in copertina) che, nei loro sogni, sarebbe in grado di consentire la coltivazione di ortaggi al largo delle coste della Groenlandia, catturando acqua dolce dagli iceberg.

In copertina: Il progetto vincitore del premio Jacques Rougerie 2014. © Meriem Chabani

COLTIVARE SULL'ACQUA: LA SERRA IDROPONICA JELLYFISH BARGE

Certamente, nessuna legge vieta di sognare ed è pure lodevole che ci siano ancora dei mecenati, come l’architetto francese, che stimolino inventori e visionari con premi. È anche vero che molti visionari sono stati in grado di cambiare il mondo con i loro sogni, ma fra la solidità scientifica dei sogni di un visionario - quale fu Nikola Tesla - e l’ingenuità di un progetto basato solo su dei rendering fotorealistici, esiste un abisso. Analizziamo sommariamente alcuni dei punti più deboli del progetto premiato, che lo rendono impraticabile.

La resistenza torsionale delle strutture galleggianti offshore

La torsione è uno degli sforzi più critici all’ora di progettare una struttura navale, indistintamente che si tratti di un sistema per l’allevamento di pesci, di una nave da crociera o di un resort galleggiante. Sappiamo bene che gli sforzi torsionali sono quelli più pericolosi per l’integrità di qualsiasi struttura. L’affondamento del Titanic è forse l’esempio più famoso: stando alle moderne ricostruzioni, il transatlantico si spaccò in due proprio per la combinazione degli sforzi flettenti con i momenti torcenti, generati dalle forze di galleggiamento differenziali, prodotte dai vari scomparti stagni in cui era suddiviso, i quali si erano riempiti di acqua  in modo non uniforme, e la distribuzione spaziale del peso dei macchinari e dello scafo. Nei rendering dei quattro giovani architetti osserviamo che il progetto ha una forma a ciambella aperta. Una qualsiasi struttura avente quella forma, sottoposta agli sforzi differenziali di galleggiamento generati da una forte mareggiata, è altamente vulnerabile. Appare evidente per l’occhio esperto come il punto diametralmente opposto all’apertura sarà sottoposto a torsioni notevoli. L'immagine che segue è molto eloquente in questo senso, perché ci consente d’immaginare, guardando ciò che succede ad una piccola struttura e con onde di pochi centimetri di altezza, ciò che accadrebbe ad una struttura offshore galleggiante durante un temporale e con onde alte diversi metri.

 Deformazione di una gabbia per piscicoltura indotta dalle onde. Foto tratta dal sito del progetto di ricerca Mermaid. Deformazione di una gabbia per piscicoltura indotta dalle onde. Foto tratta dal sito del progetto di ricerca Mermaid.

Chi volesse avere una dimostrazione più tangibile dell’effetto degli sforzi torsionali in un ambiente offshore, troverà estremamente didattico il seguente video, girato da uno dei partner del progetto di ricerca H2Ocean, il quale mostra le deformazioni indotte dalle onde sulle strutture dei galleggianti dei sistemi di piscicoltura.

Non a caso, gli impianti di acquacoltura in acciaio (rigidi e a pianta quadrata) sono stati rimpiazzati da quelli (flessibili e a pianta circolare) in PEHD (polietilene ad alta densità), perché le onde deformano la plastica, ma difficilmente la rompono, mentre il metallo soffre allo stesso tempo la corrosione e la fatica meccanica. Nella foto riportata sopra e nel video consigliato è possibile osservare come un galleggiante di forma toroidale segue il contorno dell’onda, di conseguenza gli sforzi massimi sono prevalentemente di flessione semplice e quasi per niente di torsione. Anche se gli autori del progetto, premiato dalla Fondazione Rougerie, avessero ipotizzato una piattaforma galleggiante di forma perfettamente toroidale, il fatto che l’opera morta della stessa - la parte di scafo situata al di sopra del piano di galleggiamento - sia costituita da serre, pone un secondo problema strutturale difficile da risolvere. A nostro avviso, le lastre di copertura dovrebbero essere realizzate con plastica trasparente e molto flessibile (a bassa efficienza termica), oppure con vetro camera e qualche sistema d’ancoraggio in grado di assorbire le deformazioni del telaio ed evitare di trasmetterle alla lastra (tecnicamente possibile, ma con costi presumibilmente astronomici). Il tutto dovrebbe poi essere anche capace di resistere al peso della neve e ai forti venti dell’Artico.

La coltivazione idroponica nell’Artico

Assumendo, molto ottimisticamente, che si possa catturare un singolo iceberg al largo della Groenlandia, e nel contempo evitare di urtare con quelli circostanti la piattaforma, rischiando il suo affondamento, evidenziamo tre problemi da risolvere per poter realizzare una coltivazione idroponica offshore: l’enorme quantità d’energia necessaria per fondere il ghiaccio; la mancanza dei nutrienti necessari per coltivare le piante (contrariamente a quanto affermato nell’articolo sul progetto in questione, il ghiaccio polare è acqua quasi pura, dunque non contiene nutrienti!); e l’assoluta mancanza di luce solare in Groenlandia durante sei mesi. Per poter risolvere i menzionati problemi, la piattaforma galleggiante dovrebbe essere dotata di un generatore nucleare, o essere abbinata ad un’altra piattaforma offshore per l’estrazione d’idrocarburi, ed includere - al suo interno - una centrale di cogenerazione convenzionale; inoltre, dovrebbe disporre di una speciale catena logistica per il rifornimento dei fertilizzanti chimici, imprescindibili per la coltivazione idroponica proposta dagli autori.

La produzione sinergica d’energia e cibo

Riconosciamo il merito ai vincitori del premio per aver dimostrato la loro sensibilità verso un argomento insolito e interessante; tuttavia, la loro soluzione (pannelli fotovoltaici montati su superfici a doppia curvatura, costantemente in movimento) è piuttosto puerile. Il concetto di “piattaforma offshore multi” (multi-purpose offshore platform, cioè capace di produrre sinergicamente energia e cibo, oltre ad assolvere altre funzioni relazionate con il traffico marittimo) è stato preso seriamente in considerazione dall’Unione Europea, la quale finanziò tre progetti di ricerca mediante il 7º Programma Quadro, con il bando “Oceans of tomorrow 2011”. Si tratta dei progetti H2Ocean, Tropos e Mermaid. Nel primo progetto venne analizzata la fattibilità di convertire l’energia dalle onde e dal vento in idrogeno e acqua demineralizzata, e, allo stesso tempo, di utilizzare la piattaforma creata per l’allevamento di pesci, molluschi ed eventualmente anche per coltivare macroalghe. Tutti i prodotti devono poi essere trasportati a terra. L’originalità dell’approccio proposto dal consorzio H2Ocean risiede nel fatto che il ciclo produttivo biologico si chiude utilizzando gli scarti marini (pesci che muoiono durante il ciclo d’allevamento, acque reflue e scarti da cucina prodotti nella piattaforma e anche quelli scaricati dalle navi di linea) per la produzione di biometano.  Con il suddetto accorgimento si dimezzerebbe l’inquinamento dei mari generato dal traffico marino e dalla piscicoltura, e si produrrebbe un combustibile pulito, capace di contribuire a ridurre le emissioni in atmosfera dei pescherecci e delle navi di linea. Lo sviluppo teorico di una filiera del biometano per usi navali diede come risultato concreto del  progetto H2Ocean il brevetto di una nuova tecnologia di digestori anaerobici. Nel progetto Tropos, più affine alla filosofia dell’architetto Rougerie, la piattaforma marina polivalente può fungere anche da resort turistico e come snodo per il carico-scarico di merci e persone, allontanando le grosse navi dai porti tradizionali per ridurre l’impatto delle operazioni navali sull’ecosistema costiero. Il progetto Mermaid, invece, analizzò le possibili varianti costruttive delle piattaforme offshore in funzione delle possibili collocazioni (piattaforma galleggiante in acque profonde, piattaforma appoggiata sul fondale in acque poco profonde e poco mosse, e la stessa in acque poco profonde ma con forti correnti e onde).

Attualmente, la tecnologia offshore è suddivisa in tre compartimenti stagni, gestiti dall’industria dell’energia eolica, dall’industria petroliera e dalla piscicoltura, quest’ultima riconducibile alle grandi catene multinazionali dei supermercati. Si tratta dunque di tecnologie finanziabili solo da grandi gruppi di capitali, i quali rimarranno  prevedibilmente scollegati fra di loro, nonostante a livello tecnologico esista già una certa standardizzazione dei componenti (ancoraggi, connessioni fra moduli, ecc.) che consentirebbe, da subito, la costruzione di piattaforme multiproposito. Queste ultime rimangono, per ora, un sogno di sviluppo sostenibile, ma se si rispettano alcune regole d’ingegneria, si tratta di un sogno perfettamente realizzabile. Il maggiore ostacolo da superare è… l’incapacità delle Banche e delle multinazionali di sognare. 

Mario Rosato

Mario Rosato Ingegnere

La sua passione sono le soluzioni soft tech per lo sviluppo sostenibile, possibilmente costruite con materiale da riciclaggio. Un progetto per quando andrà in pensione: costruire un'imbarcazione a propulsione eolica capace di andare più veloce del vento in ogni direzione.

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