Quale energia per l’umanità? Pessimi scenari e piccole speranze

La lotta generale per l’esistenza degli esseri viventi non è una lotta per l’energia, ma è una lotta per l’entropia.”
Ludwig Boltzmann

Ogni po’ di anni, ovvero circa 12 miliardi, una stella implode trasformandosi in un buco nero che risucchia via qualunque cosa sia nell’orizzonte fino a quando l’entropia non prenderà il sopravvento.
Niccolò Contessa

La brutta notizia è che non si ha scampo, e su questo la scienza e gli artisti sono concordi: si arriverà a un momento in cui l’Universo per come lo conosciamo cesserà di esistere e arriverà alla propria morte termica, ovvero il punto in cui non sarà più possibile compiere alcuna azione.
Questo è dovuto sostanzialmente al secondo principio della termodinamica, per il quale l’entropia generale di un sistema chiuso può solamente aumentare, mai diminuire: la principale implicazione di questo principio è che non può essere effettuata alcuna azione senza una dissipazione di energia.

Non serve pensare ad elementi particolarmente complicati per spiegare questo concetto: la creazione di cibo crea scarti non più utilizzabili, il mangiare non permette di convertire tutte le calorie contenute nel cibo in energia per l’uomo, l’attività fisica crea un surriscaldamento dell’organismo che si disperde sotto forma di calore.
Ogni attività, umana e non, avvicina l’Universo un poco di più alla propria fine.
La buona notizia è che questa fine è ancora discretamente lontana (nell’ordine di miliardi di anni) e quindi, in linea teorica, bella lì.

C’è tuttavia un piccolo dettaglio in questo ragionamento che solleva un enorme problema: noi non abbiamo a disposizione un intero Universo e la relativa energia, ma solamente un pianeta che, salvo soluzioni alla Christopher Nolan, non può essere sostituito.
La Terra quindi costituisce sostanzialmente un sistema chiuso e quando noi ragioniamo di morte termica, noi dobbiamo pensare alla morte termica della Terra. Gli essere viventi, e in particolare l’umanità, devono quindi, per garantire la propria sopravvivenza su lungo periodo, razionalizzare quanto più possibile le risorse presenti su questo pianeta (attività tutto sommato fattibile) e possibilmente “aprire” quanto più il sistema.

L’obiettivo di questo articolo è provare a fornire una panoramica (sicuramente non esaustiva) delle risorse esistenti, dalle più basilari alle più complesse, per capire come l’umanità si sta approcciando a queste, qual è la sostenibilità del loro utilizzo e quali possano essere le soluzioni migliori per ritardar quanto più possibile quella cosa fastidiosa chiamata estinzione.

Acqua

Ne abbiamo tanta, peccato che la maggior parte sia inutilizzabile.

Un lago dove è molto difficile bagnarsi

L’Acqua ha rappresentato un elemento di centrale interesse, in ogni sua forma; le civiltà più importanti si sono sviluppate lungo i fiumi che garantivano un’importante fonte idrica e rendevano i terreni fertili.

Tuttavia questa risorsa è piuttosto limitata, infatti benché la Terra sia coperta da circa 2/3 di acqua, solamente il 3% di questa è classificabile come “dolce”, andando di fatto a costituire una risorsa scarsa, ancor più se si pensa che buona parte di questa è intrappolata all’interno dei ghiacciai e delle calotte polari.
A questo si unisce una tendenza a consumare sempre più acqua al crescere dello sviluppo dei paesi: all’aumentare del benessere economico, aumentano i beni consumati e l’acqua necessari a produrli.

Consumo di acqua pro capite nel mondo.

Serve infatti ricordare che l’acqua viene utilizzata non solamente per scopi sanitari e per essere bevuta, ma è parte fondamentale della maggioranza dei processi produttivi, in special modo nell’agroalimentare.
Per quantificare questo impatto si è diffuso, come indice di misura, il Water Footprint, ovvero la quantificazione dell’acqua necessaria per produrre un’unità di un prodotto.
questo link si possono trovare interessanti dati che mostrano come per produrre un chilo di mele servano ca. 700 litri d’acqua, per un chilo di pane 1.300 e per un chilo di carne di maiale quasi 5.000.

Ma se il benessere sta aumentando a livello globale, e questo dato è incontrovertibile, anche il consumo complessivo di acqua sta crescendo, è questo costituisce un problema cruciale: un esempio lampante di questa situazione è data dalla Cina dove, a fronte di una crescita economica sostenuta per un numero consistente di persone (circa un sesto di tutta la popolazione mondiale), si iniziano ad avere importanti problemi di approvvigionamento di fonti idriche.

Per questo motivo l’acqua si parla ormai da tempo di water grabbing, ovvero il fenomeno per il quale dei soggetti attraverso il proprio potere (politico e non) si appropriano delle fonti idriche per destinarle ai propri interessi: per rimanere all’esempio cinese, si può ricondurre una parte sostanziale delle motivazioni sottostanti alla questione tibetana alla disponibilità idrica di quel territorio o, spostandoci su situazioni molto più vicine al nostro quotidiano, si può far riferimento al dirottamento massiccio di risorse idriche alle coltivazioni di mercato in Sud America e in Africa.

Una strada per trovare una risoluzione a questo problema potrebbe essere quella di dissalare le acque marine, ma ad oggi questo processo risulta incredibilmente dispendioso in termini energetici e, di fatto, rende poco percorribile questa soluzione, sia sul piano ambientale che sul piano economico: ancora una volta il processo di dissalazione aumenta l’entropia generale del sistema, andando forse a mitigare il problema della scarsità d’acqua, ma aumentando il consumo di energia globale.

Idrocarburi

Sono brutti, sporchi e cattivi, ma ad oggi non abbiamo alternative valide.

Gli idrocarburi inquinano e molte altre sorprendenti notizie per l’elettorato

I combustibili sono ciò che più facilmente associamo al concetto di risorsa energetica e l’idea che sta alla base del loro utilizzo è vecchia di milioni di anni: bruciare qualcosa per ricavarne energia. Lo facevano gli antichi con il legno (che è appunto un biocombustibile), lo facciamo noi con il petrolio e con il gas naturale.

Al di là dell’impatto geopolitico (e militare) sui paesi produttori che tutti conosciamo, queste risorse hanno altre caratteristiche che le rendono molto sconvenienti in un’ottica di lungo periodo: tutte quante, e questo è l’elemento più grave, emettono anidride carbonica ed altri elementi dannosi per l’ambiente, necessitano di un lungo periodo di “preparazione” prima di giungere allo stadio utilizzabile e costituiscono di fatto una risorsa limitata.
Infatti, teoricamente, tutte queste risorse possono essere “coltivate”, basta poter permettersi un’adeguata attesa. Gli idrocarburi richiedono milioni di anni, il legno qualche decina ma, sostanzialmente, nessuno di questi può essere prodotto con una tempistica sufficientemente rapida a rendere conveniente quest’attività.

Ma, come detto, più della loro “creazione”, l’elemento che rende insostenibile l’utilizzo di queste risorse nel medio-lungo periodo è l’impatto ambientale derivante dalla combustione.
Tuttavia, di fatto, come si vede dal grafico, gli idrocarburi (biocombustibili, carbone, petrolio e gas) costituiscono la stragrande maggioranza dell’energia consumata nel mondo.

Questo è dovuto al fatto che tutte queste fonti hanno caratteristiche che le rendono molto appetibili: sono sostanzialmente facilmente trasportabili (al netto delle proteste dei comitati locali) e immagazzinabili, sono semplici da utilizzare e da estrarre, possono essere utilizzati al momento più opportuno.

Queste risorse costituiscono quindi l’elemento portante della risposta che l’umanità sta fornendo al proprio bisogno di energia, una risposta che tuttavia non è una soluzione.
Se hai freddo e decidi di bruciare la tua casa per scaldarti per un po’ funziona, poi però, appunto, l’entropia prende il sopravvento e rimani con un pugno di cenere in mano. Allo stesso modo scegliere di bruciare il proprio pianeta può essere un’idea percorribile solo per un periodo limitato di tempo.

Un punto di equilibrio che garantirebbe un utilizzo sostenibile di queste risorse (senza tuttavia risolvere il tema della loro esauribilità nel medio periodo) potrebbe essere quello dell’attuale capacità del pianeta di assorbire agenti inquinanti, in particolar modo anidride carbonica: se le emissioni totali dell’umanità fossero compensate dalla distruzione di CO2 operata dalla vegetazione si risolverebbe infatti una parte sostanziale del problema ma, purtroppo questo valore aureo di equilibrio non è rispettato.

Ma, alla luce di tutto questo, perché si utilizzano ancora queste risorse? Perché, semplicemente, nessun’altra risposta risulta ad oggi migliore degli idrocarburi.

Terra

Quello che ci sta sopra e i tesori minerari nascosti in questa.

sumatra-deforestation
L’impatto dell’agricoltura industriale sulle foreste amazzoniche.

Le tematiche che abbiamo visto relativamente all’acqua possono essere mutuate per quanto riguarda la terra. L’acqua è infatti indispensabile per permettere la vita, ma la terra è l’elemento principe su cui la vita si sviluppa.
Alla terra e ai suoi attributi geografici sono strettamente associate le sorti di tutta l’economia primaria, quella fondamentale per la vita umana: dalla terra viene il cibo e vengono le materie prime utili alla fabbricazione di oggetti, ed è così dall’alba della civiltà.

Anche in questo caso, come per l’acqua, serve fare un distinguo importantissimo sulla Terra: non tutte le terre sono uguali, alcune sono più ricche di minerali o risultano più fertili, altre sono semplicemente delle enormi distese inospitali per l’uomo, come i deserti. La terra è quindi un bene fortemente scarso, non tanto per la sua oggettiva mancanza, ma per l’esigua porzione di essa effettivamente rilevante per l’utilizzo umano.

Nel corso di questo secolo si stanno delineando, oltre a quelle sempre presenti quando si parla di territorialità, due tematiche predominanti nell’utilizzo della terra da parte dell’uomo: la necessità di terreni fertili per l’agricoltura e il bisogno da parte dell’industria di quegli elementi chiamati terre rare che costituiscono delle materie prime indispensabili per i prodotti tecnologici.

La necessità di terreni per l’agricoltura è principalmente alimentata dalla crescita della popolazione mondiale e dal progressivo concentramento di questa nelle grandi città. Questi due fenomeni devono tuttavia essere visiti nel loro insieme, non come disgiunti: infatti non si sta assistendo (solamente) a importanti migrazioni verso le grandi città, ma anche un progressivo allargamento delle aree urbane di queste alle periferie, andando di fatto ad inglobare nel tessuto cittadino il mondo agricolo.

Per sfamare le grandi città serve quindi un mondo agricolo “di servizio” che sta venendo sempre più ridotto nei Paesi economicamente sviluppati, creando di fatto un disallineamento che necessita di essere risolto in qualche modo.
Ma serve parlare anche dell’altro fattore costituito dalle terre rare: queste materie prime sono distribuite in maniera difforme nel pianeta e spesso si trovano importanti concentrazioni di questi elementi in paesi in via di sviluppo e che non detengono un’industria tecnologica rilevante: situazione ottimale per le strategie espansive delle grandi potenze mondiali.

Queste situazioni hanno quindi portato al fenomeno del land grabbing, ovvero la progressiva alienazione di territori a soggetti terzi (sia privati che governativi), soprattutto in Paesi in via di sviluppo, per benefici non ricadenti sulla popolazione abitante in quelle aree, in questo caso la coltivazione di cibo volto all’esportazione e l’estrazione di risorse funzionali alle industrie.
Questo fenomeno è in un certo senso assimilabile alla tematica nostrana della TAV e dell’espropriazione delle terre ad una comunità locale per portare benefici ad altri non presenti sul territorio, il sostanziale “sacrificio” di una comunità tutto sommato rurale a beneficio delle grandi città.

Questa tematica esce dal sentiero delimitato dal concetto di Entropia in senso stretto in quanto il principale problema è sostanzialmente di natura etica rispetto all’attuale modello economico e sociale.
Comunque è doveroso sottolineare, anche se appunto sul tema della terra questo focus è secondario, come questo modello “delocalizzato” porti ad un aumento considerevole dell’energia necessaria per la produzione dei prodotti in oggetto a seguito degli ingenti costi di trasporto che pongono dubbi sull’efficienza dell’attuale assetto, oltre a quelli etici precedentemente.

Inoltre la progressiva deforestazione delle foreste precedentemente “inutilizzate” per far spazio alle nuove attività produttive sta riducendo enormemente la capacità del pianeta di “autorigenerarsi” attraverso lo smaltimento dell’anidride carbonica, andando di fatto ad aggravare l’impatto degli idrocarburi.

Solare

Dal puro calore al vento, una speranza per aprire il sistema.

Per chi non lo sapesse, il vento deriva (anche) dall’azione del Sole.

Chiariamolo fin da subito: ad oggi le tecnologie che consentono la creazione di energia dalle fonti solari, dai pannelli fotovoltaici agli impianti eolici, sono assolutamente in fase di sviluppo e non potrebbero da sole sostenere il completo fabbisogno energetico della popolazione mondiale.

Inoltre, impattano fortemente uno dei temi precedentemente toccati, quello della terra, in quanto richiedono ingenti risorse minerarie per essere realizzate ed ampissimi spazi per essere installate e, eventualmente, smaltite.
Non garantiscono una continuità della produzione di energia, rendendole di fatto meno funzionali degli idrocarburi agli scopi di una società economica fortemente organizzata e che tende a ridurre quanto più possibile gli imprevisti.
Infine, impattano fortemente dei territori che non sono gli stessi a cui porterebbero dei benefici: pensiamo ad esempio al solare, che risulterebbe molto più proficuo se installato nel Sud Italia, dove l’industria è meno presente, rispetto alle aree industrializzate del Nord.

Tuttavia il solare ha un enorme e fondamentale vantaggio: riesce ad aprire il sistema chiuso della Terra, andando di fatto ad accrescere l’energia del sistema immagazzinando il calore prodotto dal sole e rendendolo disponibile sotto forma di energia.

Il solare ad oggi non costituisce quindi una risposta, se non marginale, al problema dell’energia, ma potrebbe rappresentare, sul lungo termine, una soluzione.
Accanto a questa soluzione si stanno sperimentando altre idee, più o meno efficaci, per cercare di “aprire il sistema”, come l’utilizzo della forza delle maree, ma ad oggi nessuna di queste sembra offrire gli stessi margini di crescita intravisti nel solare.
Risulta quindi importante proseguire nel percorso di ricerca tecnica fornendo soluzioni sempre più varie (come ad esempio il Power to Gas per lo storage), pur consapevoli che alcune tematiche, soprattutto di natura etica, potranno difficilmente trovare una soluzione.

Al contempo è necessario che ognuno di noi agisca nel quotidiano con la consapevolezza che ciascuna propria azione, dal prenotare un volo low cost, alla scelta del cibo al supermercato, fino alla lettura di un articolo su un sito internet, comporta un utilizzo di energia e, dato il nostro attuale mix energetico, un danno al sistema-Terra che ad oggi non sembra riuscire a garantire il nostro attuale modello economico e sociale.

Andrea Armani

Immagine di copertina pubblicata su Flickr da Amidared

4 pensieri su “Quale energia per l’umanità? Pessimi scenari e piccole speranze

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