Energia per l’astronave Terra

State leggendo la Lucciola. Chiudete gli occhi e rimanete immobili per qualche secondo. Penserete, in queste condizioni no si consuma energia; è falso. Respirate, il cervello lavora, il cuore pulsa. Tutto questo costa energia. Nonostante essa sia un’entità onnipresente nella nostra vita, se qualcuno vi chiedesse di definirla in modo chiaro e rigoroso, vi trovereste probabilmente in imbarazzo.

Non vi angosciate, questa ignoranza è molto diffusa poiché l’energia è un concetto sfuggente e solo apparentemente intuitivo, tant’è che per millenni gli studiosi ne hanno dato definizioni vaghe o insensate. Ancora oggi, sull’eminente dizionario Zingarelli si legge: “Dell’energia sappiamo tutto, ma non sappiamo dire che cos’è, se non che è un qualcosa di natura universale che appare in forme materiali e immateriali e che non si può ridurre a nulla di più elementare.” Diamo dunque una rapida definizione di questa misteriosa entità; per farlo introduciamo il concetto di lavoro. Lavoro è l’utilizzo di una forza per spostare qualcosa. Dal punto di vista matematico, esso equivale al prodotto della forza per lo spostamento compiuto. Compiamo un lavoro quando alziamo un peso contro la forza di gravità ad esempio, e l’entità del lavoro sarà tanto maggiore quanto più in alto portiamo il peso. Nel linguaggio comune “lavoro” ha anche altri significati: sia un facchino che porta pesi, sia un notaio “lavorano”, ma dal punto di vista scientifico il facchino lavora molto di più, anche se non lo intuiresti dal suo guadagno. Ma qui la scienza non c’entra. Come si fa a descrivere la capacità di un sistema (un uomo, un litro di benzina, un sasso che cade) di compiere lavoro? Siamo arrivati: la grandezza che quantifica questa capacità è proprio l’energia. Ora, data la natura sfuggente dell’energia, alla quale raramente facciamo caso seppur sia in ogni cosa e passi continuamente da una forma all’altra, per mettere a fuoco il problema energetico è utile fare uno sforzo di immaginazione: immaginiamo la Terra come un’astronave, in stile Star Wars, che viaggia nell’immensità dell’universo. Un’astronave enorme, sì, ma solo per i suoi passeggeri: un “Pale Blue Dot” (pallido puntino azzurro), se la vediamo fluttuare da sei miliardi di chilometri di distanza, come ci permise di fare la sonda Voyager 1 scattandole una foto nel 1990 (vedi foto). I 7,5 miliardi di passeggeri, in costante aumento, che il nostro pallido puntino trasporta, aspirano tutti al benessere materiale e per raggiungerlo hanno bisogno di molta energia. Esaminiamo brevemente come i passeggeri nel loro lungo viaggio hanno tentato di far fronte alla loro esigenza. Per molti millenni ci siamo affidati alla forza muscolare di uomini e animali, al vento (mulini e imbarcazioni), all’acqua e al legname. Nelle grandi civiltà antiche (egizia, cinese, greca, romana) una grande fonte energetica erano gli schiavi. Senza di loro grandi opere come le Piramidi o il Colosseo non sarebbero mai esistite. In epoche più recenti questa fonte energetica si è diffusa anche in America, dove per secoli sono stati deportati milioni di africani. Anche se da tempo la schiavitù è stata abolita ufficialmente, qualcosa di non molto diverso si verifica oggi in molte parti del mondo nei campi, nelle miniere e nelle fabbriche. Un uomo in buona salute con un’attività continuativa di qualche ora produce una potenza di circa 50 W. Per guardare una partita di calcio con una TV al led da 50 pollici utilizziamo una potenza elettrica di 100 W, pari al lavoro continuativo di due schiavi. Fare una lavatrice equivale ad utilizzare per un’ora una quindicina di schiavi. Il motore di un’auto di media cilindrata, a velocità di crociera per un’ora compie lavoro pari a quello di 1600 schiavi. Un Boeing 747 solo per decollare utilizzerebbe una potenza pari a quella di 1 milione e 600 mila schiavi energetici. Neppure l’imperatore Augusto si poteva permettere il lusso della disponibilità di una tal massa di individui con un semplice gesto. Noi invece si: nel corso degli ultimi 150 anni la vita è cambiata grazie alla grande disponibilità di energia associata allo sfruttamento dei combustibili fossili. Tra il Cinquecento e il Seicento, a partire dall’Inghilterra, si cominciò a sfruttare il carbone, molto più potente della legna. La domanda cresceva di continuo e le estrazioni arrivavano sempre più i profondità: i minatori, spesso anche donne e bambini, soffrivano di condizioni insopportabili. Il costo umano di tale attività estrattiva fu enorme: già secoli fa quindi l’umanità ha cominciato a fare esperienza dei danni, non solo dei benefici, portati dai combustibili fossili. Fu possibile alimentare forni ad alte temperature per ottenere metalli lavorati attraverso la fusione in grande quantità: iniziava l’era delle macchine. Nel 1769 James Watt inventava la caldaia a vapore che convertiva l’energia chimica immagazzinata nel carbone in energia termica e poi in energia meccanica. Dopo millenni il lavoro umano o animale venne sostituito: era l’inizio della rivoluzione industriale. Nel 1900 il carbone era fonte del 95% dell’energia commerciale; poi iniziò l’era del petrolio. I primi a estrarlo furono probabilmente i cinesi, ma l’estrazione industriale ebbe inizio negli USA nel 1859 (Oil Creek in Pennsylvania) e si sviluppò poi in Texas, California, sul Mar Caspio e in Indonesia. Nel primo Novecento apparvero trivelle in Messico, Venezuela e Iran. Il primo pozzo in Arabia Saudita, che percepiamo come paese del petrolio, apre solo nel 1938. Nonostante la presenza dell’alternativa del petrolio, ancora oggi il carbone non tramonta: il 30% dell’energia primaria usata per produrre elettricità deriva da esso. A questo punto della storia energetica dell’astronave Terra, tutti gli aspetti della vita materiale dei suoi abitanti sono radicalmente cambiati, permettendo a un numero impensabile di persone di condurre uno stile di vita che l’imperatore sopra citato avrebbe invidiato. Sia chiaro, usare i combustibili fossili come fonte primaria di energia è estremamente comodo. Si tratta di un vero tesoro trovato nella stiva della nostra astronave. Tuttavia negli ultimi quarant’anni ci siamo accorti che dietro al luccichio dell’oro nero, si nascondono numerosi e gravi problemi. In primo luogo, il petrolio è una risorsa limitata, destinata ad esaurirsi: si forma infatti da resti organici sepolti che subiscono processi geochimici lunghi centinaia di migliaia di anni, e noi non avremo tutto questo tempo da aspettare perché dovremo vedere la partita o intrattenerci in modi simili che consumano energia. Inoltre la reazione di combustione di petrolio e origina tra i suoi prodotti CO2 (diossido di carbonio). Questo scarto è tossico per l’uomo in quanto si lega all’emoglobina del sangue ed impedisce alla molecola di trasportare ossigeno ai tessuti, sostituendosi ad esso; inoltre, l’aumento della concentrazione di tale gas nell’atmosfera terrestre contribuisce all’ormai ben noto fenomeno del surriscaldamento terrestre: per le sue proprietà chimiche, la CO2 assorbe il calore solare che colpisce la superficie della Terra e viene irradiato verso l’alto, contribuendo all’aumento dell’effetto serra. In ultimo, la distribuzione dei combustibili fossili non è omogenea nelle varie zone del pianeta e ciò crea disuguaglianze economiche, tensioni politiche e guerre. Nel sistema attuale, solo il paese che ha disponibilità di energia è in grado di innescare la spirale che passa per sviluppo tecnologico, produzione di ricchezza e aumento dei consumi. Basti pensare che gli USA, con 325 milioni di abitanti hanno 800 veicoli a motore ogni 1000 persone, mentre paesi in via di sviluppo come Cina e India, ciascuna con una popolazione complessiva di circa un miliardo e mezzo di persone, hanno rispettivamente 128 e 20 veicoli ogni 1000 abitanti. Le sfide che ci aspettano dunque sono le seguenti: colmare le disuguaglianze che minacciano la pace mondiale, al contempo soddisfare le esigenze di chi è abituato al lusso (purtroppo), far fronte alla limitata disponibilità di tali risorse e evitare i danni alla biosfera causati dal loro uso. Uno dei punti di partenza è agire sul nostro modello di sviluppo, accettandone l’insostenibilità. Ogni richiamo a minori consumi, contrasta con l’idea oggi dominante, sostenuta dalla maggioranza di politici ed economisti, secondo cui è necessario che il PIL delle nazioni aumenti del 2-3% l’anno. Dimenticano che un aumento del PIL implicano un aumento nel consumo di risorse e nella produzione di rifiuti; per il secondo principio della termodinamica, come è impossibile creare il moto perpetuo, lo è anche sperare in uno sviluppo infinito sulla base di risorse finite. Di tutto ciò, nella maggior parte delle nostre vite siamo totalmente ignari: se mi si buca una scarpa, non mi viene neppure in mente di ripararla, poiché costerebbe paradossalmente più che comprarne una nuova. Non mi faccio troppe domande dunque, e ne compro un paio nuovo, senza avere la minima percezione del processo che ha permesso che le avessi ai piedi. I materiali che le compongono (plastica, vernici, collanti) sono ottenuti dai combustibili fossili, consumando energia prodotta anch’essa da fonti fossili. Si sono prodotte molte sostanze di rifiuto, a cui si aggiungono le scarpe vecchie che ho buttato. Tutto ciò si estende a qualsiasi altro prodotto con cui abbiamo a che fare. Solo nei 500 ipermercati italiani si gettano nei rifiuti ogni anno 55000 tonnellate di cibo che, seppur prossimo alla scadenza, potrebbe essere tranquillamente mangiato. 1/3 del cibo che viene prodotto nei paesi più sviluppati del globo viene gettato via in questo modo: se conservassimo solo ¼ di questa quantità si potrebbe dar da mangiare a tutti i paesi in cui si soffre ancora la fame. L’obiettivo da perseguire è sostituire il modello basato sull’utilizzo indiscriminato di fonti fossili e sull’economia lineare che punta al consumo senza alcuna cura dell’accumulo di rifiuti e prodotti di scarto, con un sistema che integri energia proveniente da diverse fonti rinnovabili ed un processo produttivo circolare, che massimizzi l’efficienza e minimizzi gli sprechi attraverso metodi di riciclo e riutilizzo. A che punto siamo? Proseguiremo il nostro viaggio nell’universo o l’astronave rischia di finire il carburante e rimanere a secco? Nel 2008 i pannelli fotovoltaici nel mondo producevano meno dell’1% dell’energia e parevano poco plausibili come alternativa. Molta più fiducia era riposta nella fissione nucleare, ma l’incidente di Fukushima del 2011 fece ritirare molti finanziatori e crollare l’accettabilità sociale di questa tecnologia. Nel 2009 la conferenza ONU sul clima a Copenaghen prese atto dello scarso impatto del protocollo di Kyoto. Negli ultimi anni il vento sembra essere cambiato, a partire da due eventi: nel giugno 2015 l’enciclica Laudato si’ di papa Francesco sulla cura della “casa comune” ha denunciato lo stato di diffuso degrado ambientale e sociale e esortato a trovare consenso per attuare soluzioni. Nel dicembre dello stesso anno alla conferenza COP21 di Parigi, delegazioni di 196 paesi hanno riconosciuto il pericolo potenzialmente irreversibili del cambiamento climatico per l’umanità, e la necessità di mantenere l’aumento della temperatura media globale entro i 2 °C rispetto al livello pre-industriale. Ogni nazione si è posta obiettivi e finalmente il mondo dell’economia e della politica comincia ad ascoltare i richiami della scienza e dell’etica. Da qualche anno, in termini di nuova potenza installata, le energie rinnovabili dominano i mercati e il contributo relativo delle fonti fossili alla domanda energetica mondiale ha iniziato a diminuire. Nel 2016 la potenza di eolico e fotovoltaico copriva il 5% della domanda elettrica globale; in Europa le rinnovabili coprono il 17% dei consumi energetici totali. Se consideriamo che vent’anni fa eolico e fotovoltaico erano inesistenti, siamo di fronte al più dirompente cambiamento energetico della storia. Viviamo in un’epoca che rimarrà impressa sui libri delle generazioni future: l’era della transizione energetica che è ormai un processo inevitabile e irreversibile. E’ necessario combattere con tutte le forze contro chi fa finta che questo passaggio storico non sia affar suo e si rinchiude nelle sue fragili certezze, auspicando un ritorno a valori che definire medievali suona come edulcorante. Contro chi guarda indietro sapete chi c’è? Ci siamo noi, che siamo la giovinezza, la vitalità strabordante che trascina il mondo. Il movimento d’opinione internazionale scatenato dalla tanto “memata” Greta è questo, è il grido di una generazione che non vuole intorpidire la sua purezza nel compromesso. Un movimento di tale portata non si vedeva dal ’68, e sento che si torna a sperare come si faceva a quei tempi. Con una differenza: oggi l’utopia è quanto di più vicino ci sia alla realtà, e forse l’unica strada che possa salvarci la pelle. La scienza e la tecnologia non bastano per vincere: le parole d’ordine sono buon senso, collaborazione e responsabilità. Ma soprattutto consapevolezza di quanto la nostra astronave sia piccola e fragile vista da lontano… su quel pallido puntino azzurro si svolge tutto quello che per noi conta, c’è chi amiamo, chi odiamo, la bellezza e l’orrore, le gioie, i dolori; uomini che uccidono altri uomini per motivazioni apparentemente importanti… ma ogni tanto, provate a fare un passo indietro da questo marasma e a guardare le cose in prospettiva: ritroveremo forse quel senso del limite umano di fronte all’incommensurabile, che fece partorire al genio del popolo greco versi come questi, proprio sull’uomo: “…E possedendo l’ingegnosità dell’arte come forma di sapienza, si volge ora al bene, ora al male. Se rispetterà le leggi della terra e la giustizia degli dei, starà alto nella città; bandito dalla città invece colui al quale è connaturato il male per la sua tracotanza.” (Sofocle, Antigone).

DAVIDE DE GENNARO

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One comment

  • Non riuscivo a smettere di leggere…
    …è stato un viaggio interessante, lungo un arco di tempo sorprendente.
    È vero, stiamo vivendo in un periodo in cui si stanno gettando le basi per i cambiamenti futuri…
    …siamo solo all’inizio…
    …e mi fa estremamente piacere notare quante persone si stiano rendendo conto di tale processo.
    Grazie 💙

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