Quando parliamo di politica parliamo di economia. Quando parliamo di economia parliamo di sviluppo. Se al telegiornale ci annunciano che l'indice di sviluppo è in crescita è festa nazionale, se ci dicono il contrario già si prospettano ponte alto e poca corda al collo. Sviluppo significa più comfort, più gadget, più consumi. Significa benessere.  E purtroppo per noi sviluppo significa energia.

Oggi produciamo energia in molti modi diversi: le idee principali sono però piuttosto limitate. Si tratta in sostanza

1) di bruciare un qualche tipo di combustibile, liberando in questo modo l'energia contenuta in un legame chimico

2) di sfruttare una fonte di calore diretta

3) di sfruttare l'energia nucleare

4) di sfruttare il movimento naturale di grandi masse di aria o di acqua

Esiste un limite all'uso che noi facciamo dell'energia; qualsiasi sia la fonte da cui si effettua il prelievo si tratta di un processo irreversibile che trasforma una certa quantità di energia utilizzabile in energia inutilizzabile. Scordiamoci le fonti di energia pulite, eterne o inestinguibili. Qualsiasi uso di energia è defintivo e non può essere restituito.

È il secondo principio della termodinamica. Un motore funziona sull'assunto per cui una fonte calda è messa in contatto con una più fredda. Questo genera un flusso di calore; di conseguenza una parte dell'energia contenuta della fonte calda viene trasformata in moto mentre una parte finisce nella fonte fredda fino al raggiungimento di un equlibrio.

Una macchina sarà migliore quando non vi sono perdite, ovvero nell'ipotesi (inverosimile) in cui tutto il calore della fonte calda si trasforma in moto (o in un legame chimico) e la temperatura finale è quella della fonte fredda. Allo stesso tempo però sappiamo che maggiore è la differenza di temperatura tra fonte calda e fredda più veloce ed efficiente sarà il motore.

Il rendimento ideale di una macchina capace di estrarre energia da una fonte calda è 1-Tf/Tc, Tc rappresenta la temperatura della sorgente calda e Tf la fredda. Se le due temperature sono identiche il rendimento è zero; una volta raggiunto l'equlibrio termico non è più possibile sfruttare il calore che è quindi definitivamente perso.

La realtà ci pone due limiti importanti:

- non possiamo mettere in contatto un oggetto "infinitamente freddo" con uno ad una temperatura qualunque. Se ad esempio uso del vapore per far girare una turbina raffreddandola con la temperatura ambiente, otterrò del movimento ed una temperatura ambiente finale leggermente più elevata di quella che avevo all'inizio. Una parte del calore è stato perso nell'ambiente e non può essere recuperato, non essendoci una sorgente più fredda della temperatura ambientale.

- qualsiasi turbina, motore, thermos, pila o altro sistema di immagazzinare e sfruttare energia è soggetto alla tendenza all'equlibrio, all'evoluzione irreversibile verso uno stato omogeneo. Il termos si raffredda spontanemante, la turbina ha degli attriti, il motore si surriscalda, la corrente scalda i cavi elettrici, ... Non esiste e non esisterà mai un sistema con perdite uguali a zero. Il secondo principio ci dice che l'uniformità è lo stato privilegiato della natura e niente e nessuno può cambiare questo fatto. La tecnologia può ridurre gli sprechi ma non eliminarli del tutto.

I due principi inoltre collaborano tra loro a peggiorare le cose; più vicine sono per temperatura le sorgenti calde e fredde minore è il rendimento; questo implicherà più tempo per ottenere energia e dunque più sprechi. Se invece aumentiamo il divario in temperatura il rendimento aumenta, ma aumentano anche le perdite e diventa più difficile evitarle (isolare una casa in inverno è più difficile che in primavera).

 Analizziamo più da vicino i diversi modi di produzione d'energia:

1) La combustione, ossia la distruzione di un legame chimico che libera l'energia in esso contenuta. Generalmente si bruciano combustibili fossili quali carbonio e petrolio oppure gas (metano, propano). I principali inconvenienti sono l'emissione di sostanze nocive dovute ad impurità od alle eccessive temperature, e la limitata quantità disponibile. Il ciclo naturale di produzione infatti non è in grado di seguire il ritmo di estrazione attuale.

Le combustioni producono inoltre una notevole quantità di anitride carbonica, un gas in principio innocuo per l'uomo ma ad effetto serra.

2) Le fonti di calore dirette sono:

• il sole: l'energia solare può essere sfruttata per il riscaldamento diretto dell'acqua o di altre sostanze, ad esempio con l'utilizzo di specchi parabolici. Questo metodo è poco efficace nelle nostre regioni, ma è utilizzato con ottimi risultati in regioni desertiche come il Burkina Faso. E' anche possibile utilizzare la tecnologia fotovoltaica che produce elettricità a partire dai raggi solari. I principali svantaggi sono lo scarso rendimento (soprattutto per i pannelli fotovoltaici), l'elevato costo di produzione del kilowattora, l'enorme spazio necessario alle installazioni, la dipendenza dalle condizioni meterologiche e per i pannelli l'elevato impatto ambientale dovuto al loro smaltimento. E' un energia abbondante ma non certo "pulita".
• la geotermica: l'estrazione di calore dal suolo. Si tratta di perforare il suolo per alcune centinaia di metri e di far passare un getto d'acqua attraverso una conduttura. L'acqua si scalda in profondità grazie al calore terrestre e ritorna sotto forma di vapore che può essere ad esempio sfruttato per far girare una turbina. I principali svantaggi sono l'alto costo iniziale dell'infrastruttura, la difficoltà tecnica, i problemi geologici (non è sempre scontato scavare nella roccia) e l'impatto ambientale dell'infrastruttura. Questo metodo è molto sfruttato in Italia.
• la biomassa: sfrutta il calore dovuto alla decomoposizione vegetale di grandi quantità di materiale. Si tratta di un metodo efficace e privo di conseguenze gravi, ma poco redditizio.
• le pompe a calore: sfruttano il calore contenuto nelll'acqua (ad esempio in prossimità di laghi o stagni). Si tratta di "pompare" acqua tiepida ad una temperatura elevata, di sfruttarla per scaldare edifici o per piccoli generatori e di restituirla al suo ambiente ad una temperatura più fredda rispetto all'inizio. Il ciclo ottenuto permette di guadagnare energia ma non è propriamente un metodo di produzione diretto; per funzionare ha bisogno di un motore (la pompa) e dunque di una fonte di energia. I principali svantaggi sono il costo dell'installazione, l'inadeguatezza in caso di grandi bisogni e l'impatto ambientale dovuto all'immissione di acqua fredda in un bacino, con conseguente raffreddamento della zona circostante.
• Un'ultima nota va dedicata all'idrogeno. In questo caso non si tratta di produzione d'energia. L'idrogeno infatti non è disponibile in natura e deve essere ottenuto a partire da idrocarburi o per idrolisi dell'acqua. Entrambi i processi ( idrolisi / idrocarburi, idrogeno, combustione, acqua) hanno un rendimento negativo, costano in energia invece di produrne. Il vantaggio è rappresentato dal controllo (si può idealmente produrre idrogeno in condizioni ottimali e poi bruciarlo immettendo acqua nell'ambiente). Inoltre l'idrogeno è un metodo per immagazzinare energia (una pila).

3) Il nucleare: il nucleare è una fonte di energia molto discussa. La tecnologia legata alla sua produzione è molto variata e meriterebbe un articolo a parte. Al momento la tecnologia usata in Svizzera è quella del reattore ad acqua bollente. In Italia il nucleare è stato abbandonato nel 1987 per decisione referendaria.

I principali difetti del nucleare sono l'elevato impatto ambientale delle scorie di produzione (esistono diversi metodi di separazione e smaltimento, tuttavia il problema non può essere risolto completamente), i rischi legati all'uso bellico e soprattutto la ridottissima disponibilità di materia prima. L'uranio è infatti disponibile in quantità molto limitate e viene sfruttato intensamente. Le prospettive sono decisamente inferiori rispetto a petrolio e carbone.

I vantaggi sono legati all'assenza di emissioni nocive nell'ambiente ed al limitato impatto dell'infrastruttura. Poche centrali sono sufficienti per soddisfare i bisogni di una popolazione numerosa. I rischi di incidente in una centrale nucleare ad acqua bollente, contrariamente a quanto spesso si afferma, sono molto limitati. Il principio di funzionamento (fisico non tecnico) impedisce incidenti del tipo Chernobyl. Tecnologie obsolete (reattori a grafite) sono purtroppo ancora in uso in Russia ed in Ucraina.

4) Le energie ottenute a partire dal movimento di fluidi sono:

• l'idroelettrica: lo sfruttamento di dighe e cascate, opportunamente moderate, in grado di far ruotare una turbina o un elica. Il principale difetto è legato all'impatto ambientale dell'infrastruttura che ostacola in genere il naturale deflusso di fiumi e laghi e deturpa il paesaggio.
• l'eolica, basata sull'uso di mulini a vento. Ridotto impatto ambientale ma minimo contributo.
• le maree: il naturale ciclo delle maree può essere usato per produrre energia; questo metodo è poco usato e poco redditizio.

In conclusione possiamo contatare due fatti:

1. Non esiste un metodo di produzione di energia illimitato; le fonti sono non rinnovabili oppure sfruttabili solo al di sotto di un limite ben preciso.
2. Non esiste un metodo di produzione di energia pulito; qualsiasi scelta ha un impatto ambientale.

Questo ci porta a concludere quanto segue: qualsiasi siano le scelte politiche ed economiche legate alla produzione di energia nei decenni a venire il termine di sviluppo è da radiare o almeno da rivedere radicalmente. Il ritmo di sfruttamento attuale è insostenibile.

Si è parlato e si parla molto di sviluppo sostenibile; è una contraddizione in termini. Dovremmo parlare di sviluppo insostenibile perché è questa la realtà che dobbiamo affrontare. Lo sviluppo richiede energia, tecnologia, materie prime; anche la più pulita fonte di energia deve sottostare al secondo principio. La tecnologia su cui si basa sfrutta metalli, plastiche, materie prime diverse; di nuovo il secondo principio si applica; ad ogni utilizzo una parte del materiale è perso, deteriorato, inutilizzabile. Riciclarlo richiede energia, aumntano i costi e il ciclo ricomincia inesorabile.

I grafici riportano i consumi per abitante nelle diverse zone del pianeta e l'aumento dei consumi (effettivi e previsti, fonte http://www.pratospilla.pr.it/meteofotovoltaico/index.htm). Sono previsioni piuttosto ottimistiche.

La relazione che intercorre tra l'uomo ed il consumo di energia è del tipo predatore-preda. Sono le equazioni di Lotka-Volterra il cui comportamento è illustrato nel grafico seguente.

L'uomo (predatore) è indicato in colore blu; la preda (energia) in rosso. All'inizio la popolazione di predatori aumenta leggermente mentre quella delle prede crolla in modo vertiginoso; prima di raggiungere il fondo però i predatori cominciano a morire per assenza di sostentamento, le prede hanno così modo di rigenerarsi lentamente e il ciclo ricomincia (fonte del grafico: wikipedia).

Questo rapporto è instabile; provoca infatti la quasi estinzione del predatore. È pur vero che nel nostro caso gli sconvolgimenti climatici potrebbero alterare definitivamente l'ambiente invalidando questo modello semplicistico; magra consolazione per il predatore che è comunque condannato.

Esiste un solo modo di sfuggire al modello di sopra: limitare rapidamente e fortemente il crescere della curva blu. Meno il picco di crescità sarà accentuato meno il tracollo sarà brusco. Per farlo dovremo limitare la crescita in numero del predatore e soprattutto moderarne l'efficienza, ridurre cioé i consumi.

La tendenza deve invertirsi: non è possibile continuare a sfruttare energia in maniera sempre crescente. La tecnologia può aiutare a limitare gli sprechi ma qualunque nuova scoperta sarà vincolata alle leggi della fisica; non possiamo e non potremo mai disporre di energia e risorse illimitate. Non possiamo e non potremo mai arrestare il ciclo predatore - preda continuando a crescere ed a svilupparci. Non esiste uno sviluppo sostenibile.

L'unica risposte è invertire la tendenza, arrestare la crescita, ridurre i consumi. Decrescita è la parola d'ordine.

Bibliografia essenziale: Nicholaus Georgescu-Roegen, "The entropy law and the economic process"

Per un approfondimento mi sono stati segnalati:  “Oltre il moderno”, “Comunità e decrescita” di Alain De Benoist.