Un giorno mi sono chiesto se potesse aver senso cercare di mettere insieme una sintesi allo stesso tempo comprensibile e articolata, semplice ma non semplicistica delle problematiche legate al riscaldamento globale e delle prospettive future. Poi, invece di perdere tempo a rispondermi, l’ho scritta. Alla fine mi sono pentito della mia impulsività, perché ne è venuto fuori l’articolo che non avrei mai voluto scrivere e che probabilmente nessuno vorrebbe mai leggere. Ormai è troppo tardi: ci starò più attento la prossima volta, se ce ne sarà una.

L’articolo è diviso in due parti. Chi pensa di avere poco tempo e vuole andare subito al sodo può passare direttamente alla seconda parte. Se ritieni di non avere tempo a sufficienza, comunque, hai già colto il punto e sei in buona compagnia. In effetti il messaggio è proprio questo: il tempo è agli sgoccioli, e di possibilità di cavarcela, forse, ne rimane una sola. Di conseguenza è importante investire le risorse disponibili in quella direzione, piuttosto che disperderle in soluzioni che possono nel caso migliore appena scalfire la superficie del problema.

Nella prima parte sono raccolti a mo’ di premessa alcuni princìpi di carattere generale su cui si appoggiano le considerazioni svolte nella seconda, e sono quindi utili alla sua piena comprensione. Eccoli.

• L’energia si presenta in diverse forme e si può tramutare da una forma all’altra, ma nel suo complesso si conserva sempre: non si può creare dal nulla nuova energia, e non si può nel nulla farla svanire. Quando se ne fa un qualche uso, l’energia non si “consuma”, semplicemente si trasforma.
• Un comune effetto collaterale dell’utilizzo di energia è che una parte di essa viene convertita in calore. Per illustrare questo fatto, si può pensare a ciò che accade in una segheria, dove ogni volta che un tronco viene tagliato in due si produce un po’ di segatura. Se si continua a segare ciascuna delle parti risultanti in pezzi sempre più piccoli, la quantità di segatura aumenterà e a furia di insistere la maggior parte della legna inizialmente disponibile sarà sparsa sul pavimento sotto forma di segatura. Il calore può essere paragonato alla segatura, e il tronco ad un’altra forma di energia che, durante un suo utilizzo, si trasforma in parte (e, a lungo andare, completamente) in calore. La segatura può anche rivelarsi utile, ma difficilmente potrà essere raccolta e utilizzata tutta, e non esiste un modo per invertire il procedimento e riportarla al suo stato originale di legno massiccio: per questo la segatura si considera meno pregiata del legno da cui è prodotta. Così come la segatura, il calore può essere e spesso è effettivamente utile, ma una volta generato non può essere facilmente raccolto e immagazzinato e vi sono limiti importanti (di cui parleremo meglio più avanti) alla possibilità di convertirlo ancora in un’altra forma di energia: il suo destino nella maggior parte dei casi è quello di disperdersi nell’ambiente, innalzandone la temperatura. Per lo stesso motivo per cui la segatura è considerata la forma meno pregiata in cui si può presentare il legno, il calore è considerato la forma meno pregiata di energia.
• Un pianeta come la Terra è soggetto ad un bilancio energetico molto semplice: esso continuamente riceve energia dal Sole, e nello stesso tempo irradia energia verso lo spazio esterno. La temperatura dell’ambiente terrestre è strettamente legata a questo bilancio energetico: essa può essere stabile sul lungo termine a patto che in media la quantità di energia ceduta sia esattamente uguale a quella ricevuta.
• La quantità di energia solare assorbita dalla Terra può variare in base a diversi fattori, uno dei quali è legato alle caratteristiche della superficie. In generale una superficie scura assorbe più energia di una chiara, e subisce quindi un maggior incremento di temperatura quando è esposta al sole: questo è il motivo per cui i camper e le roulotte sono invariabilmente di colore bianco. Se vogliamo trovare qualcosa di bianco sulla superficie terrestre, dobbiamo in primo luogo cercare le superfici innevate e i ghiacci. All’aumentare della temperatura i ghiacci e le nevi si sciolgono, lasciando scoperto il terreno sottostante e riducendo l’estensione della superficie bianca; ciò causa un maggiore assorbimento di energia, che a sua volta incrementa la temperatura e quindi il tasso di scioglimento. Un simile “effetto domino” si può però verificare anche in senso contrario: un abbassamento della temperatura provoca un aumento dell’estensione della superficie ghiacciata, la quale riflette la luce solare inducendo un ulteriore abbassamento di temperatura. L’estensione di nevi e ghiacci è quindi un indicatore significativo dell’andamento del clima: il momento in cui tale estensione divenisse trascurabile potrebbe rappresentare un punto di non ritorno verso una crescita incontrollata della temperatura; viceversa un suo incremento, per quanto piccolo e graduale, potrebbe indicare che siamo sulla strada giusta verso un ritorno alla normalità.

Passiamo ora ad esaminare l’origine e le caratteristiche delle principali fonti di energia utilizzate per scopi civili e industriali.

• Energia nucleare. Il materiale radioattivo utilizzato nelle centrali nucleari a fissione ha un’origine molto antica: qualche miliardo di anni fa una parte dell’energia sviluppata durante l’esplosione di una supernova è stata “compressa” dentro atomi di torio, uranio e simili, i quali hanno poi contribuito assieme ad altri elementi a formare il pianeta Terra (per cui sono ora sepolti in profondità nel sottosuolo), e in parte sono in un secondo tempo caduti sulla sua superficie (da cui possono essere facilmente estratti) sotto forma di meteoriti. Questo comporta che l’energia nucleare sia in assoluto una delle meno rinnovabili: una volta esaurito il materiale disponibile sulla crosta terrestre, bisogna aspettare un’altra supernova. Per quanto riguarda l’impatto di questo tipo di energia, oltre ovviamente al problema delle scorie, bisogna considerare che l’energia della supernova, accumulata e conservata nel materiale radioattivo, viene estratta convertendola in calore, e solo una parte di questo calore viene poi trasformato in energia elettrica: più della metà si disperde nell’ambiente. Quindi il ricorso a questo tipo di fonte energetica comporta sempre un innalzamento complessivo della temperatura ambientale. Può non sembrare una buona opzione, ma ha alcuni vantaggi considerevoli dal punto di vista ecologico (trattati tempo fa in questo articolo), e comunque può essere valutata solo a confronto con le alternative disponibili.
• Energia geotermica. Si tratta di un’appendice del paragrafo precedente, perché per quanto ne sappiamo il calore del sottosuolo si sviluppa proprio a causa del naturale decadimento delle sostanze radioattive ivi contenute. La differenza è che invece di raccogliere e trattare queste sostanze al fine di generare calore, in questo caso il calore viene già prodotto naturalmente e si tratta solo di estrarlo, producendo comunque anche in questo caso un incremento della temperatura superficiale. Sebbene tecnicamente non lo sia, l’energia geotermica viene solitamente considerata “rinnovabile”; più corretto sarebbe considerarla a tutti i fini pratici “inesauribile”, ma va detto che la sua disponibilità è vincolata al fatto che la temperatura della superficie sia più bassa di quella presente in profondità. Questo è il limite sostanziale all’utilizzo del calore a cui si è accennato poco fa: è necessario che ci sia una zona più fredda (la superficie) verso cui far fluire il calore dalla zona più calda (il sottosuolo). La resa di questo tipo di fonte di energia è tanto minore quanto più piccola è la differenza di temperatura, e il caso limite di una differenza pari a zero, cioè una temperatura ovunque uniforme, si indica con la poco rassicurante locuzione “morte termica”: una situazione in cui tutto è in equilibrio e nulla si muove, in cui l’energia si presenta esclusivamente in forma di calore e né gli esseri viventi né le macchine possono utilizzarla per alimentare i propri processi.
• Energia mareomotrice. Il periodico innalzamento e abbassamento del mare è dovuto da un lato alla forza gravitazionale esercitata tra la Terra e la Luna (e, in misura meno rilevante, tra la Terra e il Sole), dall’altro alla rotazione della Terra su sé stessa. Una porzione dell’energia cinetica della massa d’acqua può essere prelevata con un impatto in termini climatici praticamente nullo. Si tratta della fonte di energia in assoluto più rinnovabile, perché sarà disponibile fintantoché ci saranno la Luna, gli oceani e la rotazione terrestre. Lo svantaggio principale consiste nel danneggiamento dell’ambiente acquatico dovuto all’installazione delle centrali.
• Energia solare. Per quanto ne posso sapere, tutte le rimanenti forme di energia utilizzate nella biosfera provengono dal Sole, e sono originate dal processo di fusione dell’idrogeno nel suo nucleo. Anche questo tipo di energia non è in senso stretto “rinnovabile”, perché anche il Sole un po’ alla volta esaurisce le proprie riserve di idrogeno, ma in base alle conoscenze in nostro possesso resterà stabile ancora per qualche miliardo di anni. Bisogna qui fare una distinzione in alcune importanti sottocategorie:
  • Energia idroelettrica ed eolica. Sebbene ci siano alcune differenze, questi due casi sono abbastanza simili da poter essere qui trattati insieme. In entrambi l’energia ricevuta dal Sole innesca un processo dinamico (la formazione di nuvole di vapore acqueo o i fenomeni ventosi) in cui l’energia cinetica dell’acqua o dell’aria può essere intercettata e parzialmente convertita in energia elettrica. In entrambi i casi questa energia può essere sfruttata senza alcun impatto significativo sul bilanciamento energetico nel suo complesso, perché a lungo andare tutta l’energia cinetica in gioco si sarebbe comunque convertita in calore (anzi a ben vedere il fatto che l’acqua da cui si estrae energia arrivi all’oceano leggermente più fredda può rappresentare un piccolo vantaggio in rapporto al surriscaldamento oceanico, di cui parleremo oltre). Lo svantaggio (a parte l’impatto locale dovuto all’installazione degli impianti) è la forte dipendenza dalla regolarità dei fenomeni naturali: in presenza di siccità, l’energia idroelettrica viene a mancare; in caso di indebolimento dei venti, lo sfruttamento dell’energia eolica riduce la propria efficacia.
  • Collettori solari e fotovoltaico. Anche in questo caso per brevità tratto assieme due casi simili, che si basano sull’esposizione alla luce solare di pannelli di colore scuro. Oltre all’origine, queste fonti di energia hanno in comune con le due precedenti la dipendenza dal tempo atmosferico, perché sono efficaci quando il cielo è sereno. Se ne differenziano per diversi motivi, uno dei quali è che pur utilizzando una fonte sostanzialmente inesauribile, è problematico classificare queste tecnologie come “rinnovabili”, perché ci sono grossi problemi di approvvigionamento delle materie prime. Un’altra differenza molto importante è questa: mentre idroelettrico ed eolico sfruttano gli effetti che l’irradiazione solare produce naturalmente sull’ambiente, qui con l’utilizzo degli appositi pannelli si cattura direttamente l’energia solare. Non è una differenza da poco, perché in questo modo si interviene sull’equilibrio energetico di cui si era parlato all’inizio, inducendo deliberatamente un maggiore assorbimento di energia. Per chiarire questo punto, basta pensare al caso limite in cui la maggior parte della superficie della Terra fosse coperta da pannelli neri, confrontandolo al caso opposto in cui fosse coperta di neve, ghiaccio o altro materiale bianco. In un mondo che soffre di riscaldamento globale, nessuno andrebbe mai ad abitare in una roulotte nera: sembrerebbe logico invece incentivare la diffusione di superfici chiare, in modo che si riduca l’apporto di energia assorbita dal Sole. Sebbene questa da sola non possa essere la soluzione definitiva al problema del riscaldamento globale, sicuramente se in un ambiente urbano la maggior parte delle superfici esposte al sole (tetti, strade, parcheggi etc.) fosse bianca, la temperatura locale nel periodo estivo si abbasserebbe in modo sensibile, riducendo l’esigenza di utilizzare energia (e generare calore aggiuntivo) per il raffrescamento degli ambienti. Specularmente, sebbene non sia probabilmente possibile incidere negativamente sul clima globale della Terra solo installando pannelli solari, una grande densità di questi manufatti può senza dubbio alterare la temperatura locale (Nota: un paio di settimane dopo la pubblicazione di questo articolo, è uscito su Nature uno studio scientifico che sostiene esattamente che è possibile incidere sul clima globale). Basta pensare che il pannello che potrei installare sul tetto assorbirebbe una quantità di energia maggiore di quella attualmente assorbita dal tetto nudo, e qualunque utilizzo venga fatto di quest’energia aggiuntiva (ad esempio scaldare l’acqua per la doccia o cucinare) non fa che rilasciare nell’ambiente quest’energia aggiuntiva sotto forma di calore. Da questo punto di vista quindi queste fonti sono assimilabili più all’energia nucleare che alle altre fonti cosiddette rinnovabili. Tornerò su questo argomento più avanti: per ora mi limito a precisare che chi la mattina di Natale spazza via la neve dal tetto per lasciare scoperti i suoi pannelli pensando di poter così tenere accese le luminarie a impatto zero, si sbaglia: l’impatto non è zero, ma “zero virgola”. Sostituendo una superficie bianca con una nera sta contribuendo al riscaldamento del pianeta.
  • Biocarburanti, biogas, biomasse.  In generale tutto quello che inizia con “bio” contiene energia solare immagazzinata in tempi recenti dal processo di fotosintesi delle piante di cui poi eventualmente si sono cibati gli animali. L’energia liberata e le sostanze disperse nell’ambiente durante l’utilizzo di questa fonte erano già in circolazione nella biosfera fino a poco tempo prima e semplicemente continuano il loro ciclo, senza particolari impatti a livello climatico (ovviamente non parlo qui degli effetti a livello economico o sociale).

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