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ENERGIE RINNOVABILI
I Cambiamenti Climatici Impongono di Abbattere le Emissioni e di Adottare Scelte Etiche


Nazzareno Gottardi

Convegno Internazionale “SCEGLI RINNOVABILE” , Montecatini 16-18 aprile 2010
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Ed è ancora più triste vedere come una massa di illetterati e/o di asserviti si prestino ad attaccare gli studi sul clima che hanno l'unica intenzione di frenare il mondo sulla corsa verso l'autodistruzione.

Forse i più vecchi tra noi possono ancora ricordarsi delle officine di riparazione di automobili di tanti anni fa piene della puzza dei gas di scarico dei motori. Io personalmente ricordo ancora il clangore, il tanfo e le esalazioni di ogni tipo della grande officina metalmeccanica dove lavoravo negli anni cinquanta.

Oggi questo non si vede più perché, grazie ai pionieri della salute sul posto di lavoro che misero in luce i problemi delle malattie professionali e combatterono contro le resistenze dei "Padroni", sono stati introdotti regolamenti ben precisi.

I "padroni" dicevano che le misure antinfortunistiche e d'igiene avrebbero fatto loro subire un danno economico e che alla fine questo sarebbe ricaduto sull'occupazione. Questa gente della moderna climatologia sono dei pionieri come quelli della salute dei lavoratori .....mentre i cartelli del fossile sono gli attuali "padroni" che , guarda caso, parlano anche qui di "economia" e “declino della produzione” con conseguente, per loro ovvia, ricaduta sull'impiego.

Per fortuna ci sono persone più qualificate che la pensano diversamente. Questa è l'opinione del premio Nobel per l'economia 2008 Paul Krugman:

Di tanto in tanto ho come un senso di disperazione per il destino del pianeta. Se avete seguito lo sviluppo della climatologia sapete cosa voglio dire: il senso che stiamo precipitando verso la catastrofe, ma nessuno vuole sentirne parlare o fare nulla per evitarlo. Ed ecco i fatti: non mi sto buttando per iperboli. Gli avvertimenti attuali non sono il frutto dell'ingannevole delirio di fanatici. Sono ciò che esce da modelli climatici tra i più rispettati, elaborati da ricercatori di primo piano. La prognosi per il pianeta in questi ultimissimi anni è diventata molto, molto peggiore ... ... ... ... Ma la ragione più importante perché noi stiamo ignorando i cambiamenti climatici è che Al Gore aveva ragione: questa verità è troppo scomoda. Rispondere ai cambiamenti climatici con il vigore che la minaccia merita non è, contrariamente alla leggenda, devastante per l'economia nel suo complesso. Sarebbe invece un po' come mischiare il mazzo di carte dell'economia col risultato di danneggiare alcuni potenti interessi costituiti mentre va creando nuove opportunità economiche. L'altra ragione è che le industrie del passato hanno eserciti di lobbisti ai posti giusti mentre le industrie del futuro non ne hanno per niente. Né è solo una questione di interessi costituiti. E 'anche una questione di idee acquisite. Per tre decenni, l'ideologia politica dominante in America ha esaltato l'impresa privata e denigrato il governo, ma il cambiamento climatico è un problema che può essere affrontato solo attraverso l'azione del governo. ... ... . 6

Quanti danni o quanti gradi di aumento della temperatura dobbiamo ancora sopportare prima che i ciechi oppositori capiscano l'errore del loro attacco? Purtroppo, anche a me, non resta che concludere citando Upton Beall Sinclair: "È difficile far capire qualcosa a qualcuno quando il suo salario dipende dal non capirla!" 7

3. La causa

La causa del riscaldamento del clima è dovuta alla produzione eccessiva di GHG. I GHG sono quei gas che intercettano l'energia a bassa frequenza (infrarosso) riemessa dal suolo e causano un aumento di temperatura media globale nella fascia biologica in cui viviamo.

Questo fenomeno va sotto il nome di effetto serra (figura 3, a destra) ed è di per se stesso un fenomeno estremamente positivo. Senza di esso infatti la temperatura media della terra sarebbe di -20 °C, certamente molto meno consona allo sviluppo della vita come noi la conosciamo oggi. Il problema è che se la concentrazione dei gas ad effetto serra diventa troppo alta anche la temperatura del clima diventa troppo alta e questo può portare a conseguenze disastrose per la vita sulla terra.

Effetto serra

Ci sono diversi GHG ma la loro quantità globale è molto piccola, meno dell'uno per cento comparata a quella dell'Azoto e dell'Ossigeno, importantissimi per l'economia della vita sul nostro pianeta ma che sono praticamente trasparenti a quella radiazione.

Il vapore acqueo è il più abbondante dei GHG ma la parte generata dall'uomo non sposta di molto il valore della massa totale di vapore presente nell'atmosfera e che è soggetto ad una rapida ricaduta sotto forma di precipitazioni atmosferiche.

Composizione atmosfera terrestre

Il contributo antropogenico alla concentrazione dell'anidride carbonica, CO2, invece rappresenta una parte significativa della massa totale e, soprattutto, ha un tempo di dimezzamento nell'atmosfera dell'ordine dei 100 anni. 8 Vale a dire che se per un miracolo si arrestasse completamente la produzione di CO2 e la si lasciasse riassorbire spontaneamente dal suolo o dai mari o ripresa dalle piante, la sua concentrazione nell’atmosfera si ridurrebbe della metà soltanto in cento anni.

Alcuni oppositori contestano questo dato e propongono modelli di calcolo che prevedono un tempo di dimezzamento di “soli” 40 anni 9. Anche ammettendo che abbiano ragione si tratta sempre di un tempo lunghissimo se si considera che in realtà la sua produzione, cominciata con l’era industriale, continua a crescere.

Essa è normalmente immagazzinata nell'atmosfera ed è disciolta nelle acque degli oceani. La sua concentrazione nell'atmosfera ha seguito per millenni un andamento contenuto tra 180 e 280 parti per milione in volume di aria mentre in soli 200 anni è arrivata a più di 380 (figura 5).

L'incremento della CO2 è stato il primo ad essere misurato grazie all'intuizione di un famoso oceanologo americano, Roger Revelle, che nel 1955 sostenne, contrariamente alle ipotesi di quei tempi, che gli oceani non avrebbero potuto assorbire tutta la CO2 prodotta dall'uomo.

Uso delle energie rinnovabili

Questa ipotesi fu enunciata in un comune articolo con Hans E. Suess nel 1957 e confermata negli anni successivi dalle precise misure di Dave Keeling riportate nel grafico storico di figura 6.

Là si vede chiaramente come le variazioni periodiche stagionali si alternino su un fondo che invece di essere piatto, corrispondente cioè ad un "equilibrio" temporale, presenta una crescita in concentrazione. . Esso è certamentedi origine antropogenica, legato cioè alla produzione umana di energia per mezzo delle risorse fossili.10

Nonostante queste misure indiscutibili gli "scettici"del fossile, che non possono non ammettere che l'anidride carbonica sia (per ora) il più importante dei gas ad effetto serra, sostengono che l'aumento della sua concentrazione nell'atmosfera sia una bufala.

David J.C. MacKay, un fisico 100% (non climatologo) dell'università di Cambridge (UK) con una grandissima cognizione di causa, risponde a questa critica con il grafico di figura 7 pubblicato in un libro che consiglio a tutti coloro che desiderano avere un giudizio molto obiettivo sui diversi aspetti del problema attuale dell'energia. L'immagine, con relativo commento dell'autore tra virgolette, si spiega da sé. Come si vede tutto comincia proprio nel 1769 con la costruzione della macchina a vapore di James Watt per produrre forza motrice.

La causa del problema climatico si riconduce quindi al modo attuale di produrre di energia, per far marciare il nostro mondo moderno, dalle industrie ai trasporti, dall'agricoltura alle opere edili.

La produzione di questa energia è basata su processi fisici e chimici che non rilasciano soltanto gas ad effetto serra ma anche rifiuti dannosi di tutti i tipi. Queste emissioni sotto forma di prodotti chimici e nucleari inquinano l'ambiente in cui viviamo.

Aumento CO2

L'energia si presenta in natura in diverse forme. Le più note sono quella termica (radiazione e calore), l'energia meccanica (cinetica e potenziale), quella chimica e quella nucleare. Alcune forme di energia vengono ottenute dalle altre mediante processi di trasformazione durante i quali una parte dell'energia originaria si perde sotto forma di calore quasi sempre inutilizzabile.

Al fine di comprendere perché si debba usare una certa fonte energetica piuttosto che un'altra analizziamo due semplici esempi di processi di trasformazione per produrre energia elettrica:

1. Esempio da una fonte rinnovabile: Trasformando l'energia potenziale dell'acqua di un lago in montagna in energia elettrica.

Nel cadere verso la valle l'acqua trasforma la sua energia potenziale in energia cinetica che a sua volta sarà convertita in energia meccanico-cinetica rotazionale agendo sulle pale di una turbina idraulica. Una dinamo meccanicamente connessa alla turbina trasformerà questa energia cinetica in energia elettrica. Durante questo processo si libera una minuscola quantità di calore che va disperso.11 L'energia idroelettrica purtroppo rappresenta soltanto una modesta parte dell'energia presentemente consumata dall'umanità.

2. Esempio da una fonte di energia non rinnovabile: Trasformando in calore l'energia chimica contenuta nel petrolio e nell'ossigeno.

Questo calore è la somma delle energie cinetiche di tutte le molecole provenienti dalla reazione di combustione di una miscela di molecole organiche. Poiché il petrolio è costituito da carbonio ed idrogeno reagendo con l'ossigeno genererà CO2 ed acqua (H2O). Questa energia viene a sua volta usata per riscaldare un fluido (comunemente acqua) e si trasforma quindi in energia cinetica delle molecole del suo vapore. L'energia cinetica di queste molecole si trasforma in seguito nell'energia cinetica di rotazione di una turbina sulle pale della quale esse vanno ad urtare. A questo punto, come nel caso precedente, una dinamo collegata meccanicamente alla turbina trasforma l'energia cinetica del sistema turbina-rotore in energia elettrica. Durante questo processo solo una parte dell'energia ottenuta dalla combustione ("normalmente" meno della metà) viene utilizzata, il resto viene perduto sotto forma di calore a bassa temperatura nelle torri di raffreddamento12. Scusate l'insistenza, questa è una fonte impropria di energia perché il petrolio, prima di tutto, è una materia prima utile per moltissimi usi essenziali.13 L'energia prodotta in questo modo costituisce, purtroppo, una grandissima parte dell'energia presentemente consumata dall'umanità.

Questi due semplici esempi ci indicano dove sta il problema: mentre nel primo tutto il processo è basato sull'uso dell'acqua come vettore dell'energia solare e nient'altro nel secondo si ha, oltre ad una grande perdita di energia sotto forma di calore, l'emissione dei due gas ad effetto serra: vapore acqueo e CO214.

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Note

6 Paul Krugman: “Cassandras”; International Herald Tribune, 29 Settembre 2009.

7 Upton Beall Sinclair, famoso uomo politico e scrittore americano: "It is difficult to get a man to understand something, when his salary depends upon his not understanding it!"

8 T.J. Blasing; “Recent Greenhouse Gas Concentrations” ; DOI: 10.3334/CDIAC/atg.032; http://cdiac.ornl.gov/pns/current_ghg.html ; December 2009.

9 Peter Dietze: “Little Warming with new Global Carbon Cycle Mode” ; http://www.john-daly.com/guests.htm; August, 1997

10 Un piccolo aneddoto che mette in risalto la scarsa volontà di accettare simili risultati fin dall'inizio: il piccolo intervallo nei dati nell'anno 1964 in figura 6 è dovuto alla mancanza di fondi per finanziare questo tipo di ricerca.

11 Mi piace di ricordare che in effetti questa energia elettrica viene fornita continuamente dal sole perché è la sua energia, il suo calore, che viene trasformato in energia cinetica delle molecole d'acqua durante l'evaporazione facendole diffondere nell'atmosfera. Questo vapore si condenserà in pioggia o neve che conterrà un'energia potenziale che dipende dall'altezza del lago nel quale si raccoglierà.

12 In molte centrali si usa questo calore per riscaldare le case di un vicino agglomerato urbano ottenendo così un grosso risparmio energetico.

13 Se vogliamo essere precisi anche questa energia elettrica viene dal sole ma differita di milioni di anni: il petrolio, come abbiamo accennato più sopra è il risultato di processi geologici sulla massa organica proveniente da esseri viventi, vegetali e animali, che furono fatti crescere lentamente dal sole e successivamente fossilizzati. Questa "fonte" di energia terminerà con le riserve di petrolio.

14 La quantità di CO2 è circa tre volte il peso del combustibile che l'ha generata, vale a dire una quantità enorme! Ma questo del peso dell'anidride carbonica non dà l'idea immediata della sua quantità perché essa è un gas. Per la persona normale un gas si misura in volume non in peso. Noi respiriamo litri di aria ; in una stanza ci sono un tot di metri cubi di aria, etc. È comunque lodevole che quando si vuole acquistare una vettura si viene informati su quanti grammi di CO2 essa produce: almeno così una persona con coscienza per l'ambiente può scegliere un modello meno inquinante. Ma l'indicazione del peso mentre ci permette un confronto tra i diversi modelli non dà in pieno l'idea di quanto gas un'automobile produce. La ragione per la scelta di questa unità di misura è per me voluta per soddisfare un obbligo legale ma non dare l'informazione in tutta la sua chiarezza. Mentre i più sono quindi contenti di acquistare una piccola vettura che produce soltanto 118 grammi di CO2 per chilometro e non 260 come una grossa vettura non hanno in realtà la sensazione a quale volume di gas corrispondano quei 118 grammi. In chimica si definisce come grammo-mole di una sostanza la quantità corrispondente al suo peso molecolare espresso in grammi. Il peso molecolare della CO2 è 44 e quindi una grammo-mole di CO2 pesa 44 grammi. Dalla fisica si ha che una grammo-mole di un qualsiasi gas a 0°C ed alla pressione di una atmosfera occupa un volume di circa 22,4 litri. La nostra piccola vettura produce quindi 118 / 44 = 2,70 grammo-moli di CO2 vale a dire un volume di 2.70 x 22,4 ≈ 60 litri che, tanto per visualizzare corrisponde al volume contenuto in circa 40 bottiglie standard di acqua minerale da un litro e mezzo. Sottolineo: in un solo chilometro!!!! Regola mnemonica: 2 grammi di CO2 ≈ 1 litro.

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