ENERGIA E AMBIENTE
“Io, speriamo che me la cavo”

E’ ormai evidente che la popolazione umana, che sta per raggiungere gli 8 miliardi di individui non è in equilibrio ecologico con il pianeta. Le scorie da noi prodotte, e immesse in atmosfera, sono eccessive e non sono eliminate da altre specie. L’effetto serra prodotto trattiene circa 1% in più di energia solare che induce un riscaldamento globale che potrebbe essere pericoloso per la sopravvivenza della nostra stessa specie. Ritornare ad un quasi equilibrio con solo 1 miliardo di persone che utilizzano le tecnologie solo per equilibrare il sistema penso sia impossibile. Dovremmo fare un salto tecnologico importante e globale per non pesare sull’ambiente. Non credo che eolico e solare da soli risolvano il problema. Per produrre tutta l’energia necessaria oggi a 8 miliardi di persone (un occidentale consuma 150 KWH al giorno) sarà necessario anche un forte contributo di energia nucleare da Fissione rivista nelle sicurezze e nel problema delle scorie. Non abbiamo ancora i prototipi dei metodi di produzione di energia che saranno usati tra 30 anni come fusione nucleare e produzione diretta di idrogeno dall’acqua.  Penso che solo l’Europa potrebbe fare da capofila per creare queste nuove tecnologie, infatti, è l’unica “nazione” che riconosce l‘ampiezza del problema e possiede sia mezzi economici che intellettuali per risolverlo.

     
Riflettevo sull’ambiente e sul clima e mi sentivo un po' come quello scolaro napoletano, che cosciente della incertezza del suo futuro fece un tema dal titolo “Io, speriamo che me la cavo”.
Infatti, siamo in una peculiare situazione. La nostra specie vive oggi in condizioni che sembrano ottime, mai stati così bene, caldi d’inverno, freschi d’estate, l’alimentazione non sembra più un problema, curati se ci ammaliamo, siamo quasi 8 miliardi e siamo abbastanza convinti di non correre pericoli di estinzione. Come abbiamo fatto per raggiungere risultati così brillanti? 
Abbiamo studiato la natura, capite alcune sue leggi e le abbiamo applicate per risolvere i problemi che avevamo sotto inostri occhi. Stiamo sfruttando l’energia come nessuna altra specie è riuscita a fare, consumando attualmente, 300 miliardi di kw ora al giorno. Seguendo il nostro istinto ci siamo moltiplicati fino a raggiungere gli 8 miliardi di abitanti del nostro pianeta. Abbiamo dimenticato che tutto questo consumo di energia produce degli effetti indesiderati da noi, sotto forma di scorie. Queste, in un sistema praticamente isolato come il nostro pianeta, possono disturbare l’ambiente fino a cambiarlo e renderlo ostile alla nostra stessa specie e a molte altre. È già successo circa 2.5 miliardi di anni fa che i cianobatteri (plancton) si sono moltiplicati in modo enorme e le loro scorie, l’ossigeno introdotto da loro in atmosfera, hanno portato all’estinzione il 90% delle specie esistenti e loro stessi sono quasi spariti. Hanno però preparato il pianeta a nuove forme di vita compreso la nostra. 
È molto ragionevole essere preoccupati, l’energia che noi consumiamo è pari a quella prodotta da tutta la radioattività interna alla terra, energia che il nostro pianeta usa per tutti i movimenti delle placche tettoniche, che sono la causa della formazione delle montagne, della deriva dei continenti e di tutti i fenomeni sismici e vulcanici.  Quindi noi abbiamo ora la possibilità effettiva di influire sugli equilibri del nostro pianeta e questa è una responsabilità che non tutti sanno di doversi assumere. 
Ora siamo certi che, immettendo in atmosfera circa 50 miliardi di tonnellate di anidride carbonica equivalente all’anno come gas serra, la Terra trattiene circa 1% in più del calore che il sole ci manda. Questo incremento del calore non sembrerebbe tanto grave, ma provoca la deriva della temperatura media del nostro pianeta. Se continuiamo così provocherà un riscaldamento globale fuori controllo molto grave. Addirittura, potrebbe mettere in pericolo la sopravvivenza della nostra specie.
Negli ultimi 200-300 mila  anni la nostra specie  si è evoluta del tutto casualmente e   fino a 10.000 anni fa è stata in armonia con le altre specie, rischiando più di una volta l’estinzione.
 La nostra specie ha una caratteristica che la distingue da tutte le altre. Ha una grande capacità di elaborare le informazioni e di trasmetterle trasversalmente da un individuo all’atro con grande rapidità. Questa caratteristica ci ha portato a dominare su tutte le altre specie. Abbiamo anche sviluppato la convinzione della nostra assoluta superiorità e l’idea assai errata di poter sopravvivere senza la collaborazione delle altre specie, ignorando volutamente la storia delle nostre origini. Storia, assai complessa che solo recentemente si è cominciato a intravedere. Delle semplici considerazioni ci portano a comprendere che la nostra specie è più fragile di quanto si pensi e che essa stessa, potrebbe portare rapidamente la Terra fuori dall’equilibrio che le permette di sopravvivere. 
Sappiamo che la vita nei mari è basata sul fitoplancton, un’alga unicellulare che vive di fotosintesi. Questa alga non è alimento dei grandi pesci ma di piccolissimi pesci che a loro volta sono alimento di pesci più grandi i quali alimentano altri più grandi fino ad arrivare ai pescecani. Il fitoplancton si riproduce rapidamente ed uno su due viene mangiato dai piccoli pesci che sono 10 volte meno numerosi dei plancton e che a loro volta sono 10 volte di più dei pesci di cui sono alimento, fino ad arrivare alle specie più grandi che,  invece di essere  miliardi di miliardi come il plancton , quando arrivano a 100.000 unità si possono considerare specie stabili, cioè non in pericolo di estinzione. Sulla terra ferma succede una cosa simile. Le specie ricavano il sostentamento dal territorio che occupano in simbiosi con le altre specie. Anche sulla Terra i microbi sono miliardi di miliardi, ma le specie con individui che pesano tra i 50 e 100 kg, quando raggiungono i 200-300mila esemplari, possono considerarsi abbastanza numerose da garantire la loro stabilità. Anche noi, all’inizio arrivavamo al massimo a questi numeri, ma l’utilizzo del fuoco e della tecnologia della scheggiatura delle pietre, ci portarono ad essere  circa 5 milioni , non tanto aumentando la densità di individui, ma estendendo con le nuove tecnologie del fuoco e della pietra, l’abitabilità di territori, che senza quelle tecnologie, sarebbero stati troppo ostili.
 Nel frattempo, sulla Terra si sono sviluppati senza sosta cambiamenti climatici importanti, come le glaciazioni. Sappiamo con certezza, data dal carotaggio dei ghiacciai antartici e della Groenlandia, che le glaciazioni si sono succedute almeno 8 volte nell’ultimo milione di anni. Hanno una  periodicità di circa 100.000 anni con intervalli di circa 10.000 anni di caldo ( come l’attuale periodo ) e 90.000 di clima più freddo di 7 gradi in media. Diecimila anni fa, prima, dell’attuale periodo caldo, sulle nostre Alpi si era accumulato ghiaccio per uno spessore di 2km. C’era un unico ghiacciaio che dal lago di Garda arrivava in Baviera ben oltre Monaco. Queste glaciazioni secondo la teoria di Milutin Milankovitch sono dovute a variazioni periodiche dell’orbita terrestre e quindi inevitabili. In coincidenza con l’ultima deglaciazione, la nostra specie ha sviluppato l’agricoltura e l’allevamento di animali, anche di mezza tonnellata, ottenendo molta più energia dal territorio. La popolazione è passata da 5 milioni a un miliardo di individui, a metà del XIX sec.
 In seguito, con l’utilizzo del carbone e della macchina a vapore, inizia la Rivoluzione Industriale che, ricavando ancora maggiore energia dal territorio, aumenta la popolazione ai quasi 8 miliardi di individui di oggi . Questi interventi hanno pesato sull’equilibrio del pianeta. Infatti, non sono pochi quelli che affermano che l’immissione di metano nell’atmosfera, che produce un effetto serra specifico ( a parità di quantità ) 300 volte superiore a quello dell’anidride carbonica, sta allontanando la imminente glaciazione. Sembrerebbe anche una buona cosa ma avendola fatta incoscientemente non porta insegnamento.
 Il clima della Terra ha i suoi equilibri e le sue periodicità all’interno dei grandi periodi di caldo e freddo. Nel medioevo la temperatura è stata più alta di 2 gradi rispetto al XX sec, e permetteva di coltivare la parte sud della Groenlandia e di produrre vino in Cornovaglia. Ma dal 1450 fino al 1850 c’è stato un raffreddamento di ben 2 gradi rispetto al XX sec, che ha prodotto le note crisi economiche del periodo di Luigi XIV, e che spingeva i sacerdoti delle alte valli alpine a benedire il fronte dei ghiacciai perché si fermasse e non avanzasse occupando i pascoli alpini. Si potrebbe dire che fino alla Rivoluzione Industriale si era alterato di molto poco l’equilibrio sul pianeta. 
A metà del XX sec si è scoperto che l’uso intensivo dei combustibili fossili produce un aumento misurabile dell’anidride carbonica nell’atmosfera e dalle 280 ppm (parti per milione) massime dell’ultimo milione di anni si è passati alle attuali 400ppm, incrementando l’effetto serra. Si immette maggiore energia nell’atmosfera con il conseguente aumento della temperatura media in tempi molto rapidi. L’atmosfera ha avuto concentrazioni di anidride carbonica anche superiori alle attuali, ma bisogna andare indietro di almeno 5 milioni di anni per trovare, a quelle concentrazioni, una Terra molto più calda.
 Immediatamente i fisici dell’atmosfera dissero che, essendoci maggiore quantità di energia nell’atmosfera, si sarebbero intensificati tutti i fenomeni atmosferici come gli uragani, che i ghiacciai si sarebbero ritirati, e che in particolare il ghiaccio polare che ha lo spessore di un solo metro si sarebbe rapidamente sciolto. Questi fatti sono sotto gli occhi di tutti noi in modo inequivocabile. Tutte le previsioni concordano che ci sarà un rapido aumento della temperatura con tutte le conseguenze prevedibili di spostamento delle piogge, dell’aumento del livello dei mari fino a qualche metro, come d’altra parte lo è stato nel precedente periodo interglaciale. Con conseguenze disastrose, come l’allagamento delle città costiere, che avvenendo in tempi rapidi sarà per forza catastrofico. 
Non è che la nostra specie non abbiano conosciuto il problema, ma non lo ricordiamo. Nell’ultimo periodo glaciale il livello del mare era circa 100m più basso dell’attuale livello perché l’acqua era congelata negli enormi ghiacciai continentali.  Per esempio, il Po sfociava nell’Adriatico ad Ancona ed il Veneto e la Romagna erano unite alla Croazia attraverso l’attuale fondale adriatico. Se qualche tribù lo abitava ha dovuto traslocare con la deglaciazione. Nel mar Nero è probabile che sia successo un dramma. Allora il Bosforo univa Istambul all’Asia ed il mar Nero era più basso di  centinaia di metri. Improvvisamente, per via della deglaciazione, si riversò in quel mare una grande quantità di acqua portandolo ai livelli attuali e lì sicuramente , se non delle città, dei grandi villaggi sono stati sommersi. Molti sostengono che il Diluvio Universale ricorrente in molte religioni mediorientali si riferisca proprio a quell’episodio. Ovviamente anche l’aumento di pochi metri del livello marino in questi tempi, con miliardi di persone che abitano le coste sarebbe una cosa drammatica. L’idea che possa essere responsabilità nostra, preoccupa molti di noi, ma non tutti. 
Il problema ambientale non è solo dovuto ai combustibili fossili. L’introduzione dell’agricoltura ha occupato gran parte delle terre, sottraendole alle altre specie, e distruggendo le foreste che, come abbiamo già visto, producono ossigeno per tutti. E se non bastasse, l’allevamento di pesanti bovini a miliardi introduce metano nell’atmosfera, con un effetto serra dello stesso ordine di grandezza di quello dovuto all’anidride carbonica prodotta dal consumo di combustibili fossili. 
Si è anche alterato il ciclo dell’azoto. In presenza di ossigeno l’azoto assimilabile dalle piante in forma di ammonio e nitrati, è piuttosto scarso, ed i terreni sottoposti ad agricoltura con il tempo lo esauriscono completamente. Per evitare un simile disastro fin dall’antichità è stata applicata la rotazione delle culture mettendo nel ciclo la coltivazione di legumi che hanno cellule specializzate nel trasformare l’azoto gas in ammonio. Per integrare l’azoto si usavano i depositi di guano del Cile. Ma durante la I guerra mondiale i tedeschi, per via del blocco navale inglese, si ritrovarono senza nitrati per la polvere da sparo. Industrializzarono il metodo di Haber per produrre ammoniaca, ottenuta da azoto atmosferico e acqua, con il calore del carbone. È il metodo che ora si usa per i concimi azotati. È stata immessa nella natura una enorme quantità di azoto che, finito in mare, i microbi trasformano in azoto gassoso e in un altro gas, il biossido di azoto, che ha un effetto serra specifico maggiore del metano. Quindi stiamo immettendo in atmosfera ben tre gas con effetto serra. Inoltre, l’aumento di temperatura aumenta la percentuale di vapore d’acqua in atmosfera, che alle nostre temperature produce 80% dell’effetto serra.   
Anche i mari sono devastati da una pesca fatta con grandi navi che porta all’estinzione numerose specie lasciando dei vuoti molto pericolosi, mettendo alla disperazione comunità umane che vivevano di una pesca sostenibile, e con ciò alimentando flussi migratori già importanti provocati da crisi climatiche e guerre. Quindi l’impatto sulla natura è importante e su molti fronti contemporaneamente. 
 Esiste una soluzione al problema ambientale?  Alcuni anni fa si constatò che l’ozono che protegge la Terra dai raggi UV stava scomparendo. Si individuò il problema nei gas usati nelle macchine di refrigerazione, i fluorocarburi. In una decina di anni questi sono stati sostituiti ed il problema si è risolto.
Si potrebbe quindi pensare che, ora che conosciamo il problema ambientale, date le nostre conoscenze e capacità  si sia tutti occupati a risolverlo. Si può constatare, invece, che la situazione è messa male.
 Il problema è stato posto dalla comunità scientifica in modo chiaro. Ovviamente le previsioni per l’evoluzione futura sono problematiche perché i parametri in gioco sono moltissimi e non tutti lineari, alcuni effetti si auto esaltano e quindi non è difficile cavillare, per cui in questi casi pensare allo scenario peggiore è salutare.
Si è però verificato, che questo scenario, tocca interessi reali di molte comunità. Si è accesa una discussione politica incandescente dove la logica è usata solo per vincere e sicuramente non per trovare soluzioni concordate ed efficienti. Gli ambientalisti si sono spesso costituiti in partiti politici, più adatti alla presa ed alla spartizione del potere che a raggiungere dei risultati. Quelli che hanno interessi consolidati fanno altrettanto, al punto che alla presidenza della nazione con l’economia più forte, è stato eletto un signore che negava l’evidenza, prometteva ai suoi elettori di aumentare la produzione di carbone e che si è ritirato da tutti gli accordi internazionali sull’ambiente, non certo coraggiosi fatti dal suo predecessore. 
È ben noto, d’altra parte, che gli USA producono la loro energia elettrica prevalentemente  con il carbone ed il resto della potente economia utilizza il petrolio ed il gas che trovano a casa loro. Per conto mio è totalmente inutile cercare di convincerli con considerazioni morali, in particolare  proponendo tecnologie di energie rinnovabili che con i costi hanno seri problemi.
 La fissione nucleare, che è economicamente competitiva con i combustibili fossili, è stata sviluppata negli USA con il progetto Manhattan. Ha scorie solide che non producono effetto serra, e sono sì pericolose, ma in 1000 anni di produzione elettrica mondiale non riempirebbero un volume grande come il Colosseo. È stata però completamente demonizzata per due ragioni: la prima per limitare la diffusione della tecnologia per ragioni militari e la seconda perché ledeva interessi di concorrenti. Hanno anche strumentalizzato due incidenti, uno fatto dai russi per imperizia ed interventi politici nella gestione di un reattore e uno dai giapponesi che hanno installato i reattori su una spiaggia soggetta a tsunami, che è puntualmente arrivato. Hanno anche oscurato il fatto che per kwatt/ora prodotto i reattori nucleari hanno causato molti meno morti del carbone e addirittura dell’idroelettrico. La Francia, con il 70% dell’energia elettrica prodotta dall’industria nucleare dà la prova dell’utilizzabilità dell’energia della fissione.  In 70 anni non hanno avuto incidenti di rilievo e non hanno contribuito al riscaldamento globale, che, invece, per merito dei combustibili fossili ha continuato a crescere. 
Solo l’Europa si dimostra sensibile al problema ambientale e cerca di convincere gli altri stati con scarsi risultati. Solo il Costa Rica, un piccolo stato centroamericano, che anni fa ha abolito l’esercito, ha trasformato la sua economia in modo da diminuire fortemente l’inquinamento.
Nel passato c’è stato un caso che è utile ricordare in questo contesto. Venezia per secoli è stata una potenza commerciale e militare. La sua difesa si basava sul fatto che era circondata da una laguna, che rendeva difficile raggiungerla, per chi non conosceva l’intrico dei canali navigabili. Ma le lagune sono effimere nel senso che il mare erode le isole e la sabbia dei fiumi interra i canali. A Venezia il problema era di esclusiva responsabilità del Consiglio dei Dieci che controllava il flusso delle acque dei fiumi in laguna, sull’opinione di un magistrato competente nell’idrologia lagunare. Così Venezia in un equilibrio artificiale ha prosperato per secoli.
Ci possiamo domandare se esistono soluzioni attuabili per risolvere il problema ambientale. La più ovvia sarebbe quella di ridurre la popolazione a meno di un miliardo di individui, come all’inizio del XIX sec e di pesare di meno sull’ambiente utilizzando tutte le tecnologie possibili. Questa però è una proposta molto difficile da attuare; presupporrebbe un controllo delle nascite difficilmente praticabile ed il crollo dell’economia. Soluzioni che implicano un abbassamento del livello di vita non saranno mai accettate. Penso piuttosto in un ulteriore salto tecnologico, che invece di essere usato per aumentare ulteriormente la popolazione tenda a conservare l’ambiente che è comunque in evoluzione continua. Per esempio, una futura glaciazione, anche se è naturale, disturberebbe quasi altrettanto del riscaldamento globale, se non di più.
Un’altra soluzione potrebbe essere quella di utilizzare la fusione nucleare per produrre energia a costi molto più bassi rispetto a quelli delle fonti fossili. Questa soluzione non ha problemi di materie prime ed anche le sue scorie non creano problemi insolubili. In questo modo non c’è bisogno di convincere nessuno, il mercato dovrebbe risolvere il problema. Con energia abbondante ed economica sarebbe possibile costruire una economia circolare e chiusa che produce al suo interno con acqua, azoto e anidride carbonica, la maggior parte di zuccheri, aminoacidi e grassi, di cui abbiamo bisogno per sopravvivere. Almeno metà della Terra potrebbe essere restituita alle foreste. 
La fusione nucleare è possibile: il nostro Sole è un reattore a fusione che fonde un miliardo di tonnellate di idrogeno al secondo e che funziona con la sola forza di gravita da miliardi di anni. Ma, fare dei reattori per la fusione nucleare, relativamente piccoli si è dimostrato più difficile di quanto si poteva supporre. È un problema di scala. Nelle condizioni politiche attuali, credo che solo l’Europa, che ha scarse riserve di combustibili fossili, ed ha le risorse finanziarie e una grande riserva di persone competenti, potrebbe fare da capofila di un’impresa simile a quella fatta dagli USA con il progetto Manhattan nel 1942. 
L’impresa dovrebbe dedicarsi alla soluzione dei problemi tecnici della fusione nucleare e allo studio di altre fonti energetiche con scorie controllabili, e magari un importante appendice che studia il clima del pianeta e come intervenire per regolarlo. Per una simile impresa si dovrebbe fare appello ai migliori scienziati ed ingegneri. Il progetto ITER è un buon inizio ma è probabilmente troppo limitato e timido per risolvere questi problemi in tempi rapidi e una volta per tutte. Non dovrebbe essere trascurata la possibilità che  attori economici , che in questa operazione perderebbero posizioni, non si attivino a demonizzare anche questa soluzione. D’altra parte, è evidente che per intraprendere una tale operazione è necessario far comprendere a tutti, in particolare ai nostri politici che i problemi di cui abbiamo parlato sono reali e che riguardano tutti personalmente. 
Se questa soluzione avesse successo, per la prima volta nella storia del nostro pianeta, una specie controllerebbe il proprio destino, bloccando le condizioni ambientali per quanto possibile.

Scritto nel marzo del 2021 da Pietro Dalpiaz, professore emerito di Fisica Sperimentale dell’Università di Ferrara e associato INFN sezione di Ferrara