La Fisica Quotidiana: “L’inesorabile lentezza della transizione energetica”

Il grafico qui riportato mostra l’andamento dal 1800 al 2020 del Mix di fonti energetiche utilizzate dall’uomo per soddisfare il suo fabbisogno energetico globale.

Il Mix si valuta tirando una linea verticale sull’anno di interesse e stimando con la scala a sinistra del grafico il contributo % di ciascun colore, cioè di ciascuna fonte energetica, al fabbisogno totale (100%). Per esempio, nel 2010 l’80% proveniva da combustibili fossili (Carbone, Gas, Petrolio) il 10% da biocombustibili (legna e carbone vegetale), il 10% circa da Idroelettrico e Nucleare e il 2% da Eolico e Solare.

Nel 1800 il 98% dell’energia primaria proveniva da biocombustibili (o biomasse), cioè legna e carbone vegetale. Solo il 2% proveniva da carbone fossile.

Nel 1900 il grosso dell’energia viene ancora da biomasse e carbone fossile e inizia l’era del petrolio con le prime estrazioni in Nord America e Russia. Circa 20 anni dopo l’energia comincia ad essere ricavata anche dal gas naturale e dall’idroelettrico.

Nel 1960 l’uso del carbone fossile va riducendosi sempre più a favore del gas e del petrolio ma le biomasse contribuiscono ancora con il 30%. Solo all’alba del XXI secolo le biomasse si attestano intorno al 10%.

Ci sono voluti 200 anni per completare la transizione dal carbonio giovane (biomasse) al carbone antico (fossile) contenuto nel carbon fossile, gas e petrolio: le transizioni energetiche sono inesorabilmente lente!

Oggi siamo ai primi passi di una transizione molto più impegnativa: la decarbonizzazione della produzione di energia per prevenire le conseguenze del riscaldamento globale.

Si tratta di sostituire qualcosa come l’80% della dell’energia primaria attualmente ricavata da combustibili fossili con alternative non a base di carbonio, in modo da azzerare entro il 2050, ovvero in un quarto di secolo, le emissioni di anidride carbonica (CO2) per limitare l’aumento medio delle temperature globali a non oltre 1,5 °C. Se si considera che nell’ultimo quarto di secolo la dipendenza da combustibili fossili si è ridotta di un misero 1,5%, si capisce quanto sfidante sia l’obiettivo dell’80% !

Contrariamente ad una certa vulgata comune questa transizione non sta procedendo ad un ritmo compatibile con l’ambizioso obiettivo. Per esempio ad un ritmo paragonabile a quello del processo di adozione dei telefoni cellulari.

E non devono trarre in inganno i progressi nel campo dell’energia eolica e solare. Questi ci sono e sono notevoli e incoraggianti: all’alba del 2000 il loro contributo era dello 0,5% mentre oggi siamo al 4,5%. Ma siccome a livello globale solo il 27% dell’energia consumata è elettrica, i passi in avanti nel settore eolico e solare si traducono in modeste riduzioni del consumo complessivo di carbonio. E tuttavia il settore è ormai tecnologicamente maturo e siamo capaci di costruire rapidamente nuovi e più efficienti impianti per decarbonizzare almeno la produzione di energia elettrica.

Al contrario, molti settori chiave dell’economia dipendono e dipenderanno ancora pesantemente dai combustibili fossili e non ci sono alternative a breve termine che non siano a base di carbonio. Parliamo di:

  • trasporti in grande scala basati sull’uso del cherosene per gli aerei (fig.2) e Gasolio per le grandi navi cisterna e portacontainer (fig.3).
  • produzione di più di 1 miliardo di tonnellate di acciaio (fig.4) per la quale è necessario carbon coke per la fusione negli altoforni dei materiali e minerali ferrosi.
  • Produzione di oltre 4 miliardi di tonnellate di cemento (fig.5) con fornaci utilizzanti combustibili fossili di bassa qualità.
  • sintesi 200 milioni di tonnellate di ammoniaca (per la produzione di fertilizzanti) e 300 milioni di tonnellate di plastica, a partire da derivati del petrolio.

Si tratta di sostituire circa 10 miliardi di tonnellate di carbonio fossile all’anno, in 25 anni.

Un simile obiettivo non è impossibile da raggiungere ma, più realisticamente, è improbabile. Perché accada sarebbe necessaria una radicale trasformazione dell’economia globale su una scala temporale e con velocità inedite nella storia dell’umanità, con conseguenze drammatiche sul piano economico e sociale. Il mondo sviluppato ha consumato centinaia di miliardi di carbonio per arrivare agli attuali standard di qualità della vita. Ora come facciamo a sollevare miliardi di persone dalla povertà dicendo loro di non consumare carbonio? Al momento non disponiamo di alternative accessibili a zero emissioni per fornire l’energia necessaria su vasta scala per produrre quelli che vengono chiamati i quattro pilastri della civiltà moderna, ovvero ammoniaca, acciaio, cemento e plastica dei quali,nei prossimi decenni, in Africa e in Asia ci sarà un bisogno sempre maggiore.

Il contrasto tra il pericolo incombente del riscaldamento globale e il rilascio costante di CO2 nell’atmosfera, e la nostra capacità di cambiare le cose in tempi brevi è il dilemma epocale che purtroppo stiamo lasciando alle prossime generazioni.


Bibliografia:

  • Vaclav Smil – I numeri non mentono–Einaudi

Luigi Catalani nasce a Norma (LT) nel 1946. Si laurea in Ingegneria Elettronica con indirizzo Calcolatori e Controlli Automatici nel 1975. E’ assunto da una società romana leader nel settore della Meccanottica di precisione occupandosi di progettazione elettronica e software di sistemi di Aereofotogrammetria per applicazioni cartografiche civili e militari. Nel 1980 è assunto da una primaria azienda Aerospaziale italiana come dirigente del reparto progettazione e sviluppo di apparati avionici di bordo per aerei ed elicotteri militari e civili. Nel 1988 passa alle dipendenze di una società romana leader nel settore dei sistemi di difesa avionica con l’incarico di Project Manager per diversi contratti internazionali per lo sviluppo e produzione di apparati destinati alle aeronautiche di Italia, Germania, UK e Spagna. Nel 2007,nella stessa società, conclude la sua carriera in qualità di Responsabile Commerciale degli stessi contratti.

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