L’energia. 3. Il costo energetico delle merci.

 Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di  Benito Leoci

La prima e la seconda parte del presente post sono state pubblicate qui e qui.

 All’indomani della crisi energetica del ’73, un altro settore di studi, quello concernente la valutazione del costo energetico delle merci, riceveva un forte impulso. Di che si tratta è presto detto, tenendo presente che col termine energia intendiamo quella parte utile, l’exergia (1) appunto, che si converte in altre forme per effetto dell’utilizzo. E’ evidente che quando compriamo energia lo facciamo per poter utilizzare l’aliquota utile, ovvero l’exergia, mentre l’aliquota non convertibile, non utile, l’anergia, va smaltita in qualche modo.

Per produrre una qualsiasi merce è indispensabile disporre delle materie prime necessarie oltre che di energia in una o più delle sue forme (prevalentemente calore, elettrica e meccanica). Nemmeno le attività produttive più semplici e primitive sfuggono o sono mai sfuggite a questa necessità. Non c’è bisogno di ricorrere ad esempi. Nelle più antiche civiltà contadine l’energia era fornita in forma raggiante dal sole e quella meccanica, per il raccolto e il trasporto dei prodotti forniti da madre natura, dall’uomo con l’aiuto o meno di animali. In ogni caso, l’energia può essere considerata come una particolare merce che passa continuamente attraverso i cicli produttivi: di essa si osservano solo gli effetti. Durante l’impiego vi è sempre una parte che si disperde come calore a bassa temperatura e un’altra parte che va a trasformare le materie prime in prodotti finiti. Sotto questo aspetto si può dunque supporre, anche se non è sempre del tutto corretto, che durante il processo produttivo, una certa quantità di energia resti incorporata nelle merci. Questo è più evidente nel caso delle attività agricole: l’energia proveniente dal sole che fa crescere un albero, viene in buona parte restituita, prevalentemente sotto forma di calore, quando l’albero viene utilizzato come combustibile. E’ meno evidente per altre attività produttive come per esempio per la produzione di oggetti metallici partendo dai minerali di ferro o alluminio o altro. In ogni caso si può sempre pensare che un certo prodotto (una pentola di alluminio, un pneumatico, un bullone, ecc.) porta sempre con se, contiene, l’energia che è stata usata per fabbricarlo. Energia che viene conservata anche durante i successivi processi di trasformazione ed impiego e anche alla fine quando persa ogni utilità il prodotto viene considerato rifiuto.

L’idea di accoppiare ad una merce la quantità di energia impiegata per fabbricarla, che può essere definita costo energetico, non è nuova e viene fatta risalire ad uno studioso inglese, H. G. Wells (1866-1946) che in suo scritto (2) immaginò una società in cui le unità monetarie fossero legate a quelle energetiche, considerate come le sole in grado di fornire una scala obiettiva del valore dei beni e servizi, differentemente da quanto avveniva e avviene comunemente con l’uso delle monete, le cui quantità determinano i prezzi, disciplinati, come è noto, dalla legge della domanda e dell’offerta. Si pensa che l’idea gli era venuta da Soddy (3), il noto premio Nobel per la fisica, che già due anni prima aveva individuato l’importanza dell’energia nell’economia di una nazione e la necessità di valutare le quantità richieste dai vari cicli produttivi.

soddy hg wells

Attualmente nessuno più ignora gli enormi vantaggi ottenibili dalla conoscenza dei costi energetici. L’analisi degli stessi fra l’altro può avere notevole influenza sulla programmazione delle produzioni nazionali. Per Paesi che scarseggiano di fonti energetiche, come l’Italia, uno degli obiettivi da raggiungere è quello di ottenere merci che a parità di valore d’uso, richiedono, per la loro fabbricazione, meno energia. La scelta fra prodotti naturali e prodotti sintetici, fra differenti materiali da costruzione, fra diversi metalli, ecc. dovrebbe essere fatta solo sulla base del costo energetico che è l’unico parametro che possa permettere giudizi obiettivi. Gli stessi principi che presiedono alla formazione degli scambi internazionali di merci potrebbero essere esaminati da un altro punto di vista. Attraverso il commercio internazionale infatti si provoca anche un trasferimento occulto di energia che passa inosservato. L’Italia che importa minerali di ferro e carbone, nel momento in cui esporta acciaio trasferisce anche l’energia impiegata per produrlo. Quando l’acciaio viene ceduto ai paesi produttori di petrolio, si finisce per fornire energia ai paesi già ricchi di tale risorsa.

Anche il problema del riciclaggio dei rifiuti, di cui tanto si parla, può essere considerato più proficuamente sotto questo punto di vista. L’analisi energetica ha già mostrato per esempio come l’uso dei rottami, invece delle materie prime (minerali, ecc.) necessarie per ottenere i relativi metalli, consente notevoli risparmi di energia. La conoscenza dei costi energetici coinvolge però interessi scientifici ancora più vasti. Si potrebbero descrivere i fenomeni naturali, quelli economici e quelli sociali in maniera unitaria. Si potrebbe valutare il consumo di energia per ogni Euro di prodotto (o per qualsiasi altra moneta). Il regime dei cambi, ovvero il confronto fra le diverse monete, potrebbe essere osservato tenendo presente anche questo aspetto, con maggiore possibilità di chiarire i meccanismi che regolano gli stessi. Si potrebbero poi valutare i consumi di energia per ogni lavoratore impiegato e l’utilità della conoscenza di tali dati non richiede spiegazioni. Si potrebbero correlare i consumi di energia con le quantità di rifiuti generati dai vari processi produttivi. La risoluzione dei problemi di difesa ambientale verrebbe agevolata. Si potrebbero ricordare altri vantaggi ma riteniamo sufficienti quelli elencati.

energia

La determinazione del costo energetico delle merci non è però operazione semplice e i calcoli finora condotti sono affetti da approssimazioni più o meno spinte (4). I metodi utilizzati sono molti anche se alla fine tutti sono basati sul principio della conservazione del costo energetico:

Σi IiEi = ΣiOoEo

In altri termini, per un ciclo produttivo i costi energetici totali Ei per tutti gli input Ii devono essere uguali ai costi energetici totali Eo di tutti gli output Oo. I problemi nascono proprio dal numero di input e output che occorre considerare nell’ambito dell’approssimazione decisa. In condizioni per così dire ideali sarebbe necessario considerarli tutti, ma in realtà ciò non è necessario oltre che impossibile.

L’apparato produttivo di un certo Paese (Francia, Italia, Giappone, ecc.) è formato da un complesso sistema di interconnessioni in cui confluiscono una miriade di input e da cui dipartono innumerevoli output. Le economie dei vari Paesi, sia di quelli ad alto tasso di industrializzazione che di quelli meno evoluti, sono legate tra di loro da un flusso continuo di merci che si irraggiano in ogni direzione secondo le necessità e le modalità derivanti dal commercio internazionale. Sotto tale aspetto i sistemi economici di tutti i Paesi formano, nell’insieme, a livello mondiale un sistema globale chiuso. Non vi è dubbio allora che la produzione di una certa merce in un certo Paese richiede input provenienti da tutti i processi produttivi dello stesso Paese e, attraverso il commercio internazionale, dai processi produttivi di tutti gli altri Paesi. Consideriamo per esempio una certa quantità di pane: per la sua produzione si è dovuto utilizzare del grano che era stato raccolto, trasportato, macinato, impastato e cotto. Il trasporto a sua volta aveva richiesto carburanti e veicoli. Per la produzione di questi ultimi erano stati utilizzati acciai e altri tipi di metalli, materie plastiche, gomma, vetri e un lungo elenco di altre materie prime (tessuti, vernici, ecc.) oltre che energia. Il mulino, il forno e i negozi per la vendita avevano richiesto a loro volta mattoni, cemento, legno acciaio e tante altre cose fra cui energia. La produzione del grano aveva richiesto trattori, fertilizzanti, insetticidi, ecc., ecc. Tutte le materie prime e i prodotti citati a loro volta avevano richiesto altre materie prime ed energia: una autentica catena di S. Antonio tendente all’infinito con apporti sempre più piccoli di energia al calcolo dell’energia totale utilizzata per produrre la quantità di pane citata. E’ necessario quindi stabilire un certo grado di approssimazione accettabile del calcolo, essendo del tutto impossibile, se non inutile, pretendere una misura assoluta, priva di un certo margine di errore. Non è una novità, come è noto, perché un certo grado di approssimazione accompagna sempre qualsiasi misura si voglia svolgere. Nel caso di cui si tratta, ciascuna analisi viene limitata nell’ambito di un “sub-sistema” caratterizzato da un certo livello di approssimazione del quale sono determinabili tutti gli input e gli output connessi. La scelta del “sub-sistema”, dunque, è il primo problema che bisogna risolvere per determinare il costo energetico di una determinata merce.

pane

Ritornando all’esempio del pane si possono considerare tre sub-sistemi possibili o livelli di approssimazione. Il primo può essere individuato nell’ambito del forno e il costo energetico determinato sarà pari all’energia utilizzata dal forno (per forza motrice, illuminazione, cottura del pane) diviso il quantitativo di pane prodotto (unità di peso). Il secondo sub-sistema riguarderà il negozio di vendita. In totale si avrà:

Il terzo sub-sistema comprenderà i:

costi energetici dei materiali (farina, imballaggi, sale, ecc.), costi energetici degli impianti (edifici, impastatrici, macchine, forni, ecc.), costi energetici dei trasporti (automezzi, carburanti, ecc.), costi energetici relativi al forno (illuminazione, forza motrice, ecc.), costi energetici relativi al negozio (illuminazione, ecc.).

Una volta scelto il sub-sistema più adatto ai fini che si vogliono perseguire, è necessario affrontare altri problemi. Tanto per cominciare occorre stabilire quale forma di energia si deve considerare nei conteggi. Nel caso della produzione del grano per esempio non vi è dubbio che una quota non indifferente è rappresentata dall’energia solare che interviene attraverso la sintesi clorofilliana. Poiché tale energia è gratuita spesso non si usa conteggiarla. Lo stesso discorso può farsi per il lavoro manuale delle persone impiegate. Anche se presenta costi monetari tutt’altro che trascurabili, in molte analisi energetiche viene totalmente ignorato. Un difficile problema che spesso occorre risolvere è rappresentato dalla ripartizione delle quote di energia, quando da un ciclo produttivo derivano contemporaneamente diverse merci. Si pensi ad una raffineria ove si producono contemporaneamente vari tipi di carburanti e in alcuni casi anche lubrificanti. Si pensi ad una fabbrica di autoveicoli. Vi sono però anche cicli produttivi più semplici ove il calcolo dei costi energetici presenta minori difficoltà: è il caso del cemento, della calce, del vetro e di altri. Comunque non si tratta mai di calcoli inutili, specie per le aziende che possono così esaminare i loro processi ed individuare miglioramenti da apportare. Per i casi più complessi, poichè le difficoltà sono numerose e non tutte facilmente risolvibili, occorre accrescere gli studi e le ricerche. Poiché è necessario l’apporto di diverse professionalità occorre formare gruppi eterogenei in cui non può mancare il chimico per le conoscenze specifiche possedute.

Da quando ricordato si può dedurre come le nostre conoscenze circa i quantitativi di energia utilizzati nei sistemi economici siano ancora sorprendentemente frammentarie e colme di incertezze. L’energia è dunque una merce di cui non solo ci sfugge la vera essenza della sua natura, ma anche il suo impiego nelle attività produttive.

Bibliografia

  • Sul significato di exergia e il suo utilizzo sono stati pubblicati in questi ultimi decenni migliaia di articoli, per cui diventa difficile segnalarne alcuni operando delle scelte. Per chi è completamente a digiuno dell’argomento segnaliamo, oltre alla nostra nota n. 2 precedente, alcuni lavori di Göran Wall, fra le quali: “Bibliography on exergy” (Physical Resource Theory Group, Chalmers University of Technology, S-412 96 Göteborg, Sweden), che riportano oltre 2000 pubblicazioni e altri autori con gli estremi di altre pubblicazioni, fra cui scegliere quelle più opportune.
  • G. Wells (1914), The World set free, W. Collins Sons, London 1924. Wells ebbe ad affermare: “Ultimately the government, which was now in possession of most of the supplies of energy releasing material, fixed a certain number of units of energy as the value of a gold sovereign, declared a sovereign to be worth exactly twenty marks, twenty-five francs, five dollars, and so forth, with the other current units of the world, and undertook, under various qualifications and conditions, to deliver energy upon demand as payment for every sovereign presented”. Questo libro viene però ricordato per altri motivi, come risulta da una delle tante recensioni pubblicate in occasione di una ristampa del 2007: “This chilling, futuristic novel, written in 1913 and first published the following year, was incredibly prophetic on a major scale. Wells was a genius and visionary, as demonstrated by many of his other works, but this book is clearly one of his best. He predicts nuclear warfare years before research began and describes the chain reactions involved and the resulting radiation. He describes a weapon of enormous destructive power, used from the air that would wipe out everything for miles, and actually used the term atomic bombs”.
  • Soddy (1877-1956) è stato un chimico e fisico britannico. Espresse per primo, nel 1913, il concetto di isotopo. Tratta dell’importanza dell’energia nell’economia delle nazioni nel libro: “Matter and Energy”, Henry Holt and Company, New York – Williams and Norgate, London, 1912, pp. 34-38.
  • Fra I tanti si segnalano: P. F. Chapman (1974), “Energy costs : a review of methods”, Energy Policy, 2 (2), 91-103; V. Spada (1977), “Il costo energetico delle merci. Alcuni problemi metodologici”, Atti dell’ VIII Convegno sulla Qualità, Perugia 11-13 ottobre 1976, in Annali della Facoltà di Economia e Commercio, a.a. 1975-1976, N. 3 (Nuova serie), Perugia 1977, 745-755; G. Nebbia (1998), “Alla ricerca di nuove scale di valori”, Ambiente costruito, 2 (2), 4-11; G. Ricoveri (2006), Capitalismo, natura, socialismo, Editoriale Jaca Book, Milano.

3 thoughts on “L’energia. 3. Il costo energetico delle merci.

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