Energia, Risorse, Ambiente.

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 C. Della Volpe

Balzani_copertinaRecensione di

Energia, risorse, ambiente.

Vincenzo Balzani e Margherita Venturi

Ed. Zanichelli 2014

240 pagine, 20 euro

Due chimici che parlano del nostro pianeta in 16 densi capitoli; si presenta così, come un libro scolastico ma in realtà lo definirei un testo di cultura generale indispensabile nella biblioteca e nella cultura di un cittadino informato.

Gli danno l’aspetto di libro scolastico gli esercizi, qualche breve pezzo di approfondimento in inglese (che a scuola va bene ma rischierebbe di allontanare la casalinga di Voghera), ma tutto il resto, dall’apparato iconografico di prim’ordine, alle notizie aggiornate fino a quelle di pochi giorni o settimane fa, dall’analisi attenta dei concetti chiave, a partire dall’EROEI a finire alle mappe delle concessioni fossili nel Nord dell’Adriatico ci dà invece una immagine diversa: un testo necessario a capire il nostro tempo, utile a scuola ma anche all’Università, penso per esempio ai corsi di Economia o di Ingegneria che trattano di energia e materiali e della loro geografia ma anche del loro ciclo di vita, ma come dicevo prima indispensabile nellla biblioteca del cittadino informato, e chi non è informato oggi rischia di non sapere cosa fare quando deve prendere decisioni importanti.

Si parte dall’energia e dalla sua definizione e dalla sua storia per cercare di prevederne gli sviluppi; si guarda poi alla biosfera ed ai suoi limiti; e vivaddio un libro di testo che parli dei limiti è certamente una mosca bianca, ma assolutamente benvenuta; a rompere il tabù di richiamare i limiti dello sviluppo (nei capitoletti si fa riferimento più correttamente alla crescita tout court) è dedicato un intero capitolo!

Si affrontano quindi i problemi base: il cibo, la sua produzione e il suo spreco, l’acqua, e il suo legame forte all’energia, un legame cui il libro dedica un grande spazio ma fa indovinare che se ne potrebbe dedicare ancor più. Qui abbiamo l’unica per me imprecisione lessicale; un richiamo ad un famoso testo di Primo Levi in cui l’acqua invece che viscosa viene definita “densa” nel titoletto*. Beh, l’unica concessione al linguaggio comune in 240 pagine di analisi appassionata e informatissima!

Cosa ci aspetta nel futuro del pianeta, cosa è l’Antropocene, quali forme di energia e quali problemi per il futuro, ma anche quali materiali rischiamo di non trovare più. Si affronta la descrizione dei cicli degli elementi; questo è un argomento complesso e in questa descrizione si sarebbe potuto volare più alto solo se il libro fosse stato apertamente dedicato a studenti universitari o allo studioso; condivido invece la scelta di rimanere nell’alveo della tradizione dato che il target scelto più che dagli autori, direi, dall’editore, appare diverso. Di innovativo abbiamo qui una descrizione centrata sul fatto che gli uomini hanno messo in crisi TUTTI i cicli importanti. Si toccano perfino altri argomenti tabù come gli OGM; mentre leggevo ero un po’ in attesa di vedere quali posizioni la coppia di autori avrebbe preso su questo come su altri temi caldi, e non sono rimasto mai deluso; anche io considero gli OGM una questione aperta: potenzialmente utile, ma da considerare con attenzione, così come tante altre tecnologie moderne non è, non può essere di per se un modo di salvare il mondo.

I rifiuti, il buco dell’ozono e le sostanze radioattive e il loro uso costituiscono altrettanti capitoli a parte di analisi.

Anche l’effetto serra e i cambiamenti climatici vengono trattati in un capitolo a parte, anche se devo dire che forse si sarebbe potuto dire di più su questo tema perchè il capitolo in questione appare il meno esteso di tutti.

Ed infine negli ultimi due capitoli, dopo aver condotto una analisi estesa, ricca, densa ed appassionata ci si pone il problema di cosa fare; qui si riprendono ed approfondiscono alcuni dei temi: il concetto di tipping point per esempio o la definizione di EROEI vengono dati proprio qui in questi ultimi due capitoli, nei quali si richiama il libro di McKibben, e si affronta il problema di come definire e misurare la sostenibilità.

Custodire il Pianeta!

Bellissima frase con cui avrei dato titolo a tutto il libro, custodirlo per le generazioni future che ce lo hanno imprestato.

E’ la parte più radicale del libro; si denuncia senza mezzi termini la insostenibilità “tecnica” dell’attuale modello economico basato sullo spreco e le incredibili stratificazioni sociali.

Si danno qui indicazioni concrete sull’uso dell’energia e sul cibo , ma anche sul fatto che le disuguaglianze non possono esser risolte con la carità, ma cambiando il modo di produrre e di consumare; sono cose difficili da dire e da far accettare, in un mondo dell’insegnamento, non solo universitario, dominato dal modello unico della “crescita infinita”. E della tecnologia “asettica”. Le tecnologie non sono asettiche e la crescita infinita non esiste: il libro è chiaro! E rompe vari tabù.

copj13asp1Vincenzo e Margherita (spero gli autori non me ne vorranno , ma mi ricorda il titolo di un diabolico libro di Bulgakov che pure fece scandalo) ci provano e dicono in questi due capitoli finali cose “di rottura” si sarebbe detto una volta; cose che fanno pensare, ma che sono certo stimoleranno come minimo la discussione; un libro didattico e scientifico, ma attenzione, proprio per questo non asettico, ma schierato decisamente a favore di una concezione del mondo; d’altronde non è la prima volta che gli scienziati “concerned”, impegnati, preoccupati dicono e fanno cose radicali. Hansen si è fatto arrestare per denunciare la situazione climatica; Vincenzo e Margherita fanno scandalo contro il pensiero unico della “crescita infinita”.

Completano il testo box di citazioni letterarie, non solo di approfondimento tecnico, il che è una ottima scelta didattica e culturale; e un indice analitico molto utile.

In definitiva venti euro ben spesi, ma consiglierei caldamente l’editore di spingere non solo il libro come scolastico o universitario, ma come libro di cultura generale per le casalinghe di Voghera (e i pensionati di Rimini) di cui l’Italia abbonda. Abbiamo bisogno di questa visione ampia lungimirante e spesso radicale ma che gli occhiali della scienza moderna ci consentono di giustificare saldamente: la scienza si sa è rivoluzionaria!

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* Ringrazio il collega Stefano Siboni di UniTn per la segnalazione.

Ancora sull’agricoltura

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 Carlo Gessa

(Nota: le lettere maiuscole inserite nel testo richiamano alle risposte di Claudio Della Volpe che sono presenti nel primo degli interventi di commento)

Permettetemi un’ ultima replica alle osservazioni del prof. Claudio Della Volpe.

 Nella mia precedente nota avevo parlato di una un’agricoltura razionalmente condotta e di una agricoltura “di rapina”. Così scrivendo, intendevo chiaramente segnalare che anche l’attività agricola può costituire un grosso pericolo per l’ambiente. Questa distinzione non si coglie nell’articolo del prof. Claudio Della Volpe, per lui la crisi del pianeta avrebbe avuto inizio con “ l’uomo agricoltore.” (A)

La nostra diversa concezione sull’argomento si ripropone, anche se in termini meno conflittuali, sui pericoli ambientali che possono derivare dall’uso delle acque di irrigazione.

In un mio contributo “La chimica e l’agricoltura per il rispetto dell’ambiente” riportato su “La Chimica e l’Industria, n° 3, 2001”, ricordo ciò che avvenne nella regione della Mesopotamia per effetto di un impiego continuo di acque ricche di sali e avverto: “Al giorno d’oggi, nonostante una puntuale conoscenza dei meccanismi di salinizzazione e di sodicazione dei suoli, circa 70 milioni di ettari di terreno vengono annualmente sottratti all’agricoltura a causa di un uso irrazionale dell’acqua. Il fenomeno interessa anche il nostro Paese e in particolare il sud della penisola dove la scarsità delle precipitazioni sta imponendo un eccessivo sfruttamento dei pozzi con conseguente infiltrazione dell’acqua di mare e peggioramento della qualità delle acque di falda. In uno scenario di questo tipo le scelte da fare sono molto difficili e dolorose, ma la prospettiva di lungo termine potrebbe essere la desertificazione del territorio.”

Ciò detto, è opportuno fare qualche precisazione: le acque da destinare ad uso irriguo devono avere certe caratteristiche. La qualità delle acque di irrigazione è un argomento trattato nei corsi universitari di “Chimica del Suolo” sul quale il docente spende da 3 a 4 ore di lezione (impiega lo stesso numero di ore per trattare “weathering delle rocce e pedogenesi”). Una agricoltura che fa tesoro di queste informazioni NON RAPPRESENTA un pericolo per l’ambiente. Il pericolo non è legato “all’agricoltura intensiva” bensì alla qualità delle acque utilizzate per irrigare i campi.

Cosa si deve fare, mi chiedo, per quelle popolazioni che vivono in territori con scarse disponibilità idriche, aventi in parte una alta concentrazione salina e principalmente di Sali sodici? Ancora, Si deve proibire l’uso di “acque Fossili?” La risposta, come può intuirsi, prescinde dall’aspetto puramente tecnico-scientifico. (B)

 Il prof CDV dice di essere un estimatore di Liebig. CDV sostiene che la crisi del pianeta si è aggravata con l’uso dei fertilizzanti inorganici, ma i fertilizzanti inorganici sono il frutto più importante del lavoro di Liebig, quello a cui deve la sua fama. Liebig nel suo FONDAMENTALE lavoro recita:

“Gli alimenti di tutte le piante sono sostanze inorganiche e minerali. La pianta vive di acido carbonico, ammoniaca, acqua, acido fosforico, silice, calce, magnesio, potassio e ferro, ve ne sono di quelle che reclamano sal marino; fra tutti gli elementi della terra che prendono parte alla vita della piante esiste una solidità tale che se in tutta la catena delle cause che determinano la trasformazione della sostanza organica venisse a mancare un solo anello, la pianta e l’animale non potrebbero esistere.

Il prof, CDV scrive : “lei mette in bocca a Liebig posizioni che sono state di fatto quelle dell’industria chimica e SOLO DOPO LA SECONDA GUERRA MONDIALE.” Il prof. CDV non insegna “Fertilità del suolo e Nutrizione delle piante” ed è quindi giustificato se ignora che Camillo Benso conte di Cavour( 1850 ) fu uno dei primi imprenditori a fare abbondante uso dei fertilizzanti inorganici, secondo gli insegnamenti di Liebig.

La frase di Liebig, citata da CDV, vuol riconoscere semplicemente l’importanza della sostanza organica per la fertilità del suolo, riconoscimento già riportato nei trattati di agricoltura della scuola georgica (Marco Terenzio Varrone, Lucio Giunio Columella sono autori ben noti a questo proposito) e oggigiorno ancora molto valido. La rivista (Agricultural Chemistry) , citando Liebig, vuole enfatizzare una pratica agronomica conosciuta da tempi antichi. La conoscenza di Liebig sulla sostanza organica era praticamente la stessa di quella di Virgilio, solo che Lui aveva intuito che anche dalla ossidazione della S.O. si liberano gli elementi nutritivi INORGANICI di cui la pianta si nutre. Il prof. CDV ammette con apprezzabile sincerità di essere ideologicamente condizionato, ma se si parla di “nutrizione delle piante” mi permetto di suggerirgli di stare ad ascoltare. (C)

 Ritorno, solo brevemente, al “ periodo di Augusto”: l’agricoltura aveva risanato molte aree paludose e insalubri della penisola. Con l’abbandono della campagna, avvenuto con l’invasione dei barbari, la foresta prendeva il sopravvento sui campi coltivati e il territorio ritornava rapidamente allo stato selvatico, ad essere cioè paludoso e insalubre. I romani rispettavano le foreste, ma il controllo e la cura del territorio lo avevano affidato all’agricoltura perché avevano capito che solo in quel modo potevano salvaguardare e migliorare l’ambiente.(D)

Il prof. CDV trova qualcosa da dire sulla frase: “Oggigiorno è in atto una velenosa campagna di demonizzazione della chimica; una sua errata applicazione potrebbe, è vero, avere disastrosi effetti, ma noi tutti siamo convinti che le scoperte registrate in questi ultimi secoli abbiano reso un eccellente servizio a tutta l’umanità e devono essere utilizzate e “manipolate con estrema cura.”

Non credo che sia una frase “ iperottimistica” poiché:

a)       raccomanda,….“le scoperte……..devono essere utilizzate e manipolate con cura;

b)riconosce,….. “noi tutti siamo convinti che le scoperte registrate in questi ultimi secoli abbiano reso un eccellente servizio a tutta l’umanità”. Spero che ne sia convinto anche CDV, pensi semplicemente ai farmaci e alla salute di uomini e animali. (E)

Mi dispiace che il prof CDV abbia segnato con la matita rossa le parole “potrebbe, è vero, avere effetti disastrosi”; speravo capisse che, tra le virgole, gli sussurravo una verità condivisa e pertanto da considerare “fuori testo”.

Non credo sia il caso di continuare a polemizzare su “termostato planetario e stufa vecchia”; lascio giudicare i lettori del blog ai quali pongo il seguente quesito: Possiamo considerare il Quaternario, con i suoi periodi glaciali e antiglaciali, un’era climaticamente poco variabile? (F)

Bilanci di materia.

a cura di C. Della Volpe

Negli ultimi anni è cresciuta la coscienza del ruolo della attività umana nel sistema Terra con effetti climatici ed ambientali enormi. Nonostante le prove di questi stravolgimenti si accumulino sempre più, costringendo alle corde i pochi e rarefatti oppositori scientifici ed onesti di questa visione, rimane a livello di grande pubblico una diffusa ignoranza. Grandi masse di persone ignorano le leggi scientifiche e i risultati della ricerca, rimanendo schiave di visioni e concezioni “neghiste” di varia natura.

Una delle cose più difficili da accettare è la dimensione fisica, nel senso scientifico del termine, dell’umanità, ossia il ruolo che l’attività produttiva ha rispetto alle dimensioni dei flussi planetari di materia, una attività umana che ha sconvolto o alterato praticamente tutti i cicli importanti del pianeta. Tento in questo breve post di dare un piccolo contributo per colmare questa ignoranza fornendo alcune informazioni di base sulle quantità di materia processate dall’uomo in rapporto alle quantità di materia che la natura riesce a riciclare ogni anno.

Sapete, per esempio, quali quantità di acqua usiamo rispetto a quella che riceviamo dalle precipitazioni totali sul globo? Secondo i dati Aquastat, che sono dati ufficiali ONU, nel 2008 le precipitazioni totali contano 108.000km3, se eliminiamo l’acqua che evapora e che ammonta a 65.000km3 rimangono circa 43.000km3 di risorse interne, a fronte dei nostri usi complessivi che sono stati di  3860 km3, ossia il 9% delle risorse interne dell’acqua disponibile.

La percentuale è alta ma all’apparenza non enorme. C’è un ma; come la restituiamo l’acqua che usiamo? Beh, parecchio più sporca! Recentemente l’ISPRA, (Istituto superiore per la ricerca e la protezione ambientale) nel Rapporto Nazionale Pesticidi nelle Acque 2013, realizzato sulla base delle informazioni fornite dalle Regioni e dalle Agenzie regionali e provinciali per la protezione dell’ambiente ha concluso che in Italia il 55% dei punti di campionamento superficiale e il 28% di quelli sotterranei era inquinato da qualcuno dei 350 tipi di sostanze fitosanitarie usate in agricoltura e che in circa un terzo dei casi (34.1%) tale inquinamento superava i valori ammessi per la potabilità delle acque. E la situazione non è migliore nel resto del mondo.

Un secondo dato da conoscere è la quantità di anidride carbonica che immettiamo in atmosfera; è difficile valutarla con precisione perché una parte è diretta, ossia dipende dalle combustioni e l’altra invece è indiretta, ossia dipende dalle nostre attività agricole e forestali. Beh, la sola parte diretta assomma a circa 10 miliardi di ton di carbonio equivalente: i nostri consumi di energia primaria sono di oltre 12 miliardi di ton di petrolio equivalente e per l’87% sono di combustibili fossili, e

primaryenergy2012Source: BP Statistical Review of World Energy, 2012

usando le formule brute di petrolio (CH2), carbone (C) e metano (CH4) la quota di carbonio emessa è esattamente di 9.4Gton anno.

Bene, la stima dell’input totale di carbonio in atmosfera da parte dei produttori naturali terrestri è di circa 60Gton/anno. Quindi per questo solo fattore contiamo per il 15% del totale. Ovviamente una parte di questo carbonio in eccesso viene riassorbito da tutti i meccanismi di riassorbimento (principalmente dal mare il cui pH si è spostato verso il basso negli ultimi 250 anni di circa 0.1 unità di pH, pari al 21%) e quindi l’apporto “netto” al carbonio atmosferico è circa la metà di questo valore.

La domanda è che cosa cambiano 4.5Gton di carbonio, come CO2, ossia 4.5×3.66=16.5 Gton di CO2? Ebbene esse costituiscono all’incirca lo 0.5% in aggiunta allo stock atmosferico di questo gas (sono all’incirca 3000Gton, attualmente corrispondenti a 390ppmv) che così aumenta ogni anno in proporzione: ed ecco le circa 2 ppmv di aumento medio annuo della concentrazione di anidride carbonica!

Sto facendo certo una enorme semplificazione rispetto ai complessi flussi di tutti i meccanismi, ma è impressionante come le quantità complessive si ritrovino:

maunaloa

Volete qualche altro esempio? Allora consideriamo i due elementi non “fungibili” della vita P e N; nella sua poesia Robert Garrels,

garrels

che ne analizzò fra i primi i comportamenti, recitava:

I put some P into the sea
the biomass did swell
But settling down soon overcame
and P went down toward Hell

From Purgatory soon released
it moved up to the land

To make a perfect rose for thee
to carry in thy hand

But roses wilt and die you know
then P falls on the ground

Gobbled up as ferric P
a nasty brown compound

The world is moral still you know
and Nature’s wheels do grind

Put ferric P into the sea
and a rose someday you’ll find

Quante sostanze contenenti fosforo usiamo? In agricoltura usiamo i minerali fosfatici in ragione di 200Mton/anno;

phosphate(dati USGS)

che, dato che le rocce fosfatiche contengono circa un terzo in massa di ione fosfato PO4-3, corrispondono approssimativamente a 7×1011 moli di P. Ebbene questa quantità corrisponde a 7 volte la stima del “fosforo” che arriva in mare dalla degradazione naturale delle rocce (The Earth System 3rd ed. Kump, Kasting, Crane, ed Pearson) e ad un settimo di tutto il “fosforo” che la “pompa biologica”, ossia il complesso dei flussi oceanici in upwelling e downwelling mobilizza ogni anno.

Un numero mostruoso!

Ma non è il solo; che succede con l’azoto? Una cosa equivalente. L’industria dell’ammoniaca, basata sulla reazione di Haber-Bosch, è in grado di fissare ogni anno quasi 140Mton di azoto.

nitrogen(dati USGS)

Stiamo quindi parlando di circa 1013 mol di azoto all’anno che è circa quanto viene “fissato” sulla terra e sul mare dal resto della biosfera, ossia 1.4×1013 mol (The Earth System 3rd ed. Kump, Kasting, Crane, ed Pearson).

Secondo i testi universitari ci sono molti dubbi che attualmente il ciclo dell’azoto e del fosforo siano effettivamente bilanciati, dato il gigantesco apporto umano legato alla moderna agricoltura industrializzata e che non prevede alcun meccanismo retroattivo utile di recupero. Azoto e fosforo si accumulano nell’ambiente con enormi danni alla catena trofica.

La Terra e l’aria sono i nostri depositi dell’immmondizia! Per P e N l’uomo è il player principale. Ha di gran lunga superato ogni altra specie vivente e anche parecchi processi naturali a scala planetaria.

E la cosa più assurda è che nonostante questa gigantesca produzione di azoto e fosforo abbia sbilanciato i due cicli naturali preesistenti, oltre un miliardo di uomini soffre la fame e i più ricchi soffrono di malattie da sovra-alimentazione. La tanto celebrata rivoluzione verde, pur non riuscendo a nutrire tutti, ha certamente sbilanciato i cicli della biosfera e l’unico modo per renderla sostenibile sarebbe di attivare meccanismi di riassorbimento efficaci.

Quale conclusione possiamo trarre?

Direi che gli attuali metodi ed approcci produttivi non sono più a lungo sostenibili e la Chimica avrà la responsabilità di cercare delle alternative sostenibili.

Ma soprattutto chi ha la responsabilità di fare scelte a livello globale deve conoscere e riflettere su questi numeri ed operare scelte conseguenti.

E, infine ciascuno di noi consapevole di questi trend, deve, nel suo quotidiano, vivere cercando di ridurre  il proprio impatto sul pianeta.

Enzo Tiezzi avrebbe detto: L’economia non può fare  a meno della Chimica.

Per approfondire:

The Earth System 3rd ed. Kump, Kasting, Crane, ed Pearson

http://www.educazionesostenibile.it/portale/sostenibilita/tecnica-a-ecologia/racconti/1524-breve-storia-dei-fosfati-nutrimento-della-terra.html

la pagina dello US Geological Survey è una miniera di dati sui minerali

http://www.usgs.gov/

http://www.wri.org/publication/content/8398

http://nmsp.cals.cornell.edu/publications/factsheets/factsheet12.pdf