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 Claudio Della Volpe
Non è la prima volta che un “nome” della Chimica italiana mi critica e anche duramente; mi è già capitato su C&I e anche su questo blog; il motivo è sempre lo stesso: la reazione è dura quando qualcuno, come me, dall’interno della Chimica cerca di prendere il toro per le corna e dire l’indicibile e cioè che la Chimica ha certe responsabilità, che è stata usata male oppure che noi come chimici non critichiamo in modo sufficiente gli usi negativi della Chimica, oppure ancora che alcune delle glorie, delle verità evidenti di per se, di cui ci beiamo, ci esaltiamo sono come la Chimica stessa (e come ogni altra attività umana beninteso) DUALI, hanno due facce, hanno un lato oscuro. Ma vediamo di che si tratta e fino a che punto il prof. Gessa dice cose difendibili oppure discutibili.
Anzitutto il prof. Gessa mi critica perché sarei stato “banale” nella mia rappresentazione dei processi di alterazione delle rocce; beh può essere, non sono un esperto, a me pareva di aver descritto sia la reazione del “silicate weathering” sia il suo significato in modo sufficiente per il pubblico; nel caso mi farebbe piacere sapere dove è la banalità. In secondo luogo ho citato e commentato un articolo (C.E. Doughty e coll) nel merito traducendone l’abstract e riportandone alcune immagini; non ho nascosto che si tratta di una ipotesi, (in vero alquanto robusta) in base alla quale il ciclo del carbonio sul lungo periodo è stato controllato non solo dalla reazione inorganica del silicate weathering ma anche da quella che potremmo definire di biotic weathering; quindi anche qua, dove è che avrei detto cose inesatte riportando l’articolo? Bah.
E da qui il prof. Gessa infila una dietro l’altra delle affermazioni alquanto “discutibili”:
1) dice Gessa: Nessuno può negare che le foreste abbiano giocato un importante ruolo “ in stabilizing (CO2)a and climate over the past 45 Myr”( milioni di anni), quando il pianeta era una immensa palla scoppiettante e terribilmente inquieta.
Questa mi giunge nuova, nel senso che da una parte la geologia non considera gli ultimi 45 milioni di anni particolarmente scoppiettanti, la Terra continua ad essere scoppiettante su scala geologica anche adesso, oggi non è sostanzialmente diverso dagli ultimi 45 milioni di anni, che sono poi solo l’1% della vita del nostro pianeta! e dall’altra se è vero che il ruolo delle foreste è stato importante gli autori dell’articolo fanno molto di più: ipotizzano un particolare, UNO SPECIFICO meccanismo di retroazione per le foreste che finora non era stato ipotizzato; il silicate weathering è un meccanismo ben conosciuto ed invocato per spiegare, almeno in parte, le differenze di ciclo del carbonio fra Terra, Marte e Venere per esempio; su Venere il carbonio è intrappolato nell’atmosfera mentre su Marte è intrappolato nella piattaforma carbonatica; le conseguenze sono state nel primo caso un effetto serra micidiale e nell’altro la mancanza di effetto serra significativo; conseguenza la Terra ospita la vita, Venere e Marte no; un recente articolo su Nature ne parla approfonditamente [Sulphide oxidation and carbonate dissolution as a source of CO2 over geological timescales Mark A. Torres, A. Joshua West & Gaojun Li Nature 507, 346–349 (20 March 2014) doi:10.1038/nature13030] eppure non menziona l’importanza del biotic weathering che è appunto una novità ed è per questo che avevo deciso di parlarne. Doughty ipotizza un NUOVO meccanismo di retroazione, non un vecchio mecccanismo.
Un meccanismo di retroazione che SI BADI, funziona sul lungo periodo (si veda anche post su Carrà); il flusso di carbonio relativo al biotic weathering sarebbe una frazione di quello del silicate weathering che a sua volta è una frazione piccola di quello del ciclo del carbonio su breve scala temporale, meno di 1/600 del flusso annuale della fotosintesi (0.03Gton rispetto a 60) e quindi i suoi effetti NON possono essere manifesti su una scala temporale breve, ma cionondimeno ESISTONO e si manifestano sul lungo periodo, su scale temporali dalle migliaia ai milioni di anni.
da The Earth System (3rd Edition)by Kump, Kasting, Crane – Freeman editor
2) Scrive il prof. Gessa:
Perché Claudio Della Volpe cita questo lavoro per sostenere che i guai del pianeta sono iniziati con l’uomo agricoltore ( circa 10000 anni fa )? Forse perché ritiene che nei millenni precedenti la terra era un termostato planetario?
Cerchiamo di capire cosa avevo detto io; l’espressione “termostato planetario”, che ho effettivamente usato corrisponde ad immaginare un meccanismo di retroazione su scala planetaria; se il meccanismo ipotizzato da Doughty e collaboratori esiste ed è significativo esso si comporta come un enorme meccanismo di retroazione, che cioè cerca di stabilizzare la temperatura del pianeta; questo non vuol dire che la temperatura non possa variare, ovviamente; perfino usando i perfezionati termostati da laboratorio i nostri sistemi di misura hanno variazioni significative; figuriamoci su scala planetaria; ma è una idea sbagliata la mia? Vedete ho insegnato chimica e fisica del clima per qualche anno usando come libro di testo questo: The Earth System (3rd Edition)by Kump, Kasting, Crane – Freeman editor e questo libro giunto ormai alla sua terza edizione inizia il suo tragitto nella climatologia terrestre proprio introducendo il concetto di “termostato planetario”, ossia di quei meccanismi di retroazione che consentono ad un sistema come quello del clima terrestre di mantenere una invidiabile omeostasi su periodi di tempo di miliardi di anni, certo con qualche oscillazione; l’idea di un sistema siffatto come modello venne ad un nostro collega, tale James Lovelock, un chimico che avendo inventato un dispositivo usatissimo nella analisi chimica moderna si è dato alla bella vita scientifica inventando due o tre di quei concetti che hanno fatto poi pensare i chimici e altri scienziati per decenni; fra l’altro Daisyworld, il pianeta delle margherite (si veda su internet ipotesi Gaia) mantenuto a temperatura costante dalle sue margherite nonostante il suo astro principale andasse incontro nel tempo a quel riscaldamento cui anche il nostro sole va incontro è diventato un classico della letteratura scientifica (si veda anche: Tellus(1983), 35B, 284-289 Biological homeostasis of the global environment: the parable of Daisyworld di J. Lovelock e Watson)
Insomma l’idea del termostato planetario è ben fondata prof. Gessa e mi spiace per lei che non la conosca o la consideri una mia invenzione. A proposito della citazione di Schneider non c’entra molto con l’idea del termostato planetario per la buona ragione che Schneider parla di variazioni su una scala breve in senso geologico, non quelle del silicate weathering che ci ha appunto aiutato ad uscire anche dalle conseguenze delle oscillazioni di orbita che portano alle glaciazioni in QUESTO periodo della storia del pianeta. Ma passiamo agli aspetti storici delle posizioni di Gessa che sono ancora più interessanti e pieni di significato (discutibili ma di significato); dice il prof. Gessa: E’ stata proprio l’Agricoltura ad aiutare l’uomo nel suo divenire. E più avanti Al periodo di Augusto, l’Italia era un giardino. Con la caduta dell’impero romano, l’uomo abbandona la campagna e la terra ritorna allo stato selvatico. Il paesaggio si modifica, la foresta prende il sopravvento sui campi coltivati, le opere idrauliche ( canali,impianti di irrigazione e drenaggio) vengono demolite, i terreni si impaludano e vastissime aree bonificate diventano pericolosamente insalubri.
Come il prof. Gessa saprà l’agricoltura è venuta fuori circa 10.000 anni fa nella zona definita della “mezzaluna fertile”, fertile crescent in inglese, un arco immaginario che parte dal delta del Nilo e curva verso nord-est arrivando alla zona della Mesopotamia, come in questa immagine:
e certamente ha avuto delle importanti conseguenze, perché ha aiutato a far crescere le prime organizzazioni umane moderne, i primi stati, il primo impero, quello di Sargon; ma ha avuto anche altre conseguenze, perché se uno esamina la storia di quelle regioni vede un susseguirsi continuo di civiltà diverse con periodi di decadenza; a cosa si può attribuire questo sali e scendi? (si vedano a riguardo i due libri di Diamond (J. Diamond, Collapse) e di Tainter (J. Tainter The collapse of complex societies o il recentissimo articolo in pubblicazione su Ecological economics: Human and Nature Dynamics (HANDY): Modeling Inequality and Use of Resources in the Collapse or Sustainability of Societies di Motesharrei, Rivas e Kalnay )
Beh in un certo senso sempre all’agricoltura; nel senso che fare agricoltura comporta una importante trasformazione del paesaggio naturale e questo è proprio accaduto con l’avvento della irrigazione; la irrigazione intensiva che trasportava grandi quantità di acqua a distanza notevole dai fiumi e consentiva così una forte evaporazione ha avuto una conseguenza inaspettata: la salificazione del terreno; col tempo la percentuale di salinità è aumentata a tal punto da rendere impossibile la coltivazione del grano e lasciando solo l’orzo che tollera meglio la salinità; è un fenomeno che poteva venire frenato solo mediante il maggese, fallowing, ossia lasciare incolto un territorio per un certo periodo, per farlo “depurare” in certo senso (e anche per aspetti opposti per accrescere la quota dei minerali buoni, necessari); col tempo tuttavia la salificazione l’ha vinta anche a causa dell’intensa attività agricola della regione che oggi è una delle più povere del mondo da questo punto di vista. La salificazione è un problema tutte le volte che l’irrigazione è usata in modo intensivo; si pensi a certe zone degli USA, come l’Arizona (http://pubs.usgs.gov/fs/fs-170-98/) dove oggi il problema si pone in modo marcato (l’USGS calcola che in Arizona venga importato tramite irrigazione e tramite tutti gli altri meccanismi l’equivalente di oltre 400kg di sali all’anno per persona che finiscono poi nell’acquifero locale). D’altronde questo effetto è mondiale:
Scrivono Flagella e coll (TOLLERANZA ALLO STRESS SALINO DELLE SPECIE COLTIVATE IN RELAZIONE AGLI ASPETTI FISIOLOGICI, PRODUTTIVI E QUALITATIVI http://www1.inea.it/otris/salinita/flagella_txt.htm):
La salinità è una delle principali cause di stress limitanti la crescita e la produttività delle piante coltivate. Circa il 23% della superficie mondiale coltivata è considerata salina, un altro 37% sodica. E’ stato inoltre stimato che una metà delle superfici irrigue è seriamente interessata da salinità e/o da alcalinità secondaria e che 10 milioni di ettari di terreno coltivato vengono abbandonati annualmente a causa degli effetti avversi della salinizzazione e dell’alcalinizzazione secondaria dovute all’irrigazione (Rhoades e Loveday, 1990; Tanji, 1990).
Insomma l’agricoltura è uno strumento complesso non ha semplicemente “aiutato l’uomo nel suo divenire”.
Quello con l’acqua è uno dei problemi dell’agricoltura e la salificazione è una faccia della medaglia, ma ce n’è un’altra opposta, il consumo eccessivo di acqua; l’aquifero di Ogallala, il più grande degli USA, ricordo dell’acqua ivi accumulata prima di tutto per azione della glaciazione oppure l’acquifero del nord della Libia, sono grandi acquiferi fossili che l’agricoltura ha già consumato o sta consumando a ritmi molto intensi, per Ogallala, alcuni centimetri all’anno. Cosa succederà dopo? Lo sa il prof. Gessa? Nel frattempo in Italia, dove non abbiamo il problema dell’impoverimento della falda abbiamo quello del suo sporcamento da parte prima di tutto dell’agricoltura medesima (si veda l’ultimo rapporto 2013 dell’ISPRA sullo stato delle acque superficiali italiane, inquinate soprattutto di sottoprodotti del ciclo agricolo – http://www.isprambiente.gov.it/files/pubblicazioni/rapporti/R_175_2013_rev_finale.pdf)
4) E passiamo all’Italia del tempo di Augusto che il prof. Gessa definisce “un giardino”; iniziamo a dire che all’epoca la penisola ospitava al massimo 10 milioni di persone, quindi molte meno di oggi e che la penisola era coperta di boschi “primigeni”, nel senso mai tagliati da mani umane in proporzione significativa; boschi o foreste di quel tipo sono rimasti dopo in piccola parte del nostro paese; probabilmente l’ultima parte di foresta primigenia italiana era quella che ricopriva la Sila durante la 2 guerra mondiale e che l’esercito alleato saccheggiò come preda di guerra durante la sua vittoriosa risalita; oggi sulla Sila c’è solo un piccolo boschetto di meno di un ettaro di alberi primigeni, immensi, che si chiama “I giganti della Sila”, pallido riflesso di quella copertura vegetale. Il nonno di mia moglie che compro’ un pezzo del fondo valle del Crati nei primi anni del 900 raccontava che gli alberi, enormi, bruciarono per giorni quando elimino’ il bosco fluviale ripario per trasformarlo in campo coltivato.
Ma oltre questo è interessante capire che tipo di agricoltura c’era al tempo dei Romani; abbiamo molte notizie a riguardo dalla letteratura latina, si proprio quella che si studiava a scuola. Le Georgiche e le Bucoliche per esempio, o gli scritti di Catone; Nel suo trattato De agricultura (“Sull’agricoltura”, II secolo a.C.), Catone scrisse che la produzione migliore era il vigneto, seguito da: un giardino irrigato, una piantagione di salici, un uliveto, un pascolo, un campo di grano, alberi da foresta, un vitigno sostenuto da alberi, e infine un bosco di alberi da ghianda. Virgilio dedica un intero libro delle Georgiche , il II, alla vite e all’olivo ed un altro all’apicoltura. Insomma l’agricoltura romana sia pur perfettamente in grado di produrre il grano preferiva importarlo dall’Egitto, che era considerato il granaio dell’Impero e dedicare il territorio italico a colture “permanenti” che oggi chiameremmo permacolture, alberi e piante che non esigevano di rinnovare ogni anno il lavoro di aratura ed erpicatura dei campi e piccola pastorizia o picccolo allevamento. Al tempo dell’Impero ci furono anche grandi diatribe sul fatto se l’importazione di grano dall’Egitto non rappresentasse di fatto una sconfitta delle virtù romane originarie. Ricordo infine che nell’agro Aversano (la famiglia di mio padre era originaria di quella zona) quando ero ragazzo, 50 anni fa, era normale trovare la cosiddetta coltura a 5 livelli, di fatto una permacoltura: alberi di alto fusto, pioppi, per esempio su cui erano tralci di vite, alberi da frutta, piante annue o poliennali e ortaggi, tutte nel medesimo campo, un tipo di agricoltura ben diversa da quella ad alta intensità praticata oggigiorno.
3) Un ulteriore cruciale punto della critica del prof. Gessa è che mi accusa di attaccare Liebig; senonchè io Liebig non l’ho mai nemmeno nominato!
Non solo prof. Gessa ma mai mi sarei sognato di nominarlo o di attaccarlo, in quanto Liebig per me è come un santino.
Mi spiego; forse avrà notato che le mie posizioni e la presentazione su wordpress, mi dipingono come un comunistaccio; ed è così. E per noi veterocomunisti Liebig, citatissimo da Marx nel Capitale e da Lenin nella Questione agraria è un punto di riferimento; perché mai avrei dovuto criticare un personaggio scientifico che permise a Marx e Lenin di polemizzare aspramente con il capitalismo della loro epoca? Non ne avrei avuto motivo anche perché la descrizione che lei dà di Liebig , mi consenta , è fra il caricaturale e il post-moderno. Lei mette in bocca a Liebig posizioni che sono state di fatto quelle dell’industria chimica e solo dopo la 2 guerra mondiale.
Ai suoi tempi Liebig era famoso per aver difeso due cose importanti che oggi ne farebbero il portabandiera dell’ambientalismo moderno: la necessità di riciclare i nutrienti e quella di conservare il contenuto nutritivo della terra; l’idea che fosse assolutamente e sempre necessario AGGIUNGERE concime inorganico veniva in lui DOPO, SOLO DOPO l’affermazione che i mezzi che il riciclo del materiale offriva erano fondamentali ; anche perché al tempo di Liebig la reazione di Haber non esisteva ancora.
In uno dei suoi passi più famosi Liebig dice:
“But how infinitely inferior is the agriculture of Europe to that of China! The Chinese are the most admirable gardeners and trainers of plants…the agriculture of their country is the most perfect in the world.” Perfect because the Chinese understood the importance of the “most important of all manures,” human excrement. …..“Indeed so much value is attached to the influence of human excrements by these people, that laws of the state forbid that any of them should be thrown away, and reservoirs are placed in every house, in which they are collected with the greatest care.” (Agricultural Chemistry, pp 65-66.)
e ancora nel celeberrimo passo che riguarda il Tamigi (Marald, Erland. “Everything Circulates: Agricultural Chemistry and Recycling Theories in the Second Half of the Nineteenth Century.” Environment and History 8, no. 1 (February 2002): 65–84. http://www.environmentandsociety.org/node/3111.):
In an essay addressed to the Lord Mayor of London, Liebig compared the content of nutrients in common provisions with human excrement, showing that a clear connection existed between the town and the country, or ‘the place of consumption [and] that of production of food’. Thus there was consequently a balance between access to nutrients and access to food, economising the limited quantity of matter. Moreover, sewer water and recycled refuse from the cities comprised an infinite resource in contrast to the imported guano.
Thus it will be easily understood, that if a possibility is offered to the farmer to get back, as sewage, those matters which he has carried to the town in the form of corn, meat, and vegetables, and if he gives his field the same, both in quantity and quality, as he took from it, then its fertility may be assured for an endless number of years.
Forse sono un po’ complottista, ma potrei perfino ipotizzare che dopo la 2 guerra mondiale le grandi industrie chimiche si trovarono con enormi impianti di sintesi per esplosivi a cui non corrispondeva alcun prodotto importante; allora decisero di usare uno degli aspetti della dualità della chimica (vi ricordate il caso del nitrato di ammonio?) : le linee di sintesi dei concimi e degli esplosivi sono molto simili; da quel periodo la quantità di prodotti di sintesi basati sulla reazione di Bosch-Haber è aumentata a dismisura, tanto che Bob Howarth ( Harmful Algae Volume 8, Issue 1, December 2008, Pages 14–20 Coastal nitrogen pollution: A review of sources and trends globally and regionally, Robert W. Howarth) calcola che il 40% degli atomi di azoto che si trovano nei nostri corpi è passato per quella reazione; il problema è che DOPO, al momento dello scarico dell’azoto in ambiente questo enorme eccesso non trova una sufficiente reazione di compensazione; in pratica la grande agricoltura moderna intensiva ed industrializzata ha sconvolto completamente il ciclo dell’azoto e quello del fosforo che ormai non sono più in bilancio e quindi i loro prodotti di scarto si accumulano nell’ecosistema.
e la conseguenza è ovvia:
Questa conclusione è vera ancor più per il fosforo, con l’aggravante che in quel caso non solo gli scarichi ma anche le fonti presentano problemi non essendo assicurato il rifornimento di minerali da rocce fosfatiche se non per un massimo dell’ordine del secolo nel caso più favorevole (Science of the Total Environment 461–462 (2013) 799–803 Sustainable use of phosphorus: A finite resource Roland W. Scholz et al.).
Per realizzare questo grandioso piano definito di “rivoluzione verde”, che ha innalzato a valori assurdi il consumo di carne e di proteine animali nei paesi avanzati e che comunque non ha risolto i problemi della fame (circa un miliardo di persone la soffrono) ed ha creato il nuovo problema della iperalimentazione (500 milioni di persone soffrono di iperalimentazione e di conseguente sovrappeso o obesità) si usa una enorme quantità di energia e si distruggono altre superfici forestali; l’agricoltura copre oggi poco meno del 40% delle terre emerse e contribuisce a scaricare in atmosfera (insieme con le altre attività umane ovviamente) circa un sesto del carico di carbonio del ciclo del carbonio; (i prodotti agricoli hanno un contenuto energetico da fossile crescente e significativo e che supera il loro peso nei casi delle proteine di origine animale) ecco perchè ho parlato di una stufa planetaria.
Quindi certo non saremmo stati 7 miliardi senza questo tipo di agricoltura, ma forse potevamo essere ancora di più o mangiare tutti e meglio; quel che è certo è che non potremo continuare a star dietro alla ipotizzata crescita di popolazione con questi medesimi mezzi; ciò è quanto affermano gli studi più recenti (si vedano la relazione FAO 2013 The State of Food and Agriculture 2013 oppure Foley e altri su Nature 478, 337-342 Solutions for a cultivated planet).
A questo punto la conclusione del prof. Gessa mi appare ahimè non solo iperottimistica ma perfino “grammaticalmente” discutibile; egli infatti scrive:
Oggigiorno è in atto una velenosa campagna di demonizzazione della CHIMICA; una sua errata applicazione potrebbe, è vero, avere effetti disastrosi, ma noi tutti siamo fermamente 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.
(sottolineatura mia)
Beh che sia in atto una campagna velenosa è indubbio, questo blog (che è principalmente e orgogliosamente una mia creatura che ho spinto in tutti i modi possibili) ha come obiettivo proprio di intervenire in quella campagna, recuperando l’autorevolezza dei chimici e della Chimica, e l’indipendenza culturale rispetto a scelte che sono spesso basate sul profitto, non sulla scienza come tale e i cui contenuti diventano “verità evidenti di per se” ma spesso hanno i piedi d’argilla rispetto ad una critica accorta o comunque mostrano evidenti lacune e contraddizioni: la Chimica è duale ricordiamolo, come le altre attività umane e noi dobbiamo porci sempre la domanda : cui prodest?
E dato che gli effetti disastrosi provocati da un suo uso malaccorto sono GIA’ PRESENTI, a partire da un aumento della temperatura media che ragionevolmente sforerà i 2°C entro 20-30 anni (http://www.scientificamerican.com/article/earth-will-cross-the-climate-danger-threshold-by-2036/) con enormi problemi proprio per l’agricoltura forse sarebbe stato il caso di usare l’indicativo perfetto NON il condizionale presente per descrivere i problemi che la Chimica può provocare; è il caso di riconoscere almeno i problemi che già esistono o che si stanno ponendo ORA non di nasconderli sotto il tappeto del condizionale;
voi cosa ne pensate?
In alternativa possiamo immaginare una definizione più semplice, la intera crosta terrestre come un sistema Terra; in tal caso parliamo di un sistema chiuso, che scambia essenzialmente energia col Sole e il vuoto dello spazio, ma che non scambia che pochissima materia (pochissima su base cosmica ovviamente raggi cosmici e meteoriti in entrata per migliaia di tonnellate all’anno e idrogeno in uscita, dato che l’idrogeno atomico o molecolare così leggero può raggiungere facilmente la velocità di fuga, 3kg/sec, ossia 105 ton/year [http://faculty.washington.edu/dcatling/Catling2009_SciAm.pdf]).
Con questa impostazione il sistema Terra è un sistema diabatico (senza la a-!!!), ossia che scambia energia non sotto forma di lavoro ma essenzialmente di energia radiante.
Kleidon porta avanti questa riflessione in modo più dettagliato dividendo il Sistema terra nelle sue componenti ed analizzando in dettaglio gli scambi di materia ed energia e i flussi di entropia fra le sue parti e chiedendosi quale sia l’importanza della attività umana in questo quadro; ve ne parlerò in un prossimo post.
La Chimica e la Società 