Note sull’Antropocene.2.Le ipotesi. Parte seconda.

Claudio Della Volpe

Le prime due parti di questo post sono state pubblicate qui e qui.

Continuiamo ad esaminare le varie proposte sulla scansione temporale dell’Antropocene usando come falsariga l’articolo di Lewis e Maslin pubblicato su Nature nel 2015.

Dopo aver esaminato le ipotesi dell’origine delle attività agricole e dello scambio colombiano, la scoperta dell’America e delle sue conseguenze arriviamo alla

Ipotesi 3.

 terza ipotesi, ossia la rivoluzione industriale.

L’inizio della rivoluzione industriale è stata spesso suggerita come inizio dell’Antropocene, perchè certamente l’accelerazione nell’uso dei fossili e i rapidi cambiamenti sociali sono stati unici nella storia umana. Eppure occorre notare che l’umanità è stata a lungo impegnata in trasformazioni di tipo industriale come l’uso esteso di metalli negli ultimi 8000 anni e con un esteso inquinamento conseguente.

Per esempio un elevato inquinamento da mercurio è stato documentato fin dal 1400aC nelle Ande peruviane mentre le lavorazioni di rame nell’impero Romano sono tracciabili nei ghiacci della Groenlandia a partire da circa 2000 anni fa. Ciononostante questo tipo di inquinamento da metallli come altri esempi che si possono prendere dalla Rivoluzione industriale sono troppo locali ed estesi nel tempo per costituire un vero e proprio golden spike, un segnale certo ed univoco.

Le definizioni storiche della Rivoluzione industriale danno una data iniziale fra il 1760 e il 1880 a partire da eventi iniziali nel NordEuropa. Dato il lento aumento dell’uso di carbone le testimonianze fossili nel ghiaccio registrano un impatto limitato sul totale della CO2 atmosferica fino al 19esimo secolo e mostrano poi un incremento continuo ma non un brusco salto impedendo di usarlo come marcatore geologico vero e proprio.

In modo analogo i cambiamenti associati di metano e nitrati, dei prodotti fossili delle combustioni (come le particelle carbonacee sferiche e la frazione magnetica delle ceneri) e tutti gli altri cambiamenti prodotti nei sedimenti dei laghi si sono alterati solo lentamente e sono cresciuti durante molte decadi. Il piombo, una volta aggiunto routinariamente ai combustibili dei veicoli come piombo tetratile, è stato proposto come possibile marcatore proprio perchè il combustibile additivato di piombo è stato usato globalmente e poi proibito. Comunque il picco del rapporto isotopico del piombo da questa specifica sorgente nei sedimenti varia durante l’intervallo fra il 1940 e il 1980 limitandone l’utilità come marcatore.

La rivoluzione industriale in definitiva fornisce si un certo numero di marcatori dal Nord Europa al Nord America e nel resto del mondo sin dal 1800 ma nessuno di essi costituisce finora un marcatore primario chiaro e valido in tutti i contesti.

Ipotesi 4

La grande accelerazione.

Fin dal 1950 l’influenza dell’attività umana sul sistema terra si è accresciuta enormemente. Questa “grande accelerazione” è caratterizzata dalla crescita della popolazione, da cambiamenti nei processi naturali, dallo sviluppo di nuovi materiali sia minerali che della plastica e inquinanti organici ed inorganici persistenti.

Fra tutti questi cambiamenti la ricaduta globale di residui radioattivi dai test di bombe nucleari è stato proposto come marcatore globale dell’orizzonte degli eventi umano. La prima esplosione è stata nel 1945 con un picco atmosferico che si situa fra il 1950 e primi anni 60, seguito da un rapido declino successivo al Partial Test Ban Treaty nel 1963 e agli accordi posteriori, cosicchè al momento continuano ad essere presenti solo bassi livelli di inquinamento.

Un picco caratteristico è presente nelle carote glaciali ad alta risoluzione , nei laghi, nei sedimenti marini , nei coralli, negli anelli degli alberi dai primi anni 50 fino ai primi anni 60.

Il segnale maggiore proviene dal carbonio 14, visto in aria e manifesto negli anelli degli alberi e nei ghiacciai che raggiunge un massimo sia nelle medie latitudini che in quelle alte dell’emisfero Nord nel 1963-64 e un anno dopo nei tropici. Sebbene il carbonio 14 sia a emivita relativamente breve (5730 anni) il suo livello rimarrà abbastanza alto da costituire un segnale utile per le future generazioni.

Le emivite di altri prodotti essenzialmente sintetici, come alcuni gas fluorurati, che sono anche di alcune migliaia o perfino decine di migliaia di anni sarebbero sufficienti ma la loro utilità è ridotta al fatto che gli accordi internazionali ne hanno ridotto o impedito l’uso, come per esempiio il protocollo di Montreal.

Proprio per questo motivo dei vari potenziali marcatori della Grande Accelerazione il picco globale del 14C costituisce un segnale non ambiguo nella maggior parte dei depositi stratigrafici. In particolare il picco del 1964 potrebbe essere usato come marcatore nelle sequenze degli anelli annuali degli alberi. Altri marcatori secondari potrebbero essere il rapporto degli isotopi del Plutonio (240Pu/239Pu) il cesio 137 ed infine lo iodio 129 che ha una emivita di parecchi milioni di anni. E ovviamente molti altri segnali secondari dovuti all’attività umana, potrebbero essere usati come per esempio:

i pollini fossili di specie geneticamente modificate, i picchi di gas fluorurati, isotopi del piombo, microplastiche nei sedimenti marini, variazione nella presenza di diatomee dovuti all’eutroficazione delle acque.

In conclusione delle 4 ipotesi che abbiamo analizzato usando come falsariga il lavoro di Lewis la prima e la terza, l’inizio dell’agricoltura e la rivoluzione industriale non presentano almeno allo stato dell’arte la possibilità di essere usati come marcatore geologico, mentre la seconda e la quarta ossia lo scambio colombiano e le esplosioni atomiche dei primi anni 60 potrebbero essere usati senza grossi problemi.

E’ interessante notare che la scelta anche solo fra queste due ipotesi di delimitazione può avere un significato che va al di là della semplice scelta tecnica; infatti sono fenomeni che mettono l’accento su aspetti diversi della nostra società e della nostra storia.

Infine ci sarebbe da dire questo; la rivoluzione scientifica dal Rinascimento in poi ha sottolineato che l’uomo dopo tutto è un animale come gli altri, senza particolari origini divine e vive in un piccolo pianeta ai margini della Galassia; ma nonostante questo il semplice riconoscimento dell’esistenza e l’analisi degli effetti dell’Antropocene potrebbe cambiare un po’ la nostra visione: dopo tutto al momento questo è l’unico pianeta su cui sappiamo che esista la vita e non solo una vita che è cosciente di se stessa; dunque la nostra azione nei confronti della biosfera non è affatto trascurabile e potrà avere conseguenze non banali e specifiche; abbiamo una enorme responsabilità nei confronti della nostra specie ma anche del pianeta che abitiamo e, per quel che ne sappiamo adesso e finchè non scopriremo altri pianeti dotati di biosfera o perfino di vita autocosciente e di cultura, perfino nei confronti dell’intero Universo.

Dunque siamo partiti da una concezione antropomorfa dell’Universo e attraverso lo sviluppo della Scienza in un certo senso ci siamo tornati, ma ad un livello diverso, una cosa che avrebbe fatto contento Hegel.

Re carbone abdica (parte 1)

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

220px-KingCoalIl grande George Orwell scriveva nel 1930 (Down the mine), dopo un viaggio durante il quale era sceso personalmente in una miniera, :

Our civilization, pace Chesterton, is founded on coal, more completely than one realizes until one stops to think about it. The machines that keep us alive, and the machines that make machines, are all directly or indirectly dependent upon coal. In the metabolism of the Western world the coal-miner is second in importance only to the man who ploughs the soil. He is a sort of caryatid upon whose shoulders nearly everything that is not grimy is supported.

L’inghilterra è stata la patria della rivoluzione industriale, il primo paese del mondo in cui l’effetto dello sviluppo tecnico, dei fermenti culturali e scientifici, delle aspirazioni politiche e sociali, dei processi di accumulazione originaria e di distruzione dei beni comuni con la creazione di una enorme massa di contadini senza terra portò alla formazione di una industria moderna e di una organizzazione politica corrispondente. Dietro a questo enorme e complesso processo di crescita e trasformazione, così gigantesco e rapido da essere conosciuto appunto come la “rivoluzione industriale”, sta senza dubbio la disponibilità di una sorgente di energia primaria e della tecnologia per usarla: il carbone e la macchina a vapore.

Stiamo ricordando questo fenomeno perché pochi giorni fa, il 18 dicembre ha chiuso la miniera di carbone di Kellingley Colliery nella contea dello Yorkshire, chiamata familiarmente “Big K”; era la più grande in Europa con una capacità di produzione di 900 tonnellate all’ora, ed era anche l’ultima miniera di carbone al chiuso, in profondità, ancora funzionante sul suolo britannico, la classica miniera di racconti come “E le stelle stanno a guardare”o “la Cittadella” di A.J. Cronin.

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In effetti Big K era una miniera giovane, aveva aperto solo nel 1965 e nel suo ventre rimarranno oltre 30 Mton di carbone non ancora estratte che saranno tappate con un tappo di cemento.

Ma come si parte dalla rivoluzione industriale e si finisce così? E soprattutto perchè?

E’ una storia di risorse da studiare con attenzione. Essa è tutta scritta nella classica derivata della funzione logistica, la curva di Hubbert:

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Però non facciamoci fuorviare dai dati; il consumo di carbone minerale è molto più antico, potendo risalire al 3500aC in Cina e al III-IV secolo aC in Grecia, dove Teofrasto (Sulle pietre, par. 16) scriveva:

Fra tutti i materiali che sono scavati perchè utili, quelli conosciuti come carbone sono fatti di terra e una volta messi sul fuoco bruciano come carbone di legna. Si trovano in Liguria….e nell’Elide vicino ad Olimpia, dalla parte della montagna; ed essi sono usati da coloro che lavorano i metalli.

Anche in Inghilterra si può immaginare che la cultura del bronzo e poi del ferro abbiano usato le risorse di carbone minerale ampiamente presenti; tuttavia questo sfruttamento fu reso sistematico dai Romani certamente durante il II sec. dC inclusi materiali ricchi di pece che venivano usati per i bagni pubblici. Si tratta quindi di una tradizione molto molto antica.

Ma nonostante questa tradizione, fu solo nel XVIII secolo che avvenne quel salto di qualità che associamo alla rivoluzione industriale; le risorse di carbone (usate non dimentichiamo come materia prima energetica ma anche chimica per la metallurgia) possono essere superficiali o profonde e sono comunque soggette ad una elevata porosità; sia le risorse superficiali che quelle profonde tendono per questo motivo ad essere invase dall’acqua tanto più quanto più procede il lavoro di estrazione, con enormi problemi e spese di energia per pompare via l’acqua che invade mano a mano proprio le nuove zone da scavare, specie se profonde.

Nell’Inghilterra del primo ‘700 c’era quindi una notevole necessità di pompe efficaci, che in genere erano azionate dagli uomini o dagli animali da tiro; in questo contesto fu decisiva l’invenzione della macchina “atmosferica” (1712) da parte di Thomas Newcomen(1669-1729) un fabbro inglese aiutato dal suo socio Thomas Savery, che era alimentata a carbone; essi ne montarono una per la prima volta in una miniera di carbone nei pressi di Dudley, nelle West Midlands. Nonostante il primo utilizzo fosse stato sotterraneo, in un’area mineraria, per il trasporto, il motore di Newcomen avrebbe in seguito trovato un più specifico uso nel pompare acqua dalle miniere stesse, fossero quelle di carbone, oppure quelle di stagno in Cornovaglia.

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Newcomen

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La sua portata era dell’ordine di 10m3/h, un valore che farebbe ridere oggi. Comunque centinaia di macchine atmosferiche di Newcomen erano già installate in Inghilterra quando nel 1759 James Watt, un tecnico riparatore presso l’università di Glasgow, riuscì ad ottenerne una rotta e a ripararla, concludendo che il progetto era perfettibile e che c’era un enorme spreco di calore.

I perfezionamenti di Watt arrivarono solo nel 1765, dopo un lungo lavoro. Si potrebbe semplificare dicendo che Watt introdusse due modifiche fondamentali: il condensatore esterno che eliminava la necessità di raffreddare ogni volta la parete calda e il regolatore centrifugo; è da notare che il regolatore centrifugo in se (un esempio di retroazione meccanica negativa) non è una invenzione di Watt perchè era stato già applicato nel regolare il flusso energetico nei mulini a vento, è una invenzione tardo medioevale.

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Una nota filosofica: la retroazione è il modo tecnico che corrisponde al ragionamento dialettico, che proprio in questo medesimo periodo si sviluppa nella filosofia tedesca ad opera dell’idealismo hegeliano: il mondo non come effetto di una causa ma come causa ed effetto di se stesso in un eterno sviluppo a spirale. Ed è anche il cuore della futura rivoluzione informatica.

Con i perfezionamenti di Watt la macchina a vapore divenne l’interprete di un meccanismo “a retroazione positiva”: più cresceva il suo uso nelle minere di carbone nelle varie fasi della lavorazione più cresceva l’estrazione di carbone e ne diminuiva il prezzo; più diminuiva il prezzo più cresceva il suo uso in una girandola autoalimentatesi che fu il cuore attivo della rivoluzione industriale. Qualche anno dopo sulla base della ampia esperienza maturata in tutto il mondo a livello industriale e tecnico il giovane Carnot scriverà poi il suo testo fondamentale sulla potenza motrice del fuoco e su quello che diventerà il secondo principio della termodinamica, e badate lo scriverà ben prima che il primo principio fosse chiaro (tanto è vero che Carnot era almeno in un primo momento un sostenitore della teoria del calorico).

Nel 1865 la riflessione sull’industria del carbone raggiunse l’apice con Jevons, uno dei maggiori economisti inglesi che raccogliendo ed estendendo le idee di Malthus scrisse un interessante libello: La questione Carbone

http://oilcrash.net/media/pdf/The_Coal_Question.pdf

Il sottotitolo , “An Inquiry Concerning the Progress of the Nation, and the Probable Exhaustion of Our Coal-Mines” esprimeva la preoccupazione circa la limitatezza della risorsa carbone che era al centro dello sviluppo inglese e della sua forza politica ed economica.

“Coal in truth stands not beside but entirely above all other commodities. It is the material energy of the country — the universal aid — the factor in everything we do. With coal almost any feat is possible or easy; without it we are thrown back into the laborious poverty of early times. With such facts familiarly before us, it can be no matter of surprise that year by year we make larger draughts upon a material of such myriad qualities — of such miraculous powers.”

“…new applications of coal are of an unlimited character. In the command of force, molecular and mechanical, we have the key to all the infinite varieties of change in place or kind of which nature is capable. No chemical or mechanical operation, perhaps, is quite impossible to us, and invention consists in discovering those which are useful and commercially practicable….”

In questo medesimo testo Jevons esprime anche il cosiddetto “paradosso”, ossia che la aumentata efficienza di uso del carbone o di qualunque altro bene non corrisponde ad una diminuzione del suo uso; al contrario proprio questa economicità lo spinge verso maggiori consumi; efficienza e riduzione dei consumi non sono sinonimi a causa del meccanismo del mercato.

Ma la cosa più importante è che in questo testo Jevons, come Malthus pur cogliendo l’esistenza di limiti fisici e se è per questo anche economici all’uso di certe risorse (che è vero) non vede che esistono anche meccanismi sia di incremento della produttività che di risorse alternative e di miglioramento tecnologico che possono cambiare la questione.

Si tratta di processi altamente non lineari; se Malthus pone uno sviluppo lineare delle risorse ed uno esponenziale della popolazione trovando un ovvio limite, che però viene negato dai successivi sviluppi tecnici dell’agricoltura, Jevons pone i due sviluppi come entrambi esponenziali; ciò però non elimina il problema dei limiti delle risorse ed è un punto di vista ancora a sua volta limitato; lo sviluppo tecnologico da una parte migliora l’efficienza dell’uso del carbone, ma soprattutto introduce metodi produttivi impensabili al tempo di Jevons.

Jevons ipotizza nel suo testo una crescita esponenziale illustrata dal grafico seguente:

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Al suo picco di produzione il carbone inglese nel 1913 raggiunse un valore di 290 milioni di ton/anno, parecchio meno (circa la metà) di quanto ipotizzato da Jevons; ciò fu dovuto a due motivi importanti: l’aumento di efficienza dell’uso del carbone e dall’altra l’introduzione di nuove fonti energetiche.

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La nave da battaglia Queen Elizabeth alimentata a olio combustibile, non fu la prima in assoluto, esistendo prima di essa navi ad alimentazione mista carbone/olio (la prima fu la Rotislav della Russia zarista).

Nel 1913 era primo Lord dell’ammiragliato, ossia ministro della Marina, Churchill; al colmo del suo potere e al picco del carbone l’impero britannico, cogliendo i limiti tecnologici del carbone e il cambiamento di registro del mercato mondiale con lo sviluppo rapidissimo degli USA, tramite Churchill decise di passare al petrolio per le sue navi da guerra e con questa scelta iniziò le guerre nel mondo per la nuova risorsa energetica: il petrolio, liquido, energeticamente più denso, più facile da trasportare ed usare. La Gran Bretagna sparigliò le carte firmando la Convenzione del petrolio Anglo-Persiano, gestito dalla Anglo-Iranian Oil Company, sotto il controllo del governo. Incredibilmente al picco del carbone la Gran Bretagna passò al petrolio. E il mondo ne fu rivoluzionato. (Meditate gente, meditate!)

 (continua).

Morte e vita del carbone

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 Giorgio Nebbia

La ruota smette di girare/il sole tramonta/con amarezza”.

Sono le prime righe di una poesia che lo scrittore inglese Ian Mcmillan ha scritto in occasione della chiusura, nei giorni scorsi, dell’ultima miniera sotterranea di carbone del Regno Unito, quella di Kellingley, nello Yorkshire, Inghilterra nord orientale. Finisce così un’era cominciata nel Medioevo quando si è scoperto che il carbone poteva sostituite il legname come fonte di calore, salvando così i boschi dalla distruzione. Il carbone è stato il motore della rivoluzione industriale in Inghilterra e poi in Germania, Francia e negli altri paesi europei e poi negli Stati Uniti.

In Inghilterra sono state fatte le principali scoperte che hanno spianato la strada al trionfo del carbone. Già nel Seicento si è visto che il carbone fossile, estratto dalle miniere, si prestava alla produzione di ferro e acciaio per trattamento del minerale molto meglio del carbone di legna, e nei primi anni del Settecento fu scoperto che risultati ancora migliori si potevano avere trasformando, per riscaldamento in camere di acciaio chiuse, il carbone fossile in carbone coke, più resistente alla pressione. Era così possibile costruire forni (gli altiforni) di maggiori dimensione e produrre ferro di migliore qualità e con minori costi. La chimica ha permesso poi di scoprire che i gas che si liberavano insieme al coke bruciavano con una fiamma luminosa; nei primi anni dell’Ottocento cominciava la diffusione delle lampade a gas e “la luce”, proprio quella alla cui celebrazione era stato dedicato l’anno che sta finendo, illuminava le strade, le case, le biblioteche, le fabbriche.

Miniera

Marcinelle, Le Bois du Cazier: un braccio delle miniere di carbon fossile

Una storia travagliata perché ben presto si è scoperto che la combustione del carbone era fonte di inquinamento, che l’estrazione del carbone dalle miniere sotterranee era accompagnata da crolli ed esplosioni e morti dei lavoratori, condannati ad una vita faticosa all’oscuro, in mezzo alle polveri. Le dure condizioni di lavoro e i miseri salari imposti dai primi spietati campioni del capitalismo spinsero i minatori a dar vita alle prime organizzazioni sindacali, a imparare parole come sciopero e lotte per nuovi diritti e dignità. Poche merci come il carbone hanno stimolato gli scrittori nella denuncia delle miserevoli, dolorose e pericolose condizioni di lavoro. Il libro “Il re carbone” (1917) del socialista americano Upton Sinclair (1878-1968) e i due romanzi “Le stelle stanno a guardare” (1935) e “La cittadella” (1937) del medico inglese Archibald Cronin (1896-1981) stimolarono le autorità per un maggior rigore nel controllo della sicurezza dei lavoratori delle miniere di carbone.

L’uso del carbone provocava la liberazione di polveri che si rivelarono mortali; l’esistenza degli idrocarburi aromatici policiclici cancerogeni fu scoperta cercando le cause del tumore che si manifestava negli operai delle cokerie e negli spazzacamini che venivano a contato con la fuliggine. D’altra parte il lavoro nelle miniere assicurava un salario alle famiglie più povere che lasciavano i campi alla ricerca di meno misere condizioni di vita. In questo mondo di contraddizioni il carbone continuava il suo cammino trionfale, estratto in quantità sempre maggiori al punto che l’economista inglese William Stanley Jevons (1835-1882) nel 1865 scrisse il libro “Il problema del carbone”, affermando che se fosse continuato lo sfruttamento delle miniere inglesi un giorno le riserve di carbone si sarebbero esaurite.

miniera

Le scoperte di altri giacimenti, a profondità sempre maggiori, ha permesso all’Inghilterra di continuare a estrarre carbone fino ad un picco di produzione di 290 milioni di tonnellate all’anno nel 1913. A partire dal 1950 comincia il declino del carbone inglese ed europeo non per l’esaurimento delle riserve ma per la comparsa di un invadente e aggressivo concorrente come fonte di energia, il petrolio. Fra le cause del declino del carbone c’è anche la difficoltà di trasporto; essendo un combustibile solido il carbone deve essere caricato su navi e treni carbone in maniera scomoda e costosa, mentre il petrolio che è un liquido e, ancora di più poi, il gas naturale, appunto un gas, possono essere trasportati mediante condotte o navi in modo molto meno costoso.

Benché l’Unione Europea sia nata nel 1950 come Comunità del carbone e dell’acciaio, il carbone europeo ha subito, nella seconda metà del Novecento, un continuo declino; le ferree leggi del libero mercato hanno portato alla progressiva chiusura delle miniere sotterranee in Belgio, Francia, Germania; in Inghilterra le prime drastiche chiusure si ebbero nel 1984 con il governo conservatore e l’ultima chiusura è delle settimane scorse. Una storia piena di luci e di ombre e non fa meraviglia che gli ultimi minatori abbiano salutato con malinconia la perdita del posto di lavoro che non era solo un salario, ma anche l’orgoglio di aver fatto la storia del mondo contemporaneo.

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Il carbone comunque non è scomparso dalla scena delle fonti di energia, con i suoi otto miliardi di tonnellate estratti nel mondo, quasi la metà in Cina, seguita da Stati Uniti, India, Australia, e tanti altri paesi che sul carbone basano il loro impetuoso successo economico; la Germania estrae carbone da miniere a cielo aperto. Le riserve di carbone e lignite nel mondo ammontano a circa mille miliardi di tonnellate; dal carbone dipende ancora gran parte della produzione di acciaio, di elettricità, di prodotti chimici. Con tutti i suoi limiti per motivi ambientali, il re non è morto.

Questo articolo è comparso anche su

La Gazzetta del Mezzogiorno, martedì 22 dicembre 2015

http://www.eddyburg.it/2015/12/in-morte-della-miniera.html