Custodire il pianeta Terra nel tempo dell

Custodire il Pianeta nel tempo
dell’Antropocene
Vincenzo Balzani
Università di Bologna, Accademia dei Lincei
[email protected]
I Lincei per la Scuola
Lezioni di Geologia e Ambiente
12 ottobre 2016
La nascita dell’universo e la storia del mondo
15 miliardi di anni fa
muro di
Planck
?
Energia
Il giorno
senza
ieri
L’uomo
200.000 anni
Terra
4,5 miliardi di anni
10-43 s
Materia
Vita
Uomo
la vita sulla Terra:
3,5 miliardi di anni
Scala dei tempi geologici
Terra
vita
uomo
Cenozoico (era): 65 milioni di anni
Quaternario (periodo): 2,5 milioni di anni
Homo Sapiens Sapiens: 200.000 anni
Olocene (epoca attuale): da 11.000 anni a tutt’oggi
Civiltà umana: 10.000 anni
Paul J. Crutzen, Premio
Nobel in Chimica, 1995
It seems appropriate to assign the
term Antropocene to the present,
in many ways human-dominated
geological epoch
Nature, 2002, 215, 23
Quando è iniziato l’Antropocene?
- Con l’olocene (da quando è iniziata la civiltà
umana)
- Alla fine del 1700 (dalla presenza di CO2 nei
ghiacci polari di quell’epoca)
- Verso la metà dell’1800 (massiccio uso del
carbone)
- All’inizio del 1900 (petrolio)
- nel 1950 (energia nucleare)
energia
scienza e
tecnologia
Agricoltura meccanizzata
Allevamento intensivo di bestiame
Est coast USA
at night
L’uomo sulla Luna, 1969
increasing rate of change in human activity
Ambio, 2011, 40, 739.
Global-scale changes in the Earth System
Ambio, 2011, 40, 739.
Eaarth: Making a Life on a Tough New Planet
Bill McKibben
Miniera di rame
Effetto serra
danni al clima e all’ambiente
Inquinamento
danni alla salute
La valle Padana immersa nello smog.
30 ottobre 2014
Lo smog a Pechino
Alluvioni in Italia
La scienza e la tecnica hanno fatto vincere
all’uomo molte battaglie contro la natura,
ma ora rischiano di farci perdere la guerra.
Zygmunt Bauman
Di fronte al deterioramento globale dell’ambiente, voglio
rivolgermi a ogni persona che abita questo pianeta (3).
Ciò che sta accadendo ci pone di fronte all’urgenza di
procedere in una coraggiosa rivoluzione culturale (114).
“ ... è lo smisurato potere che ci siamo
dati, su noi stessi e sull’ambiente, sono
le immani dimensioni causali di questo
potere ad imporci di sapere che cosa
stiamo facendo e di scegliere in quale
direzione vogliamo inoltrarci”.
Hans Jonas
Tecnologia e responsabilità
Se vuoi capire bene una cosa
importante, prima di tutto
devi guardarla
da lontano
Italo Calvino
Questo è la Terra,
la nostra casa comune
Foto scattata
dalla sonda
Cassini--Juygens,
Cassini
quando si trovava
presso gli anelli
di Saturno.
Earthrise
Moon
“We came all this way to explore the moon,
and the most important thing is that
we discovered the Earth”
L’astronave Terra
Nell’epoca dell’antropocene
non siamo più
passeggeri passivi
con l’energia, la scienza
e la tecnologia dominiamo la
Natura, abbiamo cambiato il
volto della Terra
siamo nella cabina di
comando
La responsabilità è nostra:
dobbiamo custodire il pianeta
L’astronave Terra
Nell’epoca dell’antropocene
non siamo più
passeggeri passivi
con l’energia, la scienza
e la tecnologia dominiamo la
Natura, abbiamo cambiato il
volto della Terra
siamo nella cabina di
comando
La responsabilità è nostra:
dobbiamo custodire il pianeta
L’astronave Terra
“passeggeri”: 7,3 miliardi
che diventeranno
8 miliardi nel 2025
l‘aumento è di
75 milioni all’ anno
ogni minuto nascono:
57 africani, 32 cinesi, 29 indiani
ogni minuto
nascono 57 africani
Nigeria
2015 : 184 milioni di abitanti
2050: 400 milioni di abitanti
Problema risorse
L’unica risorsa proveniente dall’esterno
su cui possiamo contare è la luce del sole
Tutte le altre risorse dobbiamo trovarle
qui sul nostro pianeta, la Terra
La Terra ha dimensioni “finite”
Pertanto, le risorse della Terra sono
limitate
L’idea di una crescita infinita, che tanto entusiasma gli economisti, è
basata sul falso presupposto che esiste una quantità illimitata di risorse
(106).
Per vivere ci voglio risorse
cibo
casa
trasporti
industrie
comunicazioni
…
Energia
L’energia è la risorsa più importante
Senza energia non si può fare nulla
Energia “nascosta”
Per fabbricare un PC
occorrono 1700 Kg di materiali
vari, di cui 240 Kg di petrolio
(energia)
Esso consuma 3/4
dell’energia del suo ciclo di
vita prima ancora di essere
acceso
Energia “nascosta”
Per “fare” una mucca di
5 quintali sono
necessari 6 barili (circa
1000 litri) di petrolio
National Geographic
Per “fare” 1 kg di carne
di vitello si consumano
“a monte”
7 litri di petrolio
Consumo di energia nella storia dell’uomo
Nel 2015 il mondo ha consumato
ogni secondo:
250 ton di carbone
1000 barili di petrolio
105.000 metri cubi di gas
60
Consumo di energia
50
Nel 1914 al mondo si consumavano
32 ton di carbone ogni secondo
40
?
30
carbone
rivoluzione industriale
20
10
legno
0
-3000
Egitto
Grecia
-2000
-1000
anni
Roma
0
Inizio era
cristiana
1000
2000
antropocene
3000
4000
I combustibili fossili sono in via
di esaurimento
totale
Produzione petrolifera in Norvegia
(suddivisione in base ai tipi)
Si raschia il terreno contenente
sabbie bituminose poi si
lavorano queste sabbie per
ottenere petrolio.
Grande consumo di acqua e
distruzione del territorio
Petrolio non-convenzionale
Si perforano migliaia di pozzi
orizzontali e si iniettano nel terreno
acqua e sostanze chimiche sotto
pressione; a volte si usano anche
cariche di dinamite.
Inquinamento delle falde acquifere,
emissione di metano nell’atmosfera,
possibile induzione di terremoti.
Gas non-convenzionale
Produrre energia utile costa energia
10 : 1
Petrolio convenzionale
5:1
2:1
Petrolio non-convenzionale
Petrolio in acque profonde
EROI : Energy Return On Investment
(energia ricavata : energia spesa)
Inquinamento dall’uso dei
combustibili fossili
La valle Padana immersa nello
smog. 30 ottobre 2014
Mappa delle polveri sottili
danni alla salute
Lo smog a Pechino
Greenhouse effect
Climate changes
I combustibili fossili devono essere sostituiti senza indugio.
La politica e l’industria rispondono con lentezza, lontane
dall’essere all’altezza delle sfide. (165)
Consumo di energia nella storia dell’uomo
Nel 2015 il mondo ha consumato
ogni secondo:
250 ton di carbone
1000 barili di petrolio
105.000 metri cubi di gas
60
I combustibili fossili si
stanno esaurendo.
Consumo di energia
50
L’uso dei combustibili
fossili causa danni alla
salute e all’ambiente.
Nel 1914 al mondo si consumavano
32 ton di carbone ogni secondo
40
?
30
20
10
E’ necessario
consumarne meno
carbone
rivoluzione industriale
E’ necessario
sviluppare forme di
energia alternative
legno
0
-3000
Egitto
Grecia
-2000
-1000
anni
Roma
0
Gesù
1000
2000
3000
antropocene
4000
La grande speranza
Entro pochi anni
l’energia sarà
disponibile gratuitamente,
come l’aria.
J. von Neuman, 1956
Centrale nucleare
Energia nucleare
Non è economicamente conveniente
Produce scorie radioattive
Le centrali sono difficili da smantellare
Ha un alto grado di pericolosità
Favorisce la proliferazione di armi nucleari
Complica le relazioni fra gli Stati
Aumenta la disuguaglianza fra le nazioni
Requisiti richiesti alla fonte energetica necessaria
per custodire la casa comune
- abbondante
- inesauribile
- ben distribuita
- non pericolosa per l’uomo e per il pianeta (né
oggi, né in futuro)
- capace di:
favorire lo sviluppo economico
colmare le disuguaglianze
favorire la pace
L’astronave Terra
- La Terra riceve dal Sole in 1 ora una quantità di energia
pari a quella che l’umanità consuma in 1 anno!
- Il Sole brillerà per 4,5 miliardi di anni!
- L’energia solare è ben distribuita su tutta la Terra.
Requisiti richiesti alla fonte energetica necessaria
per custodire la casa comune
- abbondante
- inesauribile
- ben distribuita
- non pericolosa per l’uomo e per il pianeta (né
oggi, né in futuro)
- capace di:
favorire lo sviluppo economico
colmare le disuguaglianze
favorire la pace
Fino ad oggi lo sviluppo della civiltà si è basato sul
fuoco generato prima dal legno e poi
dai combustibili fossili.
Nel futuro, lo sviluppo delle civiltà sarà alimentato
da un nuovo fuoco, l’energia solare e le altre
forme di energia ad essa collegate
Il fuoco vecchio si otteneva scavando
Il nuovo fuoco scende dall’alto
Il fuoco vecchio si sta esaurendo
Il nuovo fuoco non finirà mai
Il fuoco vecchio era locale
Il nuovo fuoco è dappertutto
Il fuoco vecchio era inquinante
Il nuovo fuoco non lo è
La transizione dai combustibili fossili alla
energia solare creerà un’economia più forte e
un ambiente più sano
Energia che tutti usiamo tutti i giorni
(energia di uso “finale”)
combustibili
Energie
solare
(rinnovabili)
elettricità
calore
Bisogna convertire le energie rinnovabili in
energia per uso “finale”
Energia idroelettrica
Su scala mondiale, copre il 6,6% dell’energia primaria e il 16% dei consumi
di energia elettrica
Acqua calda solare
3 m2 per
famiglia
- Potenza installata nel mondo: 406 GWth (65% in Cina)
- Collettori installati: in Austria: 512 m2/1000 abitanti
in Italia:
34 m2/1000 abitanti
Industrial conversion of sunlight into heat
GW
Fotovoltaico
70
2015 nel mondo: 230 GW.
Energia generata pari
a 40 centrali nucleari
60
50
40
30
20
In Italia, la potenza fotovoltaica installata genera il
10% dell’energia elettrica), equivalente a quella di
due centrali nucleari.
10
0
1996
1998
2000
2002
2004
Anni
2006
2008
2010
Fotovoltaico in Africa
Impianto fotovoltaico in Ruanda
Costruito in meno di 5 mesi, ha una potenza di 8,5 MW, genera
energia per 15.000 case e ha creato 350 posti di lavoro
Energia eolica
GW
250
2015 : 432 GW;
energia generata pari
a circa 120 reattori nucleari
200
150
100
50
L’energia eolica fornisce elettricità
a prezzi più vantaggiosi rispetto
ai combustibili fossili
0
1996
1998
2000
2002
2004
Anni
2006
2008
2010
elettricità
Idrogeno
combustibili
calore
Elettrolisi dell’acqua
2 H2O + energia
Idrogeno: solar fuel
2 H2 + O2
100% Clean and Renewable Wind, Water, and
Sunlight All-Sector Energy roadmaps for 139
Countries of the World
Mark Z. Jacobson (e altri 24 scienziati)
Universities of Stanford, Berkeley, and Berlin
Per ciascuno di 139 paesi del mondo,
presenta un piano che permette di soddisfare
al 100% i bisogni energetici, in tutti i settori,
usando l’energia pulita e rinnovabile
del vento, dell’acqua e della luce solare.
Riduzione di produzione di energia
dovuta alla maggiore
efficienza dell’energia elettrica
fossili
(nucleare)
energie rinnovabili:
eolico
fotovoltaico
idroelettrico
La transizione energetica:
dai combustibili fossili alle energie rinnovabili
energie rinnovabili
sole, vento, acqua
energia per usi finali
calore, elettricità
combustibili
dispositivi, congegni, apparati
(celle FV, pale eoliche, dighe, fuel cells ecc.)
metalli e altri materiali
che si trovano sulla Terra
Limiti delle risorse
Nel 1990 l’umanità estraeva dalla Terra
50 miliardi di tonnellate di materie prime all’anno.
Nel 2015: 70 miliardi di tonnellate di materie prime all’anno.
(27 kg per persona al giorno!)
Metalli e altre risorse minerarie
materiali per costruire congegni e dispositivi per
convertire ed utilizzare le energie rinnovabili
Tavola periodica
(gli elementi di cui è fatta la Terra)
Li: batterie
Pt, Ir, Rh,
Co, ecc:
catalizzatori;
pannelli FV, ..
Terre rare
La: batterie
Dy: motori ibridi
Nd: magneti permanenti
Eu, In, Te: celle fotovoltaiche
La quantità di certi elementi sulla Terra è limitata, per cui
bisognerà risparmiare e riciclare
La miniera che abbiamo in tasca
nelle discariche giapponesi si trovano:
- 6.800 tonnellate di oro,
- 60.000 tonnellate di argento
- 1.500 tonnellate di indio (15% delle riserve mondiali)
Electricity-based transportation
Co-elettrolisi di acqua e anidride carbonica
La transizione energetica:
dai combustibili fossili alle energie rinnovabili
100% Clean and Renewable Wind, Water, and
Sunlight All-Sector Energy roadmaps for 139
Countries of the World
Mark Z. Jacobson (e altri 24 scienziati)
Universities of Stanford, Berkeley, and Berlin
Per ciascuno di 139 paesi del mondo,
presenta un piano che permette di soddisfare
al 100% i bisogni energetici, in tutti i settori,
usando l’energia pulita e rinnovabile
del vento, dell’acqua e della luce solare.
Riduzione di produzione di energia
dovuta alla maggiore
efficienza dell’energia elettrica
fossili
(nucleare)
energie rinnovabili:
eolico
fotovoltaico
idroelettrico
La transizione energetica:
dai combustibili fossili alle energie rinnovabili
Problema risorse
L’unica risorsa proveniente dall’esterno
su cui possiamo contare è la luce del sole
Tutte le altre risorse dobbiamo trovarle
qui sul nostro pianeta, la Terra
La Terra ha dimensioni “finite”
Pertanto, le risorse della Terra sono
limitate
L’idea di una crescita infinita, che tanto entusiasma gli economisti, è
basata sul falso presupposto che esiste una quantità illimitata di risorse
(106).
Economia Lineare
le risorse naturali
sono “infinite”
risorse
naturali
i rifiuti vengono
“eliminati”
rifiuti
estrarre
usare
gettare
Energia ottenuta da combustibili fossili
crisi energetica - cambiamenti climatici –
degradazione del pianeta- inquinamento –
disoccupazione
Le risorse sono limitate ed è limitato anche
lo spazio in cui mettere i rifiuti
energie rinnovabili
materie prime
energie rinnovabili
Economia
circolare
energie rinnovabili
“The transition to an economy based
on efficiency and renewables will allow us
to decouple economic growth from resource consumption
and to create a cleaner, fairer and more sustainable world
Four “rules” for suceeding in this new economy:
- Waste is an opportunity
- Sell the service, not the product
- Bits are global, atoms are local
- If in doubt, looks at nature
Attualmente viviamo nella cosiddetta
“civiltà” dell’usa e getta
La nostra economia è basata sul continuo
aumento dei consumi, ma un pianeta “finito”
non può sostenere un’espansione senza limiti
The MIT press
Tre verità scomode
- Dobbiamo vivere tutti assieme
sull’astronave Terra; dobbiamo
custodirla bene.
- Le risorse disponibili sono limitate;
dobbiamo usarle con cura, riusarle e riciclarle
- Le risorse debbono essere distribuite in modo più equo
fra tutti i passeggeri.
Una realtà rassicurante
- Il sole continuerà a mandarci energia per 4 miliardi
di anni
Agisci sempre
come se le tue azioni
facessero la differenza.
La fanno.
William James
www.energiaperlitalia.it
Al Presidente del Consiglio dei Ministri, Matteo Renzi
e, p.c.,
al Ministro dello Sviluppo Economico, Federica Guidi
al
Ministro dell’Ambiente e, Gianluca Galletti
al Ministro
dell’Economia e Finanze, Pietro Carlo Padoan
al Ministro della
Salute, Beatrice Lorenzin
al Ministro dell’Istruzione e Università,
Stefania Giannini
Lettera Aperta
La Strategia Energetica Nazionale
Caro Presidente,
siamo un gruppo di docenti e ricercatori dell’Università e dei Centri
di ricerca di Bologna. In virtù della conoscenza acquisita con i nostri
studi e la quotidiana consultazione della letteratura scientifica
internazionale, sentiamo il dovere di esprimere la nostra opinione sulla
crisi energetica e sul modo di uscirne.
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