martedì, gennaio 12, 2010

Fungibile: ecco perché l'energia non si esaurirà mai


Gli "assegnini" che andavano di moda negli anni '70 per risolvere il problema della scarsità di spiccioli. Magari si potesse fare lo stesso per la scarsità di petrolio! Foto da http://www.toninocarbone.it/



Fra i tanti strani e astrusi concetti che si trovano nei testi di economia una è la "fungibilità." Un bene si dice "fungibile" quando può essere scambiato con un altro bene completamente equivalente. La definizione si applica, per esempio, agli scambi di banconote: non importa che io abbia in tasca pezzi da 50 o da 10. Cinque pezzi da 10 sono intercambiabili con un pezzo da 50, oppure con venti pezzi da cinque - non cambia niente.

Un curioso esempio di fungibilità monetaria si verificò in Italia negli anni '70 quando ci fu una carenza di monete spicciole. Le monetine da 50 e 100 lire erano quasi sparite e, come conseguenza, le banche si misero a emettere "assegnini" da poche centinaia di lire che servivano per dare i resti nei negozi. Non solo le banche si misero in questa attività, ma un po' chiunque poteva "battere moneta" distribuendo assegnini a suo nome. La cosa durò qualche anno a dimostrazione, in effetti, della fungibilità della carta moneta.

Fin qui, la storia è talmente ovvia da sembrare banale; è in effetti lo è. Ma, quando si è cominciato a parlare di picco del petrolio, qualche economista ha detto che non c'è ragione di preoccuparsi, dato che il petrolio è "fungibile". Ovvero, se finisce il petrolio, non c'è problema dato che lo possiamo sostituire con altre cose.

Questa cosa della fungibilità del petrolio è sostanzialmente una fesseria, perlomeno così come è stata presentata; ovvero che non c'è niente da preoccuparsi. Se ci manca il petrolio, non c'è niente che lo possa sostituire automaticamente. Non esiste un combustibile altrettanto pratico, abbondante, versatile e a basso prezzo. Il petrolio non è come la moneta, non lo si può sostituire stampando assegnini.

Ma, su una cosa, gli economisti hanno ragione. L'energia è fungibile.

Un chilowattora è un chilowattora e quando attaccate la spina del phon o del carica-telefonino non sapete, e non vi interessa sapere, se arriva dal nucleare francese, da una centrale a carbone, oppure da un impianto rinnovabile. Ma, attenzione, se l'energia è fungibile questo vuol dire che è sostituibile ma non che è facilmente sostituibile. Per rimpiazzare gli spiccioli mancanti, è bastato stampare degli assegnini ma, se manca il combustibile per le centrali elettriche, una centrale a energia rinnovabile non si può stampare in un giorno.

Però, la faccenda della sostituibilità - o fungibilità - rimane fondamentale. Quello che si esaurisce gradualmente non è l'energia, semmai è il petrolio. Ma del petrolio ne possiamo fare a meno sostituendolo con altre cose. Magari ci saranno tempi difficili nel prossimo futuro, ma prima o poi ci si deve arrivare. L'energia non si esaurirà mai.

Ora, a questo punto c'è un problema interessante. Oltre all'energia, sono fungibili anche le altre materie prime?

Secondo alcuni, tutto è fungibile, tutto è sostituibile. C'è addirittura un "principio dell'infinita sostituibilità" che fu proposto da Goeller e Weinberg nel 1976 (*). Il loro articolo è stato molto citato ma, detto francamente, è una discreta scemenza. Da alcuni esempi di materie prime che sono state effettivamente sostituite, saltare a un principio universale di infinita sostituibilità è veramente una cosa un po' troppo ardita.

La questione è complessa e non si risolve in tre parole e neppure, tantomeno, con principi altisonanti. In sostanza, quasi tutte le materie prime minerali che utilizziamo vengono riciclate soltanto in parte. In parte, invece, vengono disperse nell'ambiente: pensate per esempio al rame spruzzato come insetticida o che sparisce come polver fine nello sfregamento dei conduttori. Queste polveri disperse nell'ambiente non sono più recuperabili e le miniere da cui le abbiamo estratte non si riformeranno se non in centinaia di migliaia o milioni di anni. In pratica, sono perse per sempre. Quindi, di certe materie prime o impariamo a riciclarle meglio, oppure dobbiamo imparare a farne a meno - ovvero a sostituirle con altre cose.

Ci sono tantissime materie prime; alcune facilmente sostituibili, altre molto meno, altre per niente o quasi. Ci sono dei casi dove è proprio impossibile: pensate ai fosfati come fertilizzanti. Per sostituirli dovete come minimo riprogettare la struttura delle catene peptidiche che formano le proteine di tutta l'ecosfera. Cosa non proprio facilina, direi.

Per altri casi, forse non proprio impossibile, ma è molto, molto difficile. Pensate al platino come catalizzatore per le marmitte catalitiche, all'indio per gli schermi LCD, al gallio per le lampade LED, solo per citarne alcuni. Magari ci sono dei modi per sostituirli, ma sono decenni che ci si prova e non ci siamo riusciti. Oppure, pensate alla complessità di un circuito MOS che contiene tantalio, tungsteno, oro, rame e chissà che altro. Si può fare a meno di questi elementi? Forse, ma non è ovvio che l'arnese possa funzionare altrettanto bene senza.

Anche nei casi in cui la sostituzione sembra abbastanza facile, le cose non sono tanto ovvie. Pensate al rame - in teoria lo si potrebbe sostituire con l'alluminio che è un discreto conduttore e costa anche meno. Nella pratica, bisognerebbe rifare mezzo mondo; fra i tantissimi problemi, solo un esempio: L'alluminio, a differenza del rame, è infiammabile quando si scalda e questo porta a dover riprogettare tutte le applicazioni per tenerne conto.

Insomma, il problema delle materie prime è più grave di quello dell'energia. L'energia è fungibile - se finiamo il petrolio, possiamo sempre ottenere energia dalle rinnovabili e quella non si esaurirà mai. Ma molte materie prime non sono fungibili. Oggi stiamo molto più attenti di una volta a non sprecare energia, ma dovremmo stare altrettanto - e più - attenti a non sprecare le materie prime. Una volta disperse nell'ambiente in forme non recuperabili, non le potremo ristampare come se fossero assegnini.


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* Goeller, H.E. Weinberg, (1976)"The Age of Substitutability" The American Economic Review, Vol. 68, No. 6. pp. 1-11.

9 commenti:

fabio ha detto...

I fosfati saranno un grave problema per l'agricoltura in tempi decisamente brevi. Ovviamente la sovrappopolazione è ancora un tabù o quasi.

Bricke ha detto...

Già, il ferro poi con cosa lo sostituiamo?

Devo "eccepire" solo su un passaggio: "on sapete, e non vi interessa sapere, se arriva dal nucleare francese, da una centrale a carbone, oppure da un impianto rinnovabile."

Io ho cambiato fornitore di energia elettrica scegliendone uno che per ogni kwh che consumo immette in rete un kwh di energia prodotto da fonti rinnovabili, il tutto sfruttando i "certificati verdi". A me quindi interessa sapere da dove viene l'energia quando accendo il phon. :)

MaRaNtZ ha detto...

Sarebbe possibile ipotizzare una versione molecolare del secondo principio della termodinamica (entropia non decrescente) che interessasse i materiali anzichè il calore e il lavoro ?

Analogamente alla impossibilità di far passare calore da un corpo freddo a un corpo caldo senza compiere lavoro, fino ad arrivare alla morte termica di un sistema isolato...

... si può ipotizzare un principio della impossibilità di riutilizzo completo del materiale quando viene disperso e mescolato nell'ambiente, arrivando alla morte fisica di un sistema per "rimescolamento" irreversibile dei suoi componenti.

Non saprei come meglio riformularlo, ma vedendo il fatto dal punto di vista termodinamico, è improbabile che i pezzi di una teiera riescano a riformare la teiera senza lavoro, indipendentemente dal "materiale" di cui è fatta. Quindi il problema non è tanto sostituire il materiale, ma evitare che si disperda nell'ambiente in maniera irreversibile. Ergo, ci può essere sostituibilità solo se c'è anche reversibilità (e mancanza di spreco).

Forse sto vaneggiando, boh... fatto stà che proveremo il bisogno di non sprecare ben prima della paura di vedere completamente esauriti i minerali estrattivi.

fausto ha detto...

Nessun vaneggiamento: l'entropia di mescolamento esiste. Ed è anche possibile calcolare quanta energia occorre per estrarre il materiale cercato dal materiale sterile. Si ottengono valori minimi ipotetici, non avvicinabili nella pratica. I valori si possono derivare da quelli per i sistemi materiali prima e dopo il mescolamento.

Un caso ormai leggendario è quello dell'uranio dall'acqua marina: i calcoli teorici eseguiti ipotizzando, ad es, osmosi inverse danno valori di richiesta energetica bassi. Nella realtà, la spesa è molto più grande.

mirco ha detto...

Capisco l'accezione con cui usi la parola "fungibilità" per l'energia e nulla ho ovviamente da eccepire.
Mi preoccupa un pò invece la frase "L'energia non si esaurirà mai."
In effetti anche questa affermazione è indiscutibile ma a una lettura non informata o superficiale potrebbe suggerire che allora non ci si deve preoccupare di nulla.
E' vero che poco prima è ben chiarita la fesseria della fungibilità del petrolio, ma anche in quest'occasione - a scanso di equivochi - avrei preferito leggere che l'energia, in senso lato, non si esaurirà mai ma tra non molto non potremo più disporre di quella ad alta intensità delle fonti fossili e nucleare. E, conseguentemente, dovremo acconciare strutture produttive e organizzazioni sociali adeguate a energia a bassa intensità, piuttosto diluita nello spazio e nel tempo.

Frank Galvagno ha detto...

Concordo con Mirco.

L'espressione di Ugo "L'energia non si esaurirà mai" per un lettore senza formazione scientifica potrebbe far sì che smetta di leggere l'articolo e, senza la benchè apprensione, vada a comprare un SUV a rate e ci faccia su 30.000 km/anno :-)

Dire che l'energia è fungibile equivale a menzionare il 1° pricipio della termodinamica. L'energia si trasforma.

Naturalmente, si spera che il lettore medio si legga tutto l'articolo. Con "se manca il combustibile per le centrali elettriche, una centrale a energia rinnovabile non si può stampare in un giorno" si introduce il fattore tempo, che è quello che interviene nel 2° principio. Le trasformazioni energetiche hanno tutte rendimenti, e nel tempo l'energia tente a passare da forme nobili a forme meno nobili.
Se non riusciammo ad implementare IN TEMPO un reseau rinnovabile adeguato, l'enorme quantità di energia rinnovabile non sarà intercettata in quantità sufficiente da mantenere le strutture fondamentali del mondo di oggi; a maggior ragione, non riusciremo a garantire l'automantenimento di tale (tentata) infrastruttura, per cui seguirà un penoso collasso dei sistemi, con accaparramenti di ciò che resta e lascio immaginare cos'altro.

La reseau rinnovabile sarà anche condizione necessaria ma non sufficiente per abbordare il problema dei problemi citato da Ugo: la dispersione dei minerali (fosfati, metalli rari, ma anche non metalli come Fluoro etc)

bon courage a tutti noi

di Ugo Bardi ha detto...

x Marantz

Caro Paolo, in sostanza hai espresso qualcosa che Georgescu-Roegen aveva già detto anni fa. Lui aveva pensato a un "quarto principio della termodinamica" basato sulla non completa riciclabilità delle materie prime. Lui l'aveva messa un po' troppo forte, francamente. A mio parere bastano i tre principi che abbiamo; che però vanno conditi con la trattazione di Prigogine dei sistemi termodinamici irreversibili. Arrivati in fondo, si vede che in un sistema a flusso tutto è riciclabile, in linea di principio. Però, nel caso dei minerali comuni, ci vuole qualche milione di anni.....

di Ugo Bardi ha detto...

x Bricke. Hai ragione a dire che alcuni di noi ci fanno caso all'energia che usano. Diciamo che la mia frase andrebbe cambiata con un "disqualifier" tipo "nella maggior parte dei casi" oppure "di solito" a precedere il "non ci interessa". Attenzione, però, che molto spesso queste cose dell' "elettricità verde" sono degli imbrogli. Non so se è il caso del tuo fornitore, ma spesso ti fanno pagare di più per un semplice trucco contabile che fa si che se tu consumi elettricità pulita, qualcun altro usa energia più sporca.

di Ugo Bardi ha detto...

Ragazzi - dire che l'energia è abbondante è una cosa fondamentale che va detta in modo chiaro e esplicito per due motivi. Il primo è che l'energia è veramente abbondante, il secondo è che bisogna fare delle proposte positive alla gente. Non si va in nessun posto continuando a raccontargli che devono risparmiare e fare sacrifici quando lo sanno già benissimo che devono risparmiare e i sacrifici li stanno già facendo. Allora, bisogna dargli una speranza. E la speranza ce l'abbiamo - l'energia c'è, basta andarsela a prendere.