domenica, novembre 20, 2011

Petrolio e complessità (quasi una recensione)



Scritto da Luca Pardi

A well from the hell (un pozzo dall'inferno). Con queste parole una delle undici vittime dell'esplosione del 20 aprile 2010, definiva il pozzo della piattaforma petrolifera Deepwater Horizon (fig1) nel Golfo del Messico. Un oggetto costato 1 miliardo di dollari il cui uso gravava la British Petroleum per 500.000 dollari al giorno


Drilling Down, un libro scritto da Joseph A. Tainter e Tadeusz W. Patzek riporta anche alcuni passi delle deposizioni alla commissione di inchiesta federale sull'incidente. La moglie di Shane Roshto, questo è il nome del giovane di 22 anni il cui corpo non è mai stato ritrovato, continua affermando che suo marito diceva anche: “Madre Natura non vuole essere trivellata quì”. Può sembrare la solita ingenua personificazione della Natura, buona o matrigna, ma in realtà rende il senso della difficoltà estrema che incontrano gli uomini impegnati nell'impresa di estrarre petrolio da giacimenti off shore, per raggiungere i quali si deve operare a migliaia di metri sotto il livello del mare e a migliaia di metri nella roccia. Come si dice: in ambiente ostile. Un'impresa che, secondo gli autori di Drilling Down, supera in difficoltà le imprese di esplorazione spaziale.


La storia dell'incidente e del susseguente disastro ecologico del Golfo del Messico è il simbolo della fine del petrolio facile ed è un evento paradigmatico della legge dei ritorni marginali decrescenti della complessità. Tainter e Patzek forniscono una descrizione dettagliata del pozzo della British Petroleum denominato Macondo, trivellato in mare aperto a 130 miglia a sud est di New Orleans a circa 1600 metri di profondità per andare a succhiare idrocarburi in un giacimento a migliaia di metri sotto le rocce del fondo del mare, e, partendo da questo, mostrano come la questione petrolifera rientri nel generale processo di complessificazione della nostra società che rimanda appunto alla legge di Tainter.

Ugo Bardi ha parlato più volte di complessità e, proprio in relazione alla legge di Tainter, ha proposto un semplice modello che ne offre un'interpretazione fisica (leggi qui).

Nelle parole di Tainter la complessità di un sistema, che può essere un'intera civiltà come una sua parte: le sue infrastrutture industriali, l'infrastruttura dei trasporti, il sistema della ricerca scientifica, o le istituzioni politiche e sociali, è caratterizzata da due componenti: la differenziazione strutturale (il numero di parti e i tipi di parti che la compongono) e l'organizzazione (cioè il modo di far funzionare quelle parti in modo efficace). La crescita della complessità è una modalità di soluzione dei problemi, dei quali in questo mondo c'è sempre abbondanza, che viene adottato ad un certo costo energetico. Infatti in ultima analisi il costo della complessità è riducibile ad un costo energetico

Il grafico che descrive questa evoluzione dei sistemi è una tipica curva che riporta i Benefici in funzione del Costo cumulativo come quella riportata in Figura in blu. Il livello di complessità aumenta nel tempo insieme al costo cumulativo del processo di complessificazione. In una curva come questa si possono individuare tre punti critici e tre regimi distinti. Quando il processo di complessificazione inizia la curva blu è concava, ciò significa che la sua tangente in ogni punto giace in ciascun punto al di sotto della curva stessa, in queste condizioni il beneficio per unità di costo (o per aumento unitario del livello di complessità) è crescente. Tale grandezza, al limite di costo tendente a zero, in Analisi matematica, si definisce derivata prima della funzione che descrive la curva, e la derivata della curva blu è la curva in rosso, e corrisponde anche al famoso Ritorno Marginale secondo cui è definita la legge di Tainter. Il primo punto critico si incontra quando la derivata raggiunge il suo massimo in corrispondenza dei valori C1, B1. Quest'ultimo è un punto di flesso della curva blu, da questo punto in poi la curva è convessa e la tangente alla curva giace in ciascun punto al di sopra della curva stessa e la sua derivata prima è decrescente. Cioè è dal livello di costi cumulativi (o di livello di complessità) C1, che si comincia ad osservare la diminuzione dei benefici per unità di costo o cioè i citati ritorni marginali decrescenti. Qui si innesta il secondo regime. La derivata continua scendere (curva rossa) finché nel punto (C2, B2) essa si annulla in corrispondenza del massimo della curva blu. Da qui in poi la derivata è negativa, cioè un aumento di complessità porta benefici negativi, cioè un ulteriore aumento del livello di complessità è un male invece di un bene. La prima fase fino al punto C1 possiamo chiamarla: Era dell'Entusiasmo Tecnologico, includendo nella tecnologia non solo le applicazioni scientifiche innovative, ma anche l'ingegneria sociale ed istituzionale, oltre il punto C1 ma prima di C2 si vive nell'Era della Delusione Tecnologica con ritorni marginali decrescenti. Raggiunto il massimo si va incontro a un periodo in cui non è più possibile, per risolvere i problemi, continuare ad aumentare la complessità del sistema senza causare danni superiori a quelli che si cercano di riparare o problemi più gravi di quelli che si intende risolvere. La fase intorno al massimo, è una fase di transizione, è piuttosto breve e conduce ad una risposta, i tentativi di aumentare ulteriormente la complessità portano al collasso dell'intero sistema cioè ad una semplificazione traumatica, l'unica strada non, o meno, traumatica è la semplificazione volontaria che è tanto più difficile quanto più a lungo e in profondità il sistema ha accresciuto la propria complessità. Tainter e Patzek riconoscono un unico caso di semplificazione volontaria di una società complessa: quella dell'Impero Bizantino.

Nella società moderna la fase dell'entusiasmo è quella che ha portato all'attuale religione dell'ottimismo tecnologico. In questa fase i costi sociali ed economici sono superati dai benefici. Purtroppo questa fase lascia uno strascico di vera e propria superstizione filo-tecnologica che non ha nulla di razionale. L'atteggiamento razionale sarebbe infatti fermarsi in C1 o appena dopo. Cioè non appena si iniziano a sperimentare i ritorni marginali decrescenti. Ma che l'uomo sia un animale razionale è un'altra delle molte e persistenti illusioni filosofiche.

Va detto a questo punto che la forma della curva rossa non è l'unica possibile, ad esempio potremmo immaginare che la curva sia sempre convessa, cioè che la legge dei ritorni marginali decrescenti valga fin dall'inizio, ma io di questo non sono convinto e credo anzi che nella fase iniziale di qualsiasi ciclo di civilizzazione i ritorni siano crescenti e che questo crei quella fiducia incrollabile nei meccanismi di soluzione dei problemi che più tardi porterà ad una vera e propria corsa al collasso. Vi sono ragioni fisiche che mi fanno pensare questo che saranno esaminate in un altro contesto, ma che sostanzialmente rimandano ai limiti delle sorgenti di energia e risorse da cui le società traggono linfa vitale.

Il processo di semplificazione che “salvò” l'Impero Bizantino nel VII secolo di fronte all'avanzata dell'Islam si riduce ad un abbandono della catena organizzativa che rendeva l'esercito non sostenibile. Invece di far coltivare il grano ai contadini per poi tassarli e attraverso il governo centrale dare la paga ai soldati si decise di dare la terra ai soldati, o, il che è lo stesso, far fare la guerra ai contadini (sembra che difendendo la propria terra fossero anche più motivati). Rinunciarono a difendere l'intero territorio in modo rigido e si ritirarono nelle città fortificate e/o nascoste. Misero in pratica i consigli del saggio Forresterius di cui potete leggere qui. Anche l'Impero Romano d'occidente rimandò la propria caduta con una semplificazione militare che portò all'abbandono delle costose fortificazioni difensive ai limiti dell'Impero.

Naturalmente stiamo parlando di società relativamente semplici rispetto alla nostra. Nel caso della civilizzazione contemporanea, industriale, globalizzata ed altamente energivora semplificare non è una cosa semplice.

La difficoltà dipende dalla natura cumulativa del processo di aumento della complessità. Tale processo si realizza in piccoli passi successivi e raramente per salti significativi. Semplificare significativamente un sistema che si è evoluto in questo modo è comunque traumatico.

Prendiamo, ad esempio, il caso dei telefoni cellulari. Oggi ognuno di noi ne ha almeno uno e lo usa tutti i giorni della settimana, per ragioni di lavoro, familiari e di svago. Supponiamo che sia essenziale tornare indietro e rinunciare ai cellulari. Se questa decisione fosse stata presa nel 1985 sarebbe stata di scarso impatto. Il salto dal telefono fisso al cellulare era recente, tornare indietro relativamente facile. Da allora i cellulari sono diventati non solo la forma prevalente della telefonia, ma sono anche sempre più complessi cioè sono costituiti di un numero maggiori di parti che forniscono funzioni diverse di cui la comunicazione telefonica è soltanto una. E' ovvio che potremmo tornare al telefono fisso, ma ciò comporterebbe la rinuncia a molte comodità e funzioni e sarebbe anche una spesa ingente, ad esempio per ricreare la rete di telefoni pubblici oggi quasi completamente sparita. E' quindi molto più difficile ripercorrere un processo di complessificazione in senso inverso.

L'incidente del pozzo petrolifero denominato Macondo, nel quale è esplosa e successivamente naufragata la piattaforma petrolifera della BP, causando il più grande incidente ecologico della storia dell'estrazione petrolifera, serve da pretesto a Tainter e Patzek per riesaminare il tema della complessità dei sistemi sociali e della loro vulnerabilità. La prima conclusione, forse prevedibile, è che sistemi così straordinariamente complessi, cioè strutturalmente differenziati e gestiti da una intricata organizzazione che prevede decine di diverse figure professionali e gerarchie incrociate, è estremamente soggetto ad incidenti imprevedibili. L'imprevedibilità è proprio data dal numero di componenti tecniche, naturali e umane che interagiscono fra loro. La seconda conclusione è che benché una semplificazione sia inevitabile, non abbiamo la più pallida idea di come realizzarla in modo non traumatico e organizzato.

Gli autori di Drilling Down promuovono l'idea di un dibattito onesto e “adulto” sulla questione energetica, cioè razionale (per esempio basato sull'EROEI) e interessato al mantenimento di pianeta vivibile per i nostri figli e nipoti (quindi basato su considerazioni etiche). E' leggermente irritante il manifesto scetticismo degli autori nei confronti delle fonti rinnovabili di energia, ma più che altro Tainter e Patzek sembrano rivolgersi a coloro che pensano (in buona o cattiva fede) di poter continuare con il livello di flussi energetici attuali semplicemente sostituendo le fonti fossili con quelle rinnovabili, lasciando tutto il resto immutato. Ma la cosa più apprezzabile di tutto il libro è l'atteggiamento non prescrittivo con cui gli autori si pongono nelle premesse del dibattito adulto che promuovono.

4 commenti:

Massimiliano Rupalti (Rupo) ha detto...

Gran bell'articolo, Luca, vien voglia di comprare il libro.
Grazie

mirco ha detto...

Se può consolare stiamo facendo molto di meglio di Deepwater Horizon che, su circa 1.500 m d'acqua estraeva olio a poco più di 5 km di profondità. "Perdido", sempre nel Golfo del Massico, galleggia su 2.500 m e sfrutta un giacimento a 9.600 m. Le foto mostrano una piattaforma ancor più gigantesca, però in forma "tubolare".

Daniela ha detto...

E poi c'è questa bella notizia.
Il 31 agosto è stato firmato un accordo fra il colosso russo Rosneft e l’azienda americana Exxon per le operazioni di trivellazioni per la ricerca di petrolio nell'Artico.
Una novità in quanto accordo fra USA e Russia.
La zona dell’Artico sta diventando, a causa della difficoltà di gestione della crisi in Medio Oriente, dell’aumento dei costi di gestione della sicurezza in USA dopo il disastro nel Golfo del Messico e non ultimo e più importante grazie allo scioglimento dei ghiacci dovuto al riscaldamento globale, una zona di grande interesse per gli affari petroliferi.
altro qui
http://gaianews.it/ambiente/accordo-exxon-rosneft-per-trivellazioni-in-artico-allarme-dal-cnr-italiano/id=12722

Hydraulics ha detto...

Maledizione, un altro libro da ordinare...

Finirà fra "Panarchy" e "The collapse of complex societies".