Benvenuti nell'era dei ritorni decrescenti


domenica 4 settembre 2011

Effetto Seneca: perchè il declino è più rapido della crescita


"Sarebbe una consolazione per la nostra debolezza e per i nostribeni se tutto andasse in rovina con la stessa lentezza con cui si produce e, invece,l'incremento è graduale, la rovina precipitosa.”
Lucio Anneo Seneca, Lettera a Lucilius, n. 91

Da "Cassandra's Legacy", Traduzione di Andrea Schenone e Massimiliano Rupalti



Non vi capita mai, di tanto in tanto, di trovare qualcosa che sembra avere molto senso ma non sapete dire esattamente perché? Per lungo tempo ho avuto in mente l'idea che quando le cose cominciano ad andar male, vanno male alla svelta. Potremmo chiamare questa tendenza “Effetto Seneca” o il “dirupo di Seneca”, dallo scritto di Lucio Anneo Seneca che scrisse che “l'incremento è graduale, la rovina precipitosa”.

Potrebbe essere che è proprio il dirupo di Seneca quello che stiamo affrontando ora? Se fosse così, saremmo davvero nei guai. Con il picco della produzione di petrolio arrivato (o vicino) è dura pensare che vedremo un dolce pendio in discesa dell'economia. Piuttosto, potremmo vedere un declino così rapido che potremo chiamarlo solamente “collasso”. I sintomi ci sono tutti, ma come provare che questo è quello che realmente ci aspetta? Non è abbastanza citare un filosofo romano vissuto duemila anni fa. Abbiamo bisogno di capire quali fattori potrebbero condurci a cadere più velocemente di quanto siamo cresciuti fino ad ora. Per questo, abbiamo bisogno di elaborare un modello e vedere come i vari elementi del sistema economico potrebbero interagire fra loro per generare il collasso.

Ho lavorato su questa idea per un bel po' e adesso penso di poter realizzare un modello del genere. Questo è ciò di cui tratterà il resto di questo post. Vedremo che un dirupo di Seneca può effettivamente essere parte del nostro futuro se continuiamo ad agire come abbiamo agito finora (e probabilmente lo faremo). Ma entriamo nei dettagli.


Modelli di crescita e declino

Il paradigma di tutti i modelli di crescita e declino è il modello di Hubbert. Qui è come apparve la prima volta in un saggio pubblicato da Marion King Hubbert nel 1956 dove mostrava le sue previsioni per il petrolio greggio nei 48 stati più meridionali degli Stati Uniti.


Se siete interessati a questo argomento, probabilmente avrete visto questa figura molte volte e saprete anche che funziona bene come predizione. La produzione di petrolio negli Stati Uniti raggiunse il picco quando Hubbert disse che lo avrebbe fatto, nel 1970. Il modello di Hubbert è mostrato qui perché è una buona descrizione di molti casi storici di regioni produttrici di petrolio, come riportato, per esempio da Adam Brandt nel suo saggio del 2007 "Testing Hubbert". Funziona non solo per il petrolio, ma anche per altre risorse minerali e per risorse biologiche lentamente rinnovabili come le balene (Bardi, 2007).

Possiamo prendere il modello di Hubbert come primo passo per la descrizione di un sistema economico basato sullo sfruttamento di risorse non rinnovabili. L'idea che c'è sotto il modello è che lo sfruttamento comincia con le risorse a più alto ritorno economico. Poi, l'esaurimento lentamente forza l'industria a spostarsi verso ritorni minori. I profitti crollano e la capacità dell'industria di investire in nuove estrazioni crollano di conseguenza. Questo rallenta la crescita e, alla fine, causa il declino della produzione (Bardi et al., 2010). Quindi è un modello molto generale che è in grado di descrivere non solo casi locali ma l'intera civiltà. La maggior parte delle civiltà agricole del passato erano basate su risorse esauribili e suolo fertile come ho scritto in un mio post nel 2009.

Tuttavia, il modello di Hubbert non genera l'effetto Seneca. Non solo la curva di produzione è normalmente ritenuta simmetrica, ma ci sono diversi casi storici nei quali è inclinata all'indiero; qualcosa che si potrebbe chiamare l'effetto “Anti-Seneca”. La prevalenza di questi casi nella produzione di petrolio portò Brandt (2007) a sostenere che (p. 27) ".... non esistono prove nei dati storici che i tassi di declino siano generalmente più evidenti dei tassi di crescita. Questo dovrebbe essere preso come una buona notizia per coloro che sono preoccupati da un veloce declino della produzione che causerebbe un'ulteriore rottura oltre a quella già anticipata per la transizione dal petrolio convenzionale ai sostituti del petrolio convenzionale”.

Bene, ma c'è un problema. I risultati riportati da Brandt sono tutti riferiti a casi regionali e non potrebbe essere altrimenti. Ma in un caso regionale, quando i costi di estrazione aumentano gli operatori si spostano semplicemente dove i costi sono più bassi. Cosa accade quando non ci sono nuove regioni verso cui spostarsi? Ovvero, cosa accade quando esaminiamo l'andamento globale? Si smette semplicemente di estrarre come implicitamente postulato nel modello di Hubbert o si prova a farlo più intensamente? E nel secondo caso, cosa succede?

Naturalmente, non abbiamo dati storici riferiti al ciclo completo della produzione di petrolio di tutto il mondo. Ma esistono modelli che sono più sofisticati di quello di Hubbert e che possono dirci di più sugli andamenti globali. Uno di questi è “World3”, il modello usato nello studio “I Limiti dello Sviluppo”, originariamente pubblicato nel 1972. Il modello è basato su ipotesi non dissimili da quelle che stanno alla base del modello di Hubbert (Vedete questo mio post dove confronto i due modelli), ma considera l'economia mondiale nel suo complesso. Qui sotto abbiamo i risultati per lo scenario “caso base” della versione del 2004.




Qui, vediamo chiaramente che le curve della produzione di cibo e della produzione industriale sono inclinate in avanti. E' l'effetto Seneca; qualcosa che sembra essere una tendenza generale di questi modelli. Per una visione ancora più chiara di questa tendenza, ecco un grafico proveniente dalla copertina principale dell'edizione del 2004 de “I Limiti dello Sviluppo”.





Ora, cos'è che crea l'effetto Seneca in un modello complesso come “World3” ma non in uno più semplice come quello di Hubbert? Per poter comprendere questo punto, proverò ora a costruire modelli del mondo semplici (“a portata di mente”) per vedere quali parametri siano la causa delle curve che pendono in avanti. Vedremo che l'asimmetria è causata principalmente da un fattore che possiamo chiamare “inquinamento”.


Modelli del mondo a portata di mente (Mind sized)


"Mind Sized" è un termine inventato da Seymour Papert nel suo libro “Mind Storms” (Tempeste Mentali, 1980). L'idea è che, per convincersi che un certo fenomeno sia reale, o che potrebbe realmente accadere, c'è bisogno di capire cosa lo rende reale. A questo scopo, il modello deve essere abbastanza semplice da permettere che ce ne si possa fare una ragione all'interno delle nostre menti. Questo era uno dei problemi dello studio “I Limiti dello Sviluppo” nel 1972; il modello era così complesso che la gente tendeva a non credere ai suoi risultati, principalmente perché non capiva come funzionasse il modello, come analizzo nel mio libro su questo argomento (Bardi 2011). Così, vediamo se possiamo realizzare dei modelli del mondo a portata di mente, cercando di esplicitare le loro relazioni con la termodinamica. Questo era il nocciolo della conferenza che ho tenuto in Spagna quest'anno, Entropia, Picco del Petrolio e Filosofia Stoica.

Per costruire questi modelli, userò la “dinamica dei sistemi” (System dynamics), lo stesso metodo usato per lo studio de “I Limiti dello Sviluppo”. E' un metodo di simulazione basato sulla descrizione di sistemi composti come “riserve” collegate l'una con l'altra da “flussi” e controllate da “valvole”. L'esempio classico di questo tipo di sistemi è quello della vasca da bagno. La vasca è la riserva; la possiamo riempire per mezzo di un flusso d'acqua oppure la possiamo svuotare lasciando fuoriuscire l'acqua da dentro. E' chiamato “dinamica della vasca da bagno” ad è possibile leggere un bel saggio su questo tema di Linda Sweeney e John Sterman. Non dovrebbe essere necessario dire che una vasca da bagno deve obbedire alle leggi della fisica, ma a volte lo è. Bisogna ricordare che la massa dev'essere conservata in modo da capire come una vasca si riempia o si svuoti. Più in generale, l'energia deve essere conservata – questa è la prima legge della termodinamica. Bisogna anche ricordare la seconda legge della termodinamica che dice che qualsiasi cosa accada spontaneamente, l'entropia deve aumentare. In definitiva, il fatto che l'acqua fuoriesca dallo scarico di una vasca da bagno ha a che vedere con l'aumento dell'entropia dell'universo.

Così, proviamo a fare un modello semplice e a portata di mente che descriva come un sistema economico sfrutta una risorsa non rinnovabile. Cominciamo con una riserva che chiamiamo “Risorse”. Assumiamo che sia una riserva di energia sulla base dell'idea che l'energia può essere trasformata in altri tipi di risorse (come i metalli) ma non il contrario. La risorsa potrebbe essere, per esempio, “petrolio greggio”, che è la risorsa principale sulla quale si basa la nostra civiltà. Poi, abbiamo un altro contenitore che chiamiamo “Capitale” che rappresenta l'energia stoccata in forme utilizzabili. Potremmo dire che questa riserva è una sezione dell'economia; chiamarla “l'industria del petrolio” o che rappresenta un'intera civiltà. Poi disegniamo i flussi di energia dalla riserva di risorse alla riserva di capitale ed alle dissipazioni sotto forma di calore a bassa temperatura, come prevede la seconda legge della termodinamica. Ed ecco il modello.



Questo è lo stesso modello che ho mostrato in post precedenti (per esempio qui,) ma qui l'ho girato di 90 gradi in modo da enfatizzare il fatto che l'energia va "verso il basso" da potenziali termodinamici più alti verso potenziali termodinamici più bassi, proprio come fa l'acqua in una vasca da bagno o in una fontana. A differenza del caso di una fontana o una vasca da bagno, qui il flusso è governato dal feedback; le risorse si trasformano in capitale in proporzione all'ammontare sia delle risorse sia del capitale. Notate anche che la risorsa decade in parte senza produrre niente (Rate3). Questo è dovuto all'inefficienza del processo produttivo, immaginatevi come esempio le perdite di petrolio nel mare o il gas naturale bruciato alla bocca del pozzo.

Come vedete, la curva di produzione (Rate1 nella figura) è a campana e simmetrica. Infatti, questo modello è equivalente a quello di Hubbert (Bardi and Lavacchi 2009).Il problema è che potete giocherellare quanto volete con il modello, cambiando i valori delle tre costanti; ma le curve non mostreranno l'effetto Seneca; ovvero, la discesa non sarà più veloce della salita. Allora, ci manca qualcosa?


Sembra che, in effetti, ci manchi un elemento che, invece, è presente nei modelli di mondo dello studio "I limiti dello sviluppo". Ciò che ci manca è l'inquinamento o, per meglio dire, gli effetti dell'inquinamento. Nel modello semplice descritto sopra, l'energia degradata è dissipata nello spazio in modo innocuo: non ha alcun effetto sugli altri elementi del modello. Ma sappiamo che, nel mondo reale, questo non è vero. L'inquinamento ha un costo: devono essere spesi denaro e risorse per combatterlo, sia esso l'avvelenamento delle acque o dell'aria o siano effetti come il riscaldamento globale.

Al fine di simulare gli effetti dell'inquinamento, possiamo definirlo come un terzo blocco che drena energia dal capitale sociale in proporzione alle dimensioni sia del capitale sia della quantità di inquinamento. Si noti che, poiché ci sono diverse costanti, ho raggruppato con il nome di "l" (dal termine “loss" (perdita in inglese)), quelle che vanno direttamente da un blocco allo spazio esterno (l1, l2, l3). Ho usato la lettera "k" per i flussi che vanno da un blocco all'altro. Ecco il modello. Vi sto mostrando un esempio di output in cui ho scelto i parametriche mettono in risalto l'effetto Seneca.


I parametri per questo esempio sono k1=0.03. k2=0.3, l1=0, l2=0.01, l3=0.015, Risorse (t0)=1, Capitale(t0) =0.001, Inquinamento(t0)=0.001

Questa è la curva della produzione, per un altro esempio.


Quindi, il modello può generare una curva di produzione di “tipo Seneca” che mostra chiaramente il "dirupo di Seneca". Sale lentamente, poi crolla rapidamente. Come dice Seneca, "la via verso la rovina è rapida."

Ora, possiamo dire a parole ciò che genera il dirupo Seneca? Sì, possiamo. Funziona in questo modo: in primo luogo, considerate che l'effetto dell'inquinamento è quello di drenare capitale economico. In secondo luogo, considerate che il blocco dell'inquinamento cresce alimentandosi dal blocco dell'economia - quindi deve aspettare che l'economia sia cresciuta prima che possa crescere. E' questo ritardo che causa un aumento della quantità di energia sottratta all'economia quando il processo va avanti. Poiché la dimensione della riserva dell'economia determina il tasso di produzione, vediamo anche che il parametro scende rapidamente dopo il picco. Questa è l'essenza dell'effetto Seneca.

Vediamo ora più in profondità il modello. Che cosa è esattamente questo "inquinamento" che causa così tanti problemi? E' quello che gli autori di "I limiti dello sviluppo" chiamarono "inquinamento persistente" per mostrare che si tratta di qualcosa di diverso dalla radiazione infrarossa che scompare innocua nello spazio. E' un concetto molto generale che comprende tutto ciò che è generato dal capitale e sottrarrà risorse dal capitale. Il disastro di Fukushima è un buon esempio di inquinamento che torna a colpire l'industria che lo ha prodotto. Potrebbe essere l'avvelenamento dell'aria o dell'acqua. Potrebbe essere il riscaldamento globale e potrebbero essere anche delle guerre. Le guerre sono grandi produttrici di inquinamento e una guerra nucleare produrrebbe un effetto di Seneca quasi istantaneo.

Ora che abbiamo capito come funziona il modello, possiamo tornare allo studio di Brandt e spiegare perché nella maggior parte dei casi storici le curve di produzione di petrolio sono simmetriche o mostrano forme "anti-Seneca". Abbiamo detto che l'effetto Seneca è generato dall'inquinamento; quindi, questo risultato significa che l'estrazione del petrolio non produce inquinamento? Niente affatto, naturalmente. Significa solo che coloro che estraggono il petrolio non devono pagare per l'inquinamento che producono. Per fare un esempio pratico, nel caso di estrazione del petrolio dai 48 stati meridionali degli USA, l'inquinamento persistente ha soprattutto preso la forma di CO2 e altri gas ad effetto serra aggiunti l'atmosfera. Questo è un fattore che non ci ha ancora colpito, ma, alla fine, qualcuno dovrà pagare per i danni fatti sotto forma di riscaldamento globale. Quando arriverà il conto - e sta arrivando il momento - potremmo scoprire che è più costoso di quello che possiamo permetterci di pagare.

Potrebbe il progresso tecnologico salvarci dal dirupo Seneca? Beh, non automaticamente. In realtà, potrebbe rendere la discesa più ripida! Un modo per simulare la tecnologia è di assumere che le costanti nel modello non siano costanti, ma che varino con il procedere del ciclo. Per esempio, un aumento del valore della costante "k1" corrisponde ai miglioramenti tecnologici nella capacità di sfruttare la risorsa. Questo aumenterà la quantità totale prodotta alla fine del ciclo, ma genererà anche una caduta più ripida dopo il picco, come ho discusso in un mio lavoro (Bardi 2005). Un'idea più interessante sarebbe quella di modificare il modello rendendo la costante "K2" gradualmente più piccola. Questo simulerebbe lo sviluppo di tecnologie che riducono la produzione di inquinamento. In altre parole, il modello ci dice che una "produzione pulita" è una buona idea, nel senso che tenderebbe a rendere il ciclo produttivo più simmetrico.

Si potrebbero provare altri modi per modificare il modello, per esempio aumentando la sua complessità con l'aggiunta di ulteriori blocchi. Che ne direste di un blocco "burocrazia" che si accumula e poi dissipa energia? Beh, si comporterà esattamente come la riserva dell'"inquinamento", forse potremmo dire che la burocrazia è una forma di inquinamento. Per inciso, comunque, con questo stock aggiunto il modello diventa più simile al modello di Tainter che dice che le civiltà declinano e collassano a causa di un aumento della complessità che porta più problemi che benefici. Se continuiamo ad aggiungere sempre più elementi al modello, alla fine si arriva a qualcosa che può essere simile al modello "World 3" utilizzato nello studio de "I limiti dello sviluppo". Abbiamo visto in precedenza che questo modello genera proprio curve inclinate in avanti.

Ci sono molti modi per modificare questi modelli e l'effetto Seneca non è l'unico risultato possibile. Giocherellando con le costanti si può anche generare il comportamento opposto, cioè la curva "anti-Seneca", con il declino più lento della crescita. Come ci si può aspettare, questo avviene utilizzando costanti che riducono al minimo l'accumulo di inquinamento persistente. Ma, in generale, l'effetto Seneca è una caratteristica "robusta" di questo tipo di modelli e viene fuori per una certa varietà di ipotesi. Si può ignorare il dirupo Seneca a proprio rischio.

Esempi storici

Abbiamo esempi storici dell'effetto Seneca? Si, molti, ma non molti per i quali abbiamo dati quantitativi. La civiltà romana, per esempio, ha richiesto circa sette secoli per arrivare al picco e quasi tre secoli per cadere, almeno nella sua parte occidentale (e Seneca stesso può avere percepito il declino romano a suo tempo). Tuttavia, i dati che abbiamo su parametri quali la popolazione romana non sono abbastanza buoni per vedere l'effetto nella forma di una curva inclinata in avanti. Sembra che abbiamo tali dati, invece, per la civiltà Maya. Ecco un immagine tratta da Dunning et al (1998) La scala orizzontale è molto lunga: 10000 anni dal confine tra Pleistocene e Olocene.


In questo caso, l'inquinamento prende la forma di erosione del suolo che drena risorse di capitale e genera il collasso della popolazione. Dobbiamo stare attenti a questa interpretazione, perché alcuni altri autori ritengono che il crollo Maya sia stato causato dai cambiamenti climatici. Ma il modello del mondo sviluppato qui sembra essere compatibile con i dati storici.

Per qualcosa di più vicino a noi, qui c'è una figura presa dall'articolo di Dmitry Orlov "Il Picco del Petrolio è Storia Passata". Qui si fa vedere la produzione russa di petrolio.



L'Unione Sovietica era un'economia quasi chiusa prima di crollare: un "mini-mondo" in sé. Notiamo come la produzione di petrolio russo sia scesa rapidamente dopo il picco; un classico dirupo Seneca. Si noti inoltre come la produzione ripresa in seguito. Ad un certo punto, l'Unione Sovietica cessò di esistere come un sistema isolato economico e entrò a far parte del sistema economico di tutto il mondo. A quel punto, il semplice modello che abbiamo usato non funziona più, probabilmente perché la riserva di capitale ha ricevuto un afflusso di risorse proveniente da una regione al di fuori del modello.

Conclusione: un banchetto di conseguenze

Molto spesso, non riusciamo a capire gli effetti ritardati delle nostre azioni. John Sterman ci ricorda questo punto in un intervento sul riscaldamento globale in cui cita Robert Louis Stevenson : "Tutti, prima o poi, si siedono a un banchetto di conseguenze". I modelli mostrati qui ci dicono che il dirupo Seneca è il risultato delle conseguenze ritardate delle nostre azioni.

Come sempre, il futuro è qualcosa che noi costruiamo con le nostre azioni ed i modelli possono solo dirci che tipo di azioni ci porterà, alla fine, ad un certo risultato. Utilizzati in questo modo, i modelli possono essere estremamente utili e possono anche essere applicati a sistemi che sono molto più limitati di un'intera civiltà, ad esempio a una singola azienda o ai nostri rapporti personali con gli altri. In tutti i casi, l'effetto Seneca sarà il risultato del fatto che provare a mantenere con la forza le cose come stanno può esaurire rapidamente la risorsa che mantiene il sistema funzionante: sia che si tratti di una risorsa fisica sia di una riserva di buona volontà. Il modo per evitare questo esito potrebbe essere quello di consentire al sistema di andare dove vuole, senza tentare di forzarlo ad andare come vogliamo che vada. In altre parole, abbiamo bisogno di prendere le cose della vita con qualche stoicismo, come Seneca stesso avrebbe probabilmente detto.

Pensando alla situazione mondiale e ai problemi in questione, il riscaldamento globale e l'esaurimento delle risorse, ciò che i modelli ci dicono è che il dirupo Seneca può essere il risultato inevitabile del fatto di mettere troppa pressione su risorse naturali già gravemente impoverite. Dovremmo cercare, invece, di sviluppare riserve alternative di risorse come le energie rinnovabili (o l'energia nucleare). Allo stesso tempo, dovremmo evitare di sfruttare risorse altamente inquinanti e costose come le sabbie bituminose, gli scisti di petrolio, il petrolio in acque profonde, e, in generale, di applicare la filosofia "drill, baby, drill" (scava, baby, scava). Tutte queste strategie sono ricette per la rovina. Purtroppo, sono anche esempi di ciò che stiamo esattamente facendo.

Non so cosa direbbe Seneca se potesse vedere questo sforzo planetario che stiamo facendo per mettere in pratica l'idea che egli espresse nella sua lettera al suo amico Lucilio. Posso solo immaginare che la prenderebbe con abbastanza stoicismo. O, forse, commenterebbe con quello che ha detto nel suo "De Providentia " Lascia che la natura si accordi con la materia, che è sua, a suo piacimento; siamo allegri e coraggiosi di fronte a tutto, pensando che non c'è niente di nostro che perisce ".

Ringrazio Dmitry Orlov per essere stato la fonte di ispirazione di questo post con il suo articolo “Peak oil is history”.




Bibliografia


Bardi, U., 2007, Energy prices and resource depletion: Lessons from the case of whaling in the nineteenth century” Bardi U. Energy Sources, part B- Economics Planning and Policy Volume: 2 Issue: 3 Pages: 297-304

Bardi, U. and Lavacchi, A., 2009, "A Simple Interpretation of Hubbert’s Model of Resource Exploitation” Energies 2009, 2(3), 646-661; doi:10.3390/en20300646

Bardi, U. 2011 "The Limits to Growth Revisited", Springer, ISBN 978-1-4419-9415-8

Bardi, U., Lavacchi, A., Yaxley L., 2011 “Modelling EROEI and net energy in the exploitation of non renewable resources” Ecological Modelling, In Press.

Brandt, A.R. (2007). Testing Hubbert. Energy Policy, 35(May):3074-3088. DOI: 10.1016/j.enpol.2006.11.004

Dunning, N., D. Rue, T. Beach, A. Covich, A. Traverse, 1998, "Human - Environment Interactions in a Tropical Watershed: the Paleoecology of Laguna Tamarindito, Guatemala," Journal of Field Archaeology 25 (1998):139-151.