mercoledì 16 gennaio 2013

L'Australia aggiunge un nuovo colore alla mappa delle temperature mentre il caldo va alle stelle

Le temperature previste sono cosi' estreme che l'Ufficio Meteorologico ha dovuto aggiungere un nuovo colore alla sua scala. E' un segno dei tempi che verranno.


Di Damian Carrington
Da “The Guardian”. Traduzione di MR

La mappa dell'Ufficio Meteorologico australiano con un nuovo colore per i 52-54°C. Foto: BOM.


Il riscaldamento globale sta aumentando il livello del meteo estremo fino alle tacche più estreme della scala. La previsione delle temperature per il prossimo lunedì dell'Ufficio Meteorologico australiano e' talmente senza precedenti – oltre i 52°C – che questi ha dovuto aggiungere un nuovo colore al vertice della scala, un pertinente viola incandescente

La temperatura più alta mai registrata in Australia è stata di 50,7°C, stabilita nel gennaio del 1960 nel sud dell'Australia. Il record del giorno medio più caldo nel paese è stato stabilito di lunedì, a 40,3°C, che ha superato un record vecchio di 40 anni. “Ciò che rende questo evento molto eccezionale è quanto lo stesso è stato diffuso ed intenso”, ha detto Aaron Coutts-Smith, il manager dell'ufficio dei servizi meteorologici. “Abbiamo battuto i record in tutti gli stati ed i territori in Australia, durante il corso dell'evento fino a questo momento”. Gli incendi stanno divampando nel Nuovo Galles del Sud e in Tasmania. 

Il Pimo Ministro australiano, Julia Gillard, ha detto: “Anche se non dovremmo mettere il singolo evento in relazione al cambiamento climatico, il meteo non funziona così, noi sappiamo che nel tempo, come conseguenza del cambiamento climatico, vedremo più eventi e condizioni meteo estreme”. 

Un indicatore del pericolo di incendi che riporta l'indicazione su “catastrofica” manda un messaggio chiaro sulla situazione nei dintorni di Wandandian, a sud di Nowra, vicino Sydney, Nuovo Galles del Sud. In 4 nuove aree è stato data l'indicazione di pericolo di incendio “catastrofico”, il che significa che se gli incendi divampano saranno incontrollabili e si muoveranno velocemente, quindi i residenti dovranno andarsene. Foto: Dean Lewins/EPA



Naturalmente ha ragione ad essere cauta circa l'attribuzione di singoli eventi al riscaldamento globale, ma è ugualmente chiaro che dovremo aggiungere nuovi colori alle scale di tutto il mondo per le ondate di calore e gli altri eventi atmosferici estremi.

Sappiamo già che il cambiamento climatico sta imbrogliando sui dadi del clima. Gli scienziati hanno mostrato che l'ondata di calore europea del 2003, che ha causato oltre 40.000 vittime, è stata provocata con almeno il doppio delle probabilità dal cambiamento climatico. L'ondata di calore russa del 2010, che ha ucciso 50.000 persone e cancellato 15 miliardi di dollari di colture, è stata provocata con almeno il triplo delle probabilità dal riscaldamento globale ed ha portato all'estate più calda in Europa in 500 anni.

La previsione di meteo estremo è persino peggiore. Mega ondate di calore come queste diventeranno da 5 a 10 volte più probabili nei prossimi 40 anni, verificandosi almeno una volta a decennio, prevedono gli scienziati.

Il lavoro di più autorevoli gruppi di scienziati, l'IPCC dell'ONU, ha scoperto che è al 90% certo che le ondate di calore aumenteranno ulteriormente in lunghezza e gravità, così come le alte maree estreme. E' probabile al 66% che gli uragani e i tifoni saranno più veloci e che la pioggia intensa aumenterà, così come le frane. E' più probabile che le siccità si intensifichino in Europa, America Centrale e del Nord e, molto più pericolosamente vista la povertà, nell'Africa del Sud. Ci sono incertezze, naturalmente, ma la fisica di base è che le emissioni di carbonio che intrappolano il calore significano che viene pompata più energia nel sistema, aumentando il caos climatico.

Le due nazioni nella quali le opinioni marginali dei cosiddetti scettici del clima hanno strombazzato più forte – USA e Australia – ora sono stati colpiti da ondate di calore record e, negli Stati uniti, dalla Supertempesta Sandy. Gli scienziati stanno aumentando il volume dei loro avvertimenti, ma se questo porti ad un'azione politica più forte e chiara per frenare le emissioni o a più urla da parte degli scettici e degli interessi personali dei combustibili fossili che li sostengono rimane da vedere.



lunedì 14 gennaio 2013

2012: un altro anno di eventi meteorologici da record – "La normalità è cambiata. La normalità è estrema"

Da “Dasdemona Despair”. Traduzione di M R



  di Seth Borenstein
20 dicembre 2012

WASHINGTON (MSN News) – Quando è iniziato il 2012, l'inverno negli Stati Uniti se n'è andato senza permesso. La primavera e l'estate sono arrivate presto con incendi, calore ustionante e siccità. E l'autunno ha colpito il terzo orientale del paese con la ferocia della Supertempesta Sandy. Il tempo di questo anno appena trascorso è stato mortale, costoso ed ha battuto ovunque i record, ma specialmente negli Stati Uniti. Se questo suona famigliare è perché dovrebbe. Anche l'anno precedente è stato mortale per i record. “Abbiamo avuto due anni di venti rabbiosi”, ha detto Deke Arndt, capo del monitoraggio del Centro Dati Climatici Nazionale degli Stati Uniti. “Spero che il 2013 sia davvero noioso”.

Nel 2012, molti degli avvertimenti che gli scienziati hanno fatto sul riscaldamento globale sono passati da studi aridi su riviste scientifiche a video della vita reale riprodotti di fronte ai nostri occhi: fusione record del ghiaccio marino nell'Oceano Artico. Città americane cotte a 35°C o più. Siccità diffusa. Alluvioni. L'onda della tempesta che inonda i sobborghi di New York City. Tutto ciò è stato previsto anni fa dagli scienziati del clima e tutto ciò è accaduto nel 2012. “Quello che si era previsto era che ci sarebbero state più di queste cose”, ha detto Michel Jarraud, segretario generale per il World Meteorological Organization.

Globalmente, 5 paesi hanno stabilito dei record delle temperature più calde, ma nessuna di freddo. Il 2012 è sulla strada giusta per essere l'anno più caldo mai registrato negli Stati Uniti. Ne mondo, la media di novembre suggerisce che sarà l'ottavo anno più caldo dal 1880, anno dal quale vengono registrate le temperature globali. Luglio è stato il mese più caldo nella storia delle registrazioni americana, in media 25°C. Nell'arco dell'anno, sono stati stabiliti più di 69.000 – compresi 356 luoghi in 34 stati che hanno stabilito la loro registrazione più alta di sempre. Il cuore dell'America è balzata da un estremo all'altro senza fermarsi alla “normalità”. L'alluvione storica del 2011 ha fatto strada alla devastante siccità del 2012.

“La normalità è cambiata, immagino”, ha detto il direttore ad interim del Servizio Meteorologico Nazionale statunitense Laura Furgione. “La normalità è estrema”. Mentre gran parte degli Stati Uniti combattevano con una siccità che evocava il Dust Bowl, parti di Africa, Russia, Pakistan, Colombia, Australia e Cina avevano a che fare con l'altro estremo: micidiali e costose alluvioni. Ma lo sviluppo del clima più problematico di quest'anno è stato la fusione in cima al mondo, ha detto Jarraud. Il ghiaccio marino estivo dell'Artico si è ridotto del 18% in meno del precedente record minimo. I passaggi artici normalmente ricoperti di pack erano aperti alla navigazione per gran parte dell'estate , più di prima, e un enorme nave cisterna russa che trasportava gas naturale liquefatto ha fatto in quel modo una consegna, provando quanto sia diventata preziosa questa rotta, ha detto Mark Serreze, direttore del Centro Nazionale per i Dati su Neve e Ghiaccio (National Snow and Ice Data Center).

Anche in Groenlandia, il 97% del ghiaccio delle calotta glaciale di superficie ha subito una qualche fusione. I cambiamenti nell'Artico alterano il tempo meteorologico del resto del mondo e “la fusione del ghiaccio significa un'amplificazione del riscaldamento”, ha detto Jarraud. Ci sono stati altri estremi atmosferici che nessuno aveva previsto: un episodio repentino invernale che ha ucciso più di 800 persone in Europa. Una strana bufera di vento estiva chiamata 'derecho' nel centro dell'Atlantico statunitense  che ha lasciato milioni di persone senza elettricità. Il ghiaccio marino dell'Antartico che procedeva ad un record massimo. Più di 30 centimetri di pioggia seguita al Giorno del Ringraziamento è finita nel Super Tifone degli Stati Uniti occidentali Bopha, che ha ucciso centinaia di persone nelle Filippine ed era la tempesta più a sud mai vista di questo tipo.

Gli Stati Uniti hanno avuto “qualche anno di quiete, mentre il resto del mondo era impazzito”, ma non è il caso di quest'anno, ha detto Arndt. Il gigante assicurativo Munich Re in un rapporto di questo autunno ha concluso: “Il numero di catastrofi naturali annuali è più evidente in Nord America che in qualsiasi parte del mondo”. Nel 2011, gli Stati Uniti hanno stabilito un record con 14 miliardi di dollari di disastri dovuti al meteo. Il NOAA ha un conteggio preliminare di 11 disastri simili. E l'indice ufficiale del clima estremo del NOAA, che conta i disastri e gli eventi rari come i giorni super-caldi, sta per stabilire il suo nuovo record. Arndt indica il cuore geografico dell'America, il Mississippi, come emblematico.

Il 6 maggio 2011, il fiume Mississippi, a New Madrid in Montana, ha raggiunto il suo punto più alto mai registrato. Meno di 16 mesi dopo, il 30 agosto 2012, lo stesso indicatore sul fiume si trovava 19 metri più in basso, segnando il minimo di tutti i tempi. Gli Stati Uniti hanno attraversato gli stessi estremi altalenanti coi tornado: Quelle tempeste hanno ucciso 553 persone lo scorso anno, ha detto la Furgione. Quest'anno è cominciato con molti tornado, poi in aprile si sono semplicemente fermati. Da aprile a novembre la normale stagione dei tornado, ha visto il minor numero di F1 o più forti tornado di sempre. “Ogni anno porta tipi diversi di meteo estremo e di eventi climatici”, ha detto il capo del NOAA Jane Lubchenco. “ Oggi, tutte le tempeste in un mondo dal clima alterato”.

Non tutto è collegato al riscaldamento globale antropogenico, dicono gli scienziati del clima. Alcuni, come i tornado, non hanno nessuna connessione riconoscibile scientificamente. Altri, come le Supertempeste della Costa Est, saranno studiati per vedere se il cambiamento climatico sia una causa, anche se gli scienziati sostengono che l'aumento del livelli del mare ha peggiorato in modo chiaro le alluvioni. Sono più convinti che le ondate di calore della scorsa estate lo siano. Questi non sono “chiaramente eventi anomali” ma “cambiamenti sistemici”, ha detto lo scienziato climatico Stefan Rahmstorf del Potsdam Institute in Germania. “Con tutti questi estremi che, realmente, tutti gli anni negli ultimi 10 anni hanno colpito diverse parti del globo, sempre più gente si rende assolutamente conto che il cambiamento climatico è qui e ci sta già colpendo”.

Nel 1988, lo scienziato della NASA James Hansen, a volte chiamato il padrino della scienza del riscaldamento globale, ha fatto girare dei modelli computerizzati che prevedevano che gli anni 19 del 2.000 avrebbero visto molti più giorni con 35°C o oltre e molti meno giorni al di sotto dello zero. Quest'anno ha fatto sembrare le previsioni di Hansen come sottostimate. Per esempio, lui aveva previsto che nel 2010 Memphis avrebbe avuto in media 26 giorni con più di 35 gradi. Quest'anno sono stati 47. Gli scienziati – sia quelli che studiano il riscaldamento sia quelli che studiano gli uragani – hanno avvertito per più di un decennio riguardo ad un uragano con ondate di tempesta che avrebbe colpito New York City allagandone la metropolitana. E' accaduto con Sandy. Anche se non era un grande uragano, si è allungata per quasi 1.000 miglia negli Stati uniti, portando ondate di tempesta, interruzioni dell'elettricità a milioni di persone e perfino neve. Sandy ha ucciso più di 125 persone negli Stati uniti e almeno 70 nei Caraibi.

Per decenni, gli scienziati hanno previsto siccità estese causate dal riscaldamento globale. Quest'anno, la siccità del 2012 è stata così estesa che quasi 2.300 contee – quasi in ogni stato – hanno dichiarato disastri agricoli. Ad un certo punto quest'estate, più del 65% dei 48 stati meridionali stavano soffrendo la siccità. E con la mancanza d'acqua è arrivato il fuoco, cosa a sua volta menzionata nei rapporti scientifici sul riscaldamento globale. La stagione degli incendi negli stati uniti è arrivata prima del consueto ed è durata più a lungo, dicono gli ufficiali. Quasi 4 milioni di ettari – un'area più grande dello stato del Maryland – sono stati bruciati dagli incendi, al terzo posto da quando sono iniziate registrazioni più precise, cioè dal 1960.

“Prendete ognuno di questi eventi da solo e potrebbe essere possibile gridare 'è un caso!'. Prendeteli collettivamente e forniranno una conferma esattamente di quello che avevano previsto che sarebbe accaduto gli scienziati del clima decenni fa, se avessimo continuato a bruciare combustibili fossili come sempre e come abbiamo fatto”, ha detto in una email lo scienziato del clima dell'Università di Stato della Pennsylvania Michael Mann. “E quest'anno specialmente è d'ammonimento. Quello che vediamo oggi come un meteo estremo senza precedenti diventerà la nuova normalità nel giro di decenni se continuiamo come abbiamo fatto finora”.










mercoledì 9 gennaio 2013

Cambiamento Climatico: le misure standard non funzionano

Da “Our Finite World”. Traduzione di Massimiliano Rupalti



di Gail Tverberg



I leader mondiali sembrano avere idee chiare riguardo a come sistemare i problemi delle emissioni di CO2. La loro lista comprende tasse sul consumo di benzina, carbon tax più generiche, programmi di limitazione e scambio, aumento dell'efficienza delle automobili, grande concentrazione sulle rinnovabili e maggior uso di gas naturale.

Sfortunatamente, viviamo in un'economia mondiale con forniture di petrolio limitate. A causa di questo, gli approcci scelti hanno la tendenza a ritorcersi contro se alcuni paesi le adottassero ed altri no. Ma anche se tutti li adottassero, non è affatto chiaro se questo porteranno i benefici promessi.

Figura 1. Emissioni di anidride carbonica reali da combustibili fossili, come mostrato nella Revisione Statistica dell'Energia Mondiale della BP del 2012. Le linee misurate sono le tendenze delle emissioni attese, basate sulle tendenze reali delle emissioni dal 1987 al 1997, pari a circa l'1% all'anno.

Il Protocollo di Kyoto è stato adottato nel 1997. Se le emissioni fossero aumentate al tasso medio al quale lo hanno fatto nel periodo 1987-1997 (circa l'1% all'anno), le emissioni nel 2011 sarebbero state del 18% più basse di quanto siano realmente state. Mentre c'erano molte altre cose in corso allo stesso tempo, il più alto aumento nelle emissioni in anni recenti non è un segno incoraggiante. Le misure standard non funzionano per diverse ragioni:

1. In un mondo dalle forniture di petrolio limitate, se pochi paesi riducono il loro consumo, l'impatto più grande è quello di lasciare più petrolio per i paesi che non lo fanno. Il prezzo del petrolio potrebbe diminuire leggermente ma, su scala mondiale, verrebbe estratta praticamente la stessa quantità di petrolio e verrebbe consumato praticamente tutto. 

2. A meno che non ci sia una alta tassa sui prodotti d'importazione fatti con combustibili fossili, il grande impatto di una carbon tax sarebbe di spedire la produzione in paesi che non hanno la carbon tax, come Cina e India. Questi paesi è probabile che usino una proporzione di gran lunga maggiore di carbone nelle loro produzione di quanto farebbero i pesi OCSE e questo cambiamento tenderà a aumentare le emissioni mondiali di CO2. Tale cambiamento tenderà anche ad aumentare lo standard di vita dei cittadini in quei paesi, aggiungendo ulteriori emissioni di produzione. Questo cambiamento tenderà anche a ridurre il numero di posti di lavoro disponibili nei paesi OCSE.

3. Il solo momento in cui l'aumento nell'uso di gas naturale ha ridurrà effettivamente le emissioni di anidride carbonica sarebbe se e quando rimpiazzasse il consumo di carbone. Altrimenti si aggiunge alle emissioni di carbonio, ma ad un tasso inferiore degli altri combustibili fossili, relativamente all'energia fornita.

4. I sostituti del petrolio, compresi i combustibili rinnovabili, sono modi per aumentare il consumo di carbone e gas naturale oltre a quello che sarebbe in assenza di combustibili rinnovabili, perché agiscono come aggiunte alla fornitura mondiale di petrolio , piuttosto che come reali sostituti del petrolio. Anche nei casi dove siano teoricamente più efficienti, tendono ancora ad aumentare le emissioni di carbonio in termini assoluti, aumentando la produzione di carbone e gas naturale necessari a produrli.

5. Anche usare più biomassa come combustibile non sembra essere una soluzione. Un recente lavoro di noti scienziati suggerisce che aumentare l'uso di biomasse corre il rischio di spingere il mondo oltre un punto di non ritorno climatico. 
E' una vera sfortuna che le misure standard funzionino in questo modo, perché molte delle misure proposte hanno lati positivi. Per esempio, se la fornitura di petrolio è limitata, il petrolio disponibile può essere suddiviso in modo molto più equo se la gente guidasse veicoli piccoli ed efficienti. Il bilancio di una nazione che importa petrolio è migliore se i cittadini della nazione conservano il petrolio. Ma stiamo prendendo in giro noi stessi se pensiamo che queste misure faranno realmente molto per risolvere il problema delle emissioni mondiali di CO2. 

Se vogliamo realmente ridurre le emissioni mondiali di CO2, abbiamo bisogno di occuparci della riduzione della popolazione mondiale, di ridurre il commercio mondiale e di rilocalizzare i beni ed i servizi più “essenziali”. E' incerto il fatto che molti paesi useranno volontariamente questo approccio, tuttavia. E' probabile che alla fine sarà la Natura a fornire la propria soluzione, probabilmente operando sotto forma di alti prezzi del petrolio e di debolezze del sistema finanziario mondiale.

Offerta elastica vs. offerta inelastica

Mi pare che siano state prese molte decisioni sbagliate a causa del fatto che molti economisti hanno tralasciato il fatto che l'offerta di petrolio greggio tende ad essere molto inelastica, mentre gli altri combustibili lo sono abbastanza. Lasciate che vi spieghi. L'offerta elastica è la condizione abituale di gran parte dei beni. Un sacco di prodotto è disponibile, se il prezzo è abbastanza alto. Se invece c'è una carenza, i prezzi salgono e in non molto tempo il mercato è di nuovo ben fornito. Se l'offerta è elastica, se voi o io ne usiamo meno, alla fine viene prodotto meno prodotto. Il carbone ed il gas naturale vengono normalmente considerati essere elastici nella loro offerta. In qualche misura, sono prodotti ancora “estratti quando ti servono”. L'offerta di liquidi del gas naturale (spesso raggruppati con petrolio greggio, ma che si comporta più come il gas, quindi è meno adatto come combustibile da trasporto) è a sua volta abbastanza elastico. Il petrolio greggio è uno dei prodotti che scarseggia proprio, su scala mondiale. La sua offerta non sembra aumentare oltre una piccola percentuale, non importa quanto cresca il prezzo. Questa è una situazione di offerta inelastica.

Figura 2. Produzione mondiale di petrolio greggio (compreso il condensato) basata principalmente su dati della EIA degli Stati Uniti, con linee di tendenza misurate dall'autrice.

Anche se i prezzi del petrolio sono stati molto alti dal 2005 (mostrati nella figura 3, sotto), la quantità di petrolio greggio è aumentata solo dello 0,1% all'anno (Figura 2, sopra).

Figura 3. Media storica annuale dei prezzi del petrolio, (“Brent” o equivalente) in dollari del 2011, dalla Revisione Statistica dell'Energia Mondiale della BP.

Nel caso del petrolio, sia l'offerta sia la domanda sono molto inelastiche. Non importa quanto sia alto il prezzo, la domanda di petrolio non diminuisce di molto. Analogamente, non importa quanto sia alto il prezzo del petrolio, l'offerta mondiale non aumenta molto. 1

In una situazione di offerta inelastica, le azioni normali che si potrebbero intraprendere sembrano funzionare se viste su base locale, ma si rivolta contro su base mondiale, se non partecipano tutti. Quando un paese tenta di conservare il petrolio greggio (o con una carbon tax, o con una tassa sulla benzina o con requisiti di consumo migliori per le automobili), potrebbe ridurre il proprio consumo, ma ci sono ancora un sacco di altri compratori sul mercato per il petrolio risparmiato. Quindi il petrolio viene usato da qualcun altro, forse ad un prezzo leggermente inferiore. La produzione mondiale di petrolio rimane virtualmente immutata. Così, una riduzione di uso del petrolio in un paese dell'OCSE si può trasformare in un maggior consumo di petrolio da parte di Cina e India e in definitiva più sviluppo di tutti i tipi da parte di quei paesi. 

Aggiungere sostituti si aggiunge alle emissioni di carbonio

Se non abbiamo abbastanza petrolio greggio, un approccio è quello di creare sostituti. Siccome l'offerta di petrolio è inelastica, comunque, questi sostituti non sono dei veri sostituti, comunque. Sono “aggiunte” all'offerta mondiale di petrolio e questa è una fonte del nostro problema con le emissioni mondiali in aumento. 

Cosa usiamo come sostituti? Fondamentalmente gas naturale, carbone e in una certa misura petrolio (perché non possiamo evitare di usare petrolio). Il fatto è che per fare i sostituti, abbiamo bisogno di bruciare gas naturale e carbone più rapidamente di quanto faremmo se non facessimo i sostituti del petrolio. Siccome l'offerta di carbone e gas naturale è elastica, è possibile estrarli più rapidamente. Così, fare i sostituti tende ad aumentare le emissioni di anidride carbonica oltre a quanto sarebbero state  se non ci fosse venuta in mente l'idea dei sostituti. 

L'aumento dell'uso di carbone e gas naturale è molto chiaro se si pensa ai liquidi da carbone o da gas. Qui, abbiamo prima bisogno di costruire gli impianti usati per la produzione e poi con ogni barile di sostituto fatto dobbiamo usare più gas naturale o carbone. Quindi è molto chiaro che stiamo estraendo molto carbone e gas naturale aggiuntivi  per fare una quantità relativamente più piccola di sostituto del petrolio. Spesso c'è anche un bisogno consistente di acqua per far funzionare il processo, aggiungendo altro stress al sistema. Ma lo stesso problema emerge coi biocombustibili e con altre rinnovabili. Anche questi sono aggiunte all'offerta mondiale di petrolio, non sostituti. Mentre in teoria questi potrebbero produrre energia con meno CO2 per unità rispetto ai sistemi a combustibili fossili, in termini assoluti essi portano a tirare fuori gas naturale e carbone dal sottosuolo più rapidamente per essere usati per fare fertilizzanti, elettricità, cemento e altra energia in ingresso alle rinnovabili. 2 

Carbon tax e competitività

Ogni paese compete con gli altri nel mercato mondiale. Aggiungere una carbon tax rende i prodotti fatti da un'azienda locale meno competitivi nel mercato mondiale. Ciò segnala anche ai potenziali utilizzatori di carbone che i paesi che adottano le carbon tax sono disposti a lasciare una quota maggiore delle esportazioni mondiali di carbone a coloro che non  adottano le carbon tax, contribuendo così a mantenere bassi i costi del carbone importato. I paesi asiatici hanno già margine competitivo sui paesi OCSE in termini di salari e costi del carburante inferiori (a causa della loro miscela di carbone pesante), quando si tratta di produzione. Aggiungere una carbon tax tende a sommarsi al margine competitivo asiatico. Ciò tende a spostare la produzione all'estero e con essa i posti di lavoro. 

Figura 4. Consumo energetico cinese per fonti, basato su dati della Revisione Statistica dell'Energia Mondiale della BP.

La Cina si è unita al World Trade Organization (Organizzazione Mondiale del Commercio) nel 2001. La Figura 4 mostra che il suo consumo di carburante è salito rapidamente da allora. Sembra probabile che in numero di posti di lavoro nella produzione e le spese in infrastrutture cinesi siano aumentate in modo analogo. Gli economisti sembrano aver dimenticato il grave deterioramento nel mondo delle emissioni di CO2 negli ultimi anni guardando principalmente alle indicazioni dei singoli paesi, comprese le emissioni di CO2 per unità di PIL. Sfortunatamente, questa visione ristretta non vede il quadro completo, cioè che le emissioni complessive di CO2 stanno aumentando, e che le emissioni di CO2 relative al PIL mondiale hanno smesso di diminuire (vedete i miei post E' davvero possibile disaccoppiare la crescita del PIL dalla crescita energetica? e Pensieri su come l'uso di energia e le emissioni di CO2 stanno crescendo rapidamente quanto il PIL (vedete anche la Figura 1 all'inizio del post).

Il collegamento con l'impiego

Ho mostrato che negli Stati Uniti c'è uno stretto collegamento fra consumo di energia e numero di posti di lavoro (per maggiori informazioni, compreso uno sguardo a periodi passati, vedete il mio post Lo stretto legame fra consumo di energia, impiego e recessione).

Figura 5. Impiego è il numero totale di persone che lavorano in lavori non agricoli come riportato dal  Census Bureau degli Stati Uniti. Il consumo di energia è la quantità totale di energia di tutti i tipi consumata (petrolio, carbone, gas naturale, nucleare, eolico, ecc.)  in British Thermal Units (Btu), come riportato dalla statunitense EIA.

Ci sono diverse ragioni per le quali c'è da aspettarsi una connessione fra consumo di energia e numero di posti di lavoro:

(1) Il lavoro in sé, quasi in ogni situazione, richiede energia, anche se è solo elettricità per alimentare i computer a combustibile per scaldare gli edifici.

(2) Ugualmente importante, i salari che gli impiegati guadagnano permettono loro di comprare beni che richiedono uso di energia, come una macchina o una casa (la “domanda di energia” è ciò che la gente si può permettere; i posti di lavoro favoriscono la crescita della “domanda”).

(3) C'è da aspettarsi che le persone con salari più bassi spendano la gran parte di essi in servizi collegati all'energia (come cibo e benzina per il pendolarismo). Quelle ricche spendono i loro soldi in beni e servizi costosi, come servizi di pianificazione finanziaria e vestiti alla moda che richiedono molta meno energia per dollaro di spesa.

La cosa che trovo preoccupante è la stretta correlazione temporale fra l'ascesa dell'uso di carbone in Asia, e quindi i posti di lavoro che utilizzano carbone, e la diminuzione dell'impiego negli Stati uniti come percentuale della sua popolazione, come illustrato nella Figura 6 sotto. Probabilmente, l'ascesa del commercio mondiale è altrettanto importante, ma alcuni aspetti dei programmi intesi a risparmiare CO2 sembrano a loro volta incoraggiare il commercio mondiale. 

Figura 6. Numero di impiegati/Popolazione negli Stati Uniti, laddove il Numero di Impiegati è il totale dei Lavoratori non agricoli secondo le attuali Statistiche dell'Impiego dell'Ufficio del Lavoro, Statistiche e Popolazione sulla Popolazione Residente negli Stati Uniti secondo il Censimento Americano. Il 2012 ha una stima di una sola parte dell'anno.

Naturalmente , gli Stati Uniti non hanno firmato il Protocollo di Kyoto o promulgato una carbon tax e quelli che mostro sono i suoi posti di lavoro, che crollano come percentuale della popolazione. Sembra più che le soluzioni per la CO2 agiscano come un ulteriore modo per incoraggiare il commercio internazionale e con esso più “crescita” e più CO2.

Nemmeno usare più biomasse è una soluzione

Bruciare più legno come combustibile e creare biocombustibili di “seconda generazione” dalla biomassa sembra una soluzione, finché non ci si rende conto che stiamo raggiungendo i limiti anche lì. Nel giugno del 2012, 20 noti scienziati hanno pubblicato uno studio dal titolo Ci stiamo avvicinando ad un cambiamento di stato della Biosfera terrestre. Questo rapporto indica che gli esseri umani hanno già convertito il 43% della superficie terrestre ad uso urbano o agricolo. In totale, dal 20 al 40% della produttività primaria della Terra è stata rilevata degli esseri umani. Gli autori sono preoccupati del fatto che potremmo aver raggiunto un punto di non ritorno che ci conduce ad un cambiamento di stato, a causa della perdita di servizi ecosistemici come mentre aumenta l'uso di materiali biologici. Con questo cambiamento di stato arriverebbe un cambiamento nel clima. Le simulazioni indicano che questo punto di non ritorno potrebbe avvenire anche solo con il 50% dell'uso di superficie terrestre. Questo punto di non ritorno potrebbe essere anche ad un livello percentuale più basso se hanno luogo sinergie a livello mondiale.

Sulla nostra strada attuale – Mancanza di buone soluzioni

La lista di problemi in relazione alle attuali soluzioni proposte non è completa, fa comunque un accenno ai problemi con la riduzione delle emissioni di CO2 usando gli approcci suggeriti finora. Ci sono molti problemi che non ho toccato. Un problema da notare è il fatto che il costo dell'integrazione di rinnovabili intermittenti (come eolico e solare FV) è aumentato rapidamente aggiungendone sempre di più in rete. Ciò accade perché c'è più necessità di trasportare l'elettricità per lunghe distanze e di mitigare la sua variabilità attraverso l'immagazzinamento di energia o il bilanciamento attraverso combustibili fossili (vedete, per esempio,I progetti a bassa emissione di carbonio necessitano un nuovo modello di trasmissione e distribuzione, L'instabilità della rete ha generato un rimescolamento nell'industria per le soluzioni,e L'esplosione dell'energia solare alle Hawaii).

Mentre i problemi indicati in questi articoli sono probabilmente risolvibili, i costi di queste soluzioni non sono stati esaminati nelle analisi di bilancio energetico. I bilanci energetici (o stime dell'EROEI) per come vengono attualmente riportati non variano con la percentuale di rinnovabili intermittenti aggiunte alla rete. Se le analisi del bilancio energetico fossero adattate per riflettere gli alti costi dell'aggiungere una percentuale crescente di eolico o fotovoltaico alla rete, mostrerebbero probabilmente un rapido declino del bilancio energetico, sopra una certa soglia. Questo indicherebbe che mentre aggiungere un po' di rinnovabili intermittenti (come fatto finora) può essere una parziale soluzione, aggiungerne molte è probabile che abbia seri problemi di costi e di bilancio energetico.

Un altro problema col quale è difficile da affrontare è il fatto che non abbiamo a che fare con un problema temporaneo con le emissioni di CO2. L'idea non è quella di rallentare nel bruciare combustibili fossili e di bruciarne di più in seguito. Quello che abbiamo davvero bisogno di fare è di lasciare i combustibili fossili nel sottosuolo per tutto il tempo. Questo è un problema, perché non c'è modo di imporre il nostro volere a persone che vivranno fra 10 o 50 anni, Il Principio di Potenza Massima di H. T. Odum sembrerebbe indicare che qualsiasi specie farà uso di qualsiasi fonte energetica sia a sua disposizione e nella misura in cui può. Anche se sconfiggessimo temporaneamente questa tendenza riguardo all'uso dei combustibili fossili da parte dell'essere umano, non vedo alcun modo di sconfiggere questa tendenza sul lungo termine. Considerati tutti questi problemi, non sembra che gran parte delle soluzioni “standard” funzioneranno realmente. 3 Quali altre opzioni abbiamo?

Soluzioni della Natura. 

La Terra ha sempre avuto a che fare col problema del cambiamento delle condizioni per oltre 4 miliardi di anni. La Terra è un sistema finito. La natura fa in modo che i sistemi finiti, come la Terra, passino ciclicamente a nuovi equilibri di stato nel tempo, man mano che cambiano le condizioni. Mentre a noi piacerebbe sconfiggere questa tendenza della Terra a questo proposito, non è del tutto chiaro se possiamo farlo. Il cambiamento nel clima è probabile che sia parte di questo passaggio ciclico a nuovi stati.

Un cambiamento di stato è motivo di preoccupazione per gli esseri umani, ma non necessariamente per la Terra in  sé. La Terra è passata da stato a stato molte volte durante la sua esistenza e continuerà a farlo in futuro. I cambiamenti riporteranno la Terra ad un nuovo equilibrio. Per esempio, se i livelli di CO2 sono alti, è probabile che diventino dominanti le che specie possono fare uso di livelli di CO2 più alti (come le piante), piuttosto che gli esseri umani. 

Come possano avvenire esattamente questi cambiamenti di stato è oggetto di diversi punti di vista. Uno è che il cambiamento dei livelli di CO2 sia un fattore primario. L'articolo di Nature cui ho fatto riferimento prima suggerisce l'aumentato disturbo degli ecosistemi naturali (come un più ampio uso di biomasse) possa forzare un cambiamento di stato. Personalmente credo che un collasso finanziario collegato ad alti prezzi del petrolio potrebbe essere parte dell'approccio della Natura nel muoversi verso un nuovo stato. Potrebbe portare ad una riduzione del commercio mondiale, un ridimensionamento delle emissioni di CO2 ed una contrazione generale dei sistemi umani. [4] Tuttavia il cambiamento che ha luogo potrebbe essere improvviso. Non piacerà a molte persone, visto che molti non saranno preparati ad esso.
Passi che potrebbero funzionare per rallentare l'emissione di CO2

Sarebbe utile se potessimo rallentare le emissioni di CO2 lavorando per produrre energia con meno CO2. Questa opzione non sembra funzionare bene comunque, quindi direi che abbiamo bisognao di lavorare in un'altra direzione: riducendo il bisogno umano di energia esterna. Per fare questo, suggerirei due grandi passi:

(1) Riduzione della popolazione mondiale, attraverso politiche di un figlio a coppia ed accesso universale a servizi di pianificazione famigliare. Questo passo è necessario perché l'aumento di popolazione si va ad aggiungere alla domanda. Se dobbiamo ridurre la domanda, diminuire la popolazione deve giocare un ruolo.

(2) Spostare la nostra enfasi nel produrre localmente beni essenziali, piuttosto che esternalizzarli in parti del mondo che usano probabilmente carbone per produrli (senza contare i trasporti, ndt.). Consiglierei di partire da cibo, acqua, vestiario e dalla filiera necessaria per produrre questi articoli. 

Spostare la nostra enfasi nel produrre localmente beni essenziali avrà benefici multipli. (a) aggiungerà posti di lavoro locali e (b) porterà ad una minore crescita nel mondo nell'uso di carbone, (c) risparmierà nei combustibili per il trasporto e (d) aggiungerà protezione all'impatto negativo del declino dell'offerta mondiale di petrolio, se questo dovesse avvenire in un futuro non troppo lontano. Questo aiuterebbe anche a ridurre le emissioni di CO2. I costi dei beni sarebbero probabilmente maggiori usando questo approccio, portando così meno “cose” per persona, ma anche questo è parte del raggiungimento della riduzione di emissioni di CO2. 

E' difficile vedere come i passi sottolineati sopra sarebbero accettabili ai leader mondiali o alla maggioranza della popolazione mondiale. Così, ho paura che finiremo per ricadere nel piano della Natura discusso sopra. 

Note:

[1] Michael Kumhof e Dirk Muir hanno recentemente preparato un modello della domanda e offerta del petrolio (saggio del FMI: Petrolio ed Economia Mondiale: Alcuni Futuri Possibili). Al suo interno, essi assumono un'elasticità del prezzo del petrolio sul lungo periodo di 0,03 e ribadiscono che un saggio di Benes ed altri  indica una gamma da 0,005 a 0,02 per questa variabile. L'elasticità del prezzo a lungo termine della domanda di petrolio si assume sia di 0,08 nell'analisi di  Kumhof eMuir.

[2] Direi che le misurazioni standard dell'EROEI sono definite in modo troppo restrittivo per dare una vera misura della quantità di energia usata nel fare un particolare sostituto. Per esempio, le misure dell'EROEI non considerano i costi energetici associati al lavoro (anche se i lavoratori spendono i loro salari in vestiario e costi per il pendolarismo e moli altri beni e servizi che utilizzano combustibili fossili), o coi costi di finanziamento o con gli impatti indiretti come l'usura delle strade nel trasportare mais per il biocombustibile. Altri tipi di analisi hanno dei modi per fa fronte a questa mancanza. Per esempio, quando il numero dei posti di lavoro che un nuovo datore di lavoro si può aspettare di aggiungere ad una comunità viene valutato, l'approccio usuale sembra essere di prendere il numero di posti di lavoro che possono essere direttamente contati e moltiplicati per tre, per stimare l'impatto pieno. Io direi che con i sostituti, un qualche adattamento simile è necessario. Questo adattamento agirebbe per aumentare l'uso di energia associato alle rinnovabili e ridurre l'EROEI. Per esempio, l'aggiustamento potrebbe dividere direttamente l'EROEI calcolato per 3. Un calcolo del reale beneficio netto delle rinnovabili necessita anche di riconoscere che quasi l'intero costo energetico viene pagato in anticipo e solo nel tempo viene recuperato in produzione di energia. Quando la produzione rinnovabile cresce rapidamente, la società tende a in una posizione di deficit a lungo termine. Tipicamente, è solo quando la crescita rallenta che la società raggiunge una posizione energetica netta positiva. 
[3] Ovviamente non ho trattato tutte le potenziali soluzioni. A volte si parla di nucleare, come del solare spaziale. Ci sono nuove soluzioni che vengono proposte regolarmente. Anche se se queste soluzioni funzionassero, farle decollare richiederebbe tempo e l'uso di combustibili fossili, quindi è saggio considerare anche altre opzioni.
[4] Il modo in cui il petrolio limitato può interferire col commercio mondiale è questo: gli alti prezzi del petrolio causano il taglio dei beni voluttuari da parte dei consumatori. Questo porta a licenziamenti nei settori voluttuari dell'economia, come i viaggi per le vacanze. Esso porta anche ad effetti secondari, come default del debito e abbassamento dei prezzi degli immobili. Gli effetti finanziari si “concentrano” verso i governi delle nazioni che importano petrolio, perché incamerano meno introiti dalle tasse da parte dei lavoratori licenziati nello stesso momento in cui essi pagano di più per gli ammortizzatori sociali, gli incentivi ed i salvataggi bancari (a questo punto ci siamo già). Alla fine, i paesi scopriranno che il deficit di spesa sta sfuggendo di mano. Se i paesi aumentano le tasse e tagliano gli aiuti, questo è probabile che porti a più licenziamenti e fallimenti. Una possibile conseguenza è che i cittadini diventeranno sempre meno contenti e rimpiazzeranno i governi con nuovi governi che ripudieranno il vecchio debito. I nuovi governi potrebbero avere difficoltà a stabilire relazioni finanziarie con altri governi, visto che la gran parte sono grandi insolventi. Problemi del genere potrebbero ridurre il commercio mondiale in modo sostanziale. Dalla caduta del commercio internazionale ne deriverebbe un capacità molto più limitata di mantenere i nostri attuali sistemi, come l'elettricità ed i trasporti a lunga distanza. 














lunedì 7 gennaio 2013

Il petrolio russo e il futuro della chimica catalitica

Da “Cassandra's Legacy”. Traduzione di Massimiliano Rupalti.

Eccomi in Siberia con la Prof.ssa Irina Kurzina (a destra nella foto) e la Dott.ssa Tamara Kharlamova (al centro) del dipartimento di Chimica dell'Università di Tomsk. La Prof.ssa Kurzina ha organizzato a Tomsk una conferenza intitolata “Catalisi: dal laboratorio all'industria” ed è stata così gentile da invitarmi per fare una presentazione. Questo viaggio a Tomsk è stato interessante per varie ragioni e sono rimasto impressionato dall'entusiasmo e la dedizione dei giovani scienziati russi che ho incontrato. Ecco una versione del mio discorso all'incontro: è condensato e talvolta modificato per andare incontro ad un pubblico più vasto degli specialisti in catalisi, ma conserva la sostanza di quello che ho detto. 


Tomsk – 1 novembre 2012
di Ugo Bardi

Signore e signori, prima di tutto vorrei dirvi che è un piacere essere qui a Tomsk per discutere di catalisi eterogenea. E dico questo perché sono uno di voi, anche se non ho lavorato in questo campo per alcuni anni. Lasciate che vi mostri questa immagine:


E' stata scattata nel 1994 ed è la foto più vecchia che sono stato in grado di trovare che mi mostri in un laboratorio chimico a studiare la catalisi eterogenea (quello che vedete dietro me è un apparato per la spettroscopia di fotoelettroni). Ho studiato quel soggetto dal 1980, quando stavo facendo il post-dottorato a Berkeley. Come potete vedere, sono un po' più giovane in quell'immagine. Ero ancora più giovane nel 1980, ma meglio non farla troppo lunga su questo! Volevo solo mostrarvi da dove è partita la mia carriera da ricercatore che, attualmente, è cambiata molto. 

Oggi, mi interessa ancora molto la catalisi e la scienza delle superfici, ma sono portato ad avere una più ampia veduta del campo. Non studio più i processi specifici, ma tutto il soggetto della catalisi nella sua rilevanza economica. Sapete meglio di me che la catalisi è fortemente legata al petrolio che, insieme al gas naturale, fornisce la materia prima di base per gran parte delle reazioni catalitiche industriali. E' con le reazioni catalitiche che creiamo combustibile dal petrolio e non solo combustibili, creiamo tante cose, dalla plastica ai fertilizzanti e qualsiasi altra cosa possiate pensare in termini di chimica. 

Ora il punto è, naturalmente, che una volta che ci si rende conto di quanto sia importante il petrolio per così tante cose allora ci si chiede quanto durerà. Sono sicuro che vi sarete posti a questa domanda, almeno in modo inconscio. Di tanto in tanto mi facevo la stessa domanda quand'ero un giovane ricercatore che studiava chimica catalitica, ma devo dire che non gli davo mai molta importanza. E' stato solo col tempo che ho scoperto che non potevo più ignorare la questione e quindi ho cominciato a studiarla come se fosse un altro problema della chimica catalitica. E' questo di cui mi piacerebbe parlarvi oggi. 

Proverò a raccontarvi del petrolio in generale, ma anche del soggetto specifico del petrolio russo. Come premessa, lasciatemi dire che non sono uno specialista in petrolio russo. Ci sono persone che hanno passato la vita a studiare la produzione di petrolio russa e che sanno tutto riguardo a dove il petrolio viene prodotto, le risorse, le riserve, i pozzi, i giacimenti, gli oleodotti, le raffinerie e tutto il resto. Non posso sostenere di avere quel tipo di conoscenza, ma proverò ciononostante a raccontarvi alcune cose su questo tema che trovo interessanti e che potrebbero esservi sfuggite. 

Quindi, il mio discorso comincerà con una breve storia del petrolio, poi vi dirò qualcosa sui problemi causati dal petrolio, sul cambiamento climatico, quindi su alcune prospettive sulla produzione russa di petrolio ed infine su come la chimica catalitica può venire in soccorso di un mondo futuro in cui avremo molto meno petrolio da bruciare di quanto non abbiamo ora. Vale a dire “l'attivazione della CO2”, ma procediamo per ordine. 


1. Introduzione al petrolio



Come come chimici sapete bene che il petrolio spesso esce fuori come una stostanza appiccicosa nerastra che, così com'è, è quasi completamente inutile come combustibile. Brucia, sì, ma molto lentamente e in alcuni casi non brucia nemmeno. E' la catalisi, in particolare quello che chiamiamo “cracking catalitico” che trasforma il petrolio in combustibili. Ma anche prima del cracking industriale, la gente aveva imparato come distillare il petrolio per fare un bel fluido chiaro, chiamato “kerosene”, che poteva bruciare nelle lampade – ciò accadeva a metà del diciannovesimo secolo negli Stati Uniti. Qui vediamo una pubblicità per il kerosene in Russia. Non c'è data a questa immagine, ma dallo stile potrebbe essere del tardo diciannovesimo secolo. 



Forse non sapete che per qualche tempo la Russia ha importato kerosene dagli Stati Uniti, Ci suona strano perché sappiamo che la Russia ha vaste risorse petrolifere e probabilmente saprete che i giacimenti petroliferi del Caucaso venivano già sfruttati nel diciottesimo secolo. Ma la tecnologia per trasformare il petrolio greggio in combustibile per lampade impiegò un certo tempo per essere sviluppata qui, quindi per un breve periodo la Russia ha dovuto appoggiarsi agli Stati Uniti per il kerosene. Forse non sapete neanche che Dmitry Mendeleev –  famoso per la tavola periodica – è stato in Pennsylvania per studiare i metodi americani per elaborare il petrolio greggio. Ecco la sua pubblicazione, datata 1877. 


Naturalmente, i chimici russi hanno imparato rapidamente come fare kerosene e in seguito come elaborare il petrolio usando metodi moderni. Oggi, l'industria del petrolio russo probabilmente è la più grande del mondo, ma a che punto si trova la Russia in termini di prospettive? Per rispondere a questa domanda dobbiamo esaminare la produzione di petrolio in generale. 

2. Modelli di produzione del petrolio

Come dicevo, la Russia ha iniziato un po' più lentamente dell'America col petrolio ma, col tempo, la produzione russa è cresciuta rapidamente fino a superare quella Americana negli anni 70. Vediamo un confronto fra Stati Uniti e Russia (in realtà l'ex Unione Sivietica) in termini di produzione petrolifera. Questa è un'immagine fatta nel 1997 dall'esperto di petrolio francese Jean Laherrere (Link).


Questo è un gruppo di dati piuttosto vecchio, molte cose sono cambiate dal 1997. Ma volevo mostrarvi quest'immagine specifica per evidenziare come apparivano le cose durante il collasso dell'Unione Sovietica.

Vedete come la produzione sovietica ha cominciato a crescere rapidamente più tardi che negli Stati Uniti, ma questa alla fine ha superato la produzione americana negli anni 70 (il grafico non mostra la produzione dell'Alaska, ma il cambiamento non è grande). Notate come entrambe le curve mostrino lo stesso schema: prima crescono esponenzialmente, poi raggiungono il picco e declinano. C'è una differenza, comunque: il consumo degli Stati Uniti ha continuato a crescere con le importazioni dal Medio Oriente e da altre regioni. Invece, l'Unione Sovietica era relativamente isolata come sistema economico ed il consumo è declinato insieme alla produzione. Questa era una caratteristica del collasso dell'Unione Sovietica. 

Vi potrebbe interessare sapere che ci sono due scuole di pensiero su cosa ha causato il declino della produzione di petrolio nell'Unione Sovietica. Una dice che la produzione di petrolio è collassata a causa del collasso del sistema politico, l'altro che il sistema politico sovietico è collassato a causa del collasso della produzione di petrolio. La mia opinione è che non si può pensare di rispondere a questa domanda con un “o questo o quello”. La risposta giusta è “entrambe”. Serve un sistema economico e politico funzionante per produrre petrolio e serve il petrolio come fonte di energia per mantenere un sistema politico ed economico in funzione. Quindi, alla fine, il declino di entrambe le cose è arrivato insieme. Ma perché esattamente?

Come abbiamo visto, sembra esserci uno schema simile nei due casi, USA e URSS. Il primo a notare questo schema è stato un geologo americano, Marion King Hubbert. Nel 1956, Hubbert ha previsto quale sarebbe stata la forma della curva di produzione del petrolio negli Stati Uniti. Questo grafico è piuttosto famoso:


Hubbert ha visto questo modello come empirico, ma ogni qualvolta si abbia uno schema, una regolarità in un fenomeno, allora devono esserci delle ragioni profonde perché questo avvenga. Vale a dire, il fatto che due sistemi economici e politico molto diversi come USA e URSS mostrassero lo stesso schema ci dice che qualcosa alla base dell'economia crea questo schema. Cioè, non erano le scelte politiche del governo americano o di quello sovietico che generavano quello schema. E' un fenomeno generale di qualche tipo che appare ovunque ci sia una grande regione produttiva. 

Lasciate che vi faccia un altro esempio di questo schema. Lasciate che vi mostri alcuni dati sul campo petrolifero di Samotlor, nella Siberia dell'ovest. Non è molto lontano da dove ci troviamo qui a Tomsk. Bene, “non molto lontano” dev'essere preso in termini relativi. Qualcosa meno di 1000 chilometri comunque che, immagino, non sia così tanto per gli standard russi. 


Samotlor è un “supergigante”, uno dei più grandi giacimenti del mondo. Vedete come la reazione chimica si sia innescata, raggiungendo un livello di produzione massima di più di un miliardo di barili di petrolio all'anno. E' un valore enorme. A quel tempo Samotlor, da solo, produceva una percentuale significativa della produzione mondiale di petrolio. Ma poi, la reazione si è placata per mancanza di reagenti.

Il caso di Samotlor è interessante anche perché illustra come un un campo maturo possa essere rivitalizzato, almeno in parte. Nei tardi anni 90, le due compagnie che gestivano il giacimento, TNK e BP, hanno deciso di investire su Samotlor per ravvivare la produzione. Ciò significava “spremere” più petrolio dal vecchio giacimento con vari metodi; può essere fatto ed ha funzionato perché il declino è stato arrestato. Ma è stato impossibile riportare il giacimento ai livelli del suo apogeo. La produzione è rimasta pressoché costante fino ad ora, ma non c'è dubbio che declinerà ancora. Così, vedete, ci sono fattori molto forti che portano la curva ad assumere la forma "a campana" ed il fatto che la gente non voglia che la produzione declini non significa che il declino si possa fermare. Non facilmente, perlomeno. 

Quindi, cos'è che crea questo schema? Be', c'è una teoria che lo spiega, ma non posso entrare nei dettagli qui. Lasciatemi solo dire che l'economia deve, alla fine, obbedire alle leggi fisiche e le leggi fisiche dicono che serve energia per estrarre petrolio. Meno petrolio rimane, più energia serve per estrarlo. Questo si traduce in costi maggiori e, alla fine, nessuno estrae petrolio in perdita. Quindi, il petrolio viene estratto rapidamente quando è facile estrarlo, ma col tempo la produzione tende a declinare. Queste considerazioni possono essere messe in forma matematica ed il risultato è la “curva a campana” che avete visto. 

In un certo senso, l'estrazione di petrolio è una grande reazione chimica, dove il petrolio e l'ossigeno sono i reagenti e gli esseri umani sono il catalizzatore. E' impressionante che questi modelli funzionino così bene in certi casi storici – non tutti i casi, naturalmente: l'economia mondiale è un sistema complicato. Ma il fatto che sia un sistema complicato non significa che non debba obbedire alle leggi della fisica. Quando non ci sono più reagenti, la reazione deve finire. 

3. Petrolio: situazione attuale

Fin qui, abbiamo parlato del cosiddetto “modello di Hubbert”. E' un modello interessante, ma dovete ricordare che i modelli sono sempre approssimazioni della realtà. Questo è valido in chimica proprio come nella produzione di petrolio. Quindi, andiamo a vedere alcuni dati sul mondo reale, qui, per esempio questo (preso da wikipedia): 


Vedete che c'è una certa tendenza per l “reazione” della produzione a seguire il modello di Hubbert, cioè ad esplodere per poi placarsi. Ma la realtà è più complessa e c'è sempre la possibilità di far ripartire la crescita dopo un lungo periodo di declino. Potremmo dire che i reagenti non siano ben mescolati e quindi la reazione procede in modo irregolare. Vedete che la produzione nei paesi della ex Unione Sovietica hanno preso di nuovo velocità dopo aver raggiunto un minimo intorno al 1998 ed ora ha raggiunto livelli non lontani da quelli del picco al tempo dell'Unione Sovietica. Questo perché il sistema non è così semplice come i modelli vorrebbero che fosse e reagisce, fra le altre cose, ai prezzi, agli eventi politici, alle guerre, alle crisi e cose del genere. 

Quindi, cosa possiamo aspettarci per il futuro? Be', lasciate che vi mostri alcuni dati recenti sulla produzione di petrolio russa.



Vedete che la crescita di produzione è andata rallentando durante gli ultimi anni. Oggi non sembra essere in grado di crescere ulteriormente. In questo rispecchia le tendenze generali globali: la produzione di petrolio mondiale è piatta o cresce molto lentamente. Quindi cosa sta succedendo? Be', non è certo per mancanza di sforzi; cioè, il rallentamento della crescita non è un effetto pianificato. Dai dati che ho, è chiaro che l'industria russa del petrolio sta facendo uno sforzo tremendo per mantenere la produzione ai livelli attuali. Stanno investendo un sacco di soldi e di risorse alla ricerca di nuove aree, nuovi giacimenti, usando nuove tecnologie per ottenere più petrolio da vecchi giacimenti. Il problema è che molti giacimenti di petrolio, specialmente nella Siberia dell'ovest, sono “maturi” e rallentano – come possiamo vedere nel caso di Samotlor. C'è ancora tanto petrolio da estrarre nella Repubblica Russa, ma ci vuole uno sforzo sempre maggiore per farlo. 

Quindi, cosa accadrà? Di sicuro non vedremo un declino della produzione finché l'industria può mantenere lo sforzo di sviluppare le riserve disponibili. E questo dipende da diversi fattori, compresa la situazione finanziaria internazionale. Direi che, a breve termine, non dobbiamo preoccuparci del declino della produzione russa; forse nemmeno nel medio termine. Ma alla fine, come ho detto, la reazione deve esaurire i reagenti. Se questo avverrà sotto forma di un collasso o di lento declino non posso dirlo, ma posso dire che dobbiamo prepararci per un mondo dove, a lungo termine, ci sarà meno petrolio disponibile e questo sarà più caro. Lo stesso vale per il gas naturale, anche se le riserve di gas russe sono abbondanti, secondo i dati che abbiamo. 

Notate anche che gli alti costi di estrazione non sono il solo problema. Mentre si fa uno sforzo maggiore per estrarre risorse più costose, vediamo che produciamo più CO2 relativamente alle stesse quantità di energia generata. E questo ha un impatto sul clima. Anche qui in Russia. Lasciate solo che vi mostri gli incendi nella Siberia dell'est di quest'anno – una delle conseguenze del cambiamento climatico. 


Probabilmente la Russia non sarà colpita così duramente dal riscaldamento globale come gli altri paesi, ma sarà comunque un problema. Alcune persone dicono che la Russia avrà dei benefici da un clima più caldo, ma non sono sicuro di questo, specialmente se consideriamo questi incendi estivi. Il clima è un tema complicato e che causa grandi cambiamenti dovunque. In alcuni luoghi i cambiamenti potrebbero essere per il meglio, ma non ci scommetterei per quanto riguarda la Russia. Dobbiamo quindi prepararci non solo per un mondo con meno petrolio, ma per un mondo in cui non si vuole (o non si è in grado) di usare le risorse rimanenti. 

4. Attivazione catalitica della CO2 come materia prima

Così, se mi avete seguito fino a questo punto, sono sicuro che vi sarete chiesti come sopravviveremo senza petrolio. Naturalmente, questo sarà per il futuro, abbiamo ancora riserve, ma dobbiamo avere cura di non sperperarle. In altre parole, ci dobbiamo preparare per un futuro nel quale ci sarà meno petrolio (ed anche meno gas naturale). Dove saremo in grado di trovare le risorse di cui abbiamo bisogno.

Naturalmente da chimici, tutti voi sapete da dove viene il petrolio – è stata una scoperta del chimico russo Mikahil Lomonosov del diciottesimo secolo. Sappiamo che il petrolio greggio, proprio come carbone e gas naturale, è un prodotto della fotosintesi. E' una reazione dell'acqua con la CO2 che produce molecole organiche. Questa reazione è andata avanti per milioni di anni nel nostro pianeta ed alcuni dei prodotti sono sprofondati sottoterra e si sono lentamente trasformati in quello che chiamiamo idrocarburi e carbone “fossili”. 

Ora il punto è, naturalmente, se possiamo replicare questa reazione in laboratorio. E la risposta è “sì”, naturalmente possiamo. Possiamo costruire lunghe catene di idrocarburi in laboratorio. E' una cosa ben conosciuta e la chiamiamo la reazione di “Fischer-Tropsch”. Funziona in presenza di catalizzatori basati, normalmente, su ferro e cobalto. 


Ma per alimentare questa reazione abbiamo bisogno di monossido di carbonio e H2, che normalmente sono il prodotto della reazione dell'acqua con il carbone; è la cosiddetta reazione di “water shift”. Ma questo non ci aiuta più di tanto visto che anche il carbone è un combustibile fossile, inquina, genera riscaldamento globale e non è infinito. Così, possiamo alimentare questa reazione senza ricorrere al carbone?

L'idrogeno è qualcosa che possiamo ottenere dall'elettrolisi dell'acqua. L'acqua è abbondante e scinderla non produce gas serra, almeno se usiamo energia elettrica generata da energia rinnovabile o nucleare. Ma dove prendiamo il monossido di carbonio senza usare gli idrocarburi fossili? Be', è possibile, è una cosa che si chiama “attivazione della CO2”. L'anidride carbonica è un gas stabile, quindi ci serve energia per trasformarlo in una “materia prima” che possa reagire con l'idrogeno. 

Il principale metodo per l'attivazione della CO2 è qualcosa di simile alla fotosintesi, vale a dire basato sula fotochimica. L'attivazione si ottiene con la promozione di un elettrone ad un alto stato energetico in un semiconduttore. Questo elettrone quindi reagisce con la CO2, trasformandola in un composto attivo che può reagire con l'idrogeno. Tipicamente, TiO2 è il semiconduttore usato. Qui vedete i potenziali elettrochimici che possono essere usati per ottenere la reazione ed i prodotti ottenibili. 


La reazione di attivazione fotoelettrochimica della CO2 è ancora allo stadio di ricerca, ma è un'idea promettente. Vedete che c'è un sacco di interesse su questo concetto e quest'anno c'è stata una conferenza sull'attivazione della CO2 ad Essen, in Germania.


E' un campo enormemente interessante e molto nuovo: fateci caso perché è la “prima” conferenza sull'attivazione della CO2 – non ci sono molti i soggetti in chimica che non siano stati oggetto di studi estesi e dove possiate avere la “prima” conferenza mondiale. Quindi un area davvero interessante. Sfortunatamente non ho potuto assistere a quella conferenza per diverse ragioni, ma cercherò di essere presente alla prossima edizione nel 2013. Penso che il concetto di usare la CO2 come materia prima per l'industria chimica sia la vera frontiera della catalisi eterogenea e vi invito a considerarla per il vostro lavoro futuro. 


6. Energia ed attivazione della CO2

Abbiamo quindi visto che abbiamo bisogno di cominciare a lavorare nella direzione di ottenere le sostanze chimiche che ci servono dall'attivazione della CO2. In questo momento  è una strada più costosa e più complessa che non il modo tradizionale di ottenere sostanze chimiche dagli idrocarburi fossili, ma in futuro è probabile che diventi la strada scelta. Nel lungo periodo sarà l'unica. 

Naturalmente dobbiamo avere cura di quello che facciamo. Forse avete letto in qualche saggio che alcuni stanno dichiarando di “ottenere benzina dall'aria”. Fa riferimento ad un particolare percorso della reazione che comincia con l'attivazione della CO2 e che porta ai combustibili liquidi. In un certo senso è vero, ma è anche chiaro che c'è una differenza fondamentale. Quando si fa la benzina dal petrolio si usa l'energia contenuta nel petrolio (o forse nel gas naturale) per alimentare tutto il processo. Ma quando si fa la benzina dalla CO2 bisogna fornire l'energia necessaria. La CO2 è un composto chimico molto stabile e per attivarla è necessario salire termodinamicamente, non c'è modo di evitarlo. E non possiamo usare idrocarburi fossili per ottenere quell'energia: non avrebbe senso bruciare idrocarburi per ottenere idrocarburi!

Quindi, se vogliamo sostituire il petrolio con la CO2 come materia prima, dobbiamo fare attenzione al fatto che abbiamo bisogno di energia per alimentare tutto il processo e quest'energia non può venire dai combustibili fossili, altrimenti tutta la cosa sarebbe controproducente. Impianti nucleari o energia rinnovabile, probabilmente entrambe le cose, ma è essenziale che sviluppiamo ed installiamo nuove forme di energia in futuro. 

Questo è il punto cruciale della grande sfida che affrontiamo. O riusciamo a sviluppare ed usare questi nuovi metodi, o avremo problemi molto, molto grandi. E, come avete visto, la catalisi è un fattore fondamentale di queste nuove prospettive. E' un campo affascinante su cui lavorare. Lo è sempre stato ed ora ancora di più!

7. Conclusione

Vi ho detto all'inizio che era un piacere per me essere qua, ma ora vorrei dirvi esattamente il perché. Vedete, la prima volta che sono stato in Russia è stato nel 1993, quasi 20 anni fa. Era il periodo del collasso dell'Unione Sovietica. Molti di voi erano troppo giovani per ricordare quei tempi, ma sono sicuro che capite di cosa sto parlando. Quelli erano tempi tristi, specialmente per la ricerca scientifica: non c'erano soldi, nemmeno per gli stipendi dei ricercatori. Si aveva la sensazione che così tanto lavoro andasse perduto: competenza, cultura, storia, tutto stava scomparendo. Ma oggi, visitando l'Università di Tomsk e vedendo così tanti di voi così entusiasti, così coinvolti e che lavorate così bene, posso dirvi che è un grande piacere per me. Davvero, è qualcosa che non dimenticherò presto. 

Quindi, dopo aver visitato la Russia molte volte durante i 20 anni passati, ho un solo rimpianto: di non aver potuto fare questa conferenza in russo: Ma posso, perlomeno, ringraziarvi per la vostra attenzione in russo: Спасибо за внимание!




































mercoledì 2 gennaio 2013

Cosa abbiamo imparato nel 2012

Da “Cassandra's Legacy”. Di Ugo Bardi - traduzione di MR


L'ultimo volo dello Shuttle “Endeavor”. “Ci avevano promesso la conquista dello spazio, e invece abbiamo avuto Facebook.


Il 2012 è stato un anno speciale: Sono successe molte cose e molte non sono successe. Questo ci ha dato l'opportunità di imparare molto; probabilmente più di quanto avremmo voluto imparare. Abbiamo imparato che:

- E' molto facile spaventare le persone con storie di fantasia e molto difficile usare la logica e i dati per persuaderle dei pericoli imminenti e reali. 

- E' incredibilmente facile convincere la gente che le risorse sono abbondanti e che dureranno decenni. La gente ci crederà anche se ciò è basato su dati sbagliati e ragionamenti sciatti.

- Il cambiamento climatico ci colpisce più rapidamente di quanto chiunque potesse pensare. E' quest'anno che ci siamo resi conto con orrore che colpirà noi e non solo le future generazioni. Con ancora maggiore orrore, ci siamo resi conto che nessuno farà niente per evitarlo.

- Quando le persone vengono colpite duramente dai disastri climatici, come le siccità, le alluvioni e cose simili, esse restringono il loro punto di vista alle preoccupazioni più immediate e dimenticano tutto del cambiamento climatico.

- Le persone convinte che il cambiamento climatico sia tutta una cospirazione non cambieranno mai idea, a prescindere da quello che succede. La loro capacità di costruire argomenti logici complessi per negare l'evidenza è sconcertante.

- Quando la situazione economica diventa difficile, la prima reazione è quella di tagliare le energie rinnovabili e la conservazione dell'ambiente.

- Possiamo solo gingillarci con piccoli problemi, mentre sembra che non siamo in grado di risolvere quelli grandi.

- La monocultura ha vinto la battaglia per i nostri cuori e le nostre menti. Non solo non possiamo risolvere i grandi problemi, non siamo nemmeno in grado di vederli.

- Siamo bloccati su questo pianeta e questo pianeta sembra averne abbastanza di noi.




giovedì 27 dicembre 2012

La nuvola: cosa stiamo facendo alla nostra mente?


Da “Cassandra's Legacy”. Di Ugo Bardi


Il racconto del 1957 di Fred Hoyle “La Nuvola Nera” è piena zeppa di idee ed invenzioni, ancora oggi straordinario da leggere. In particolare, Hoyle è stato profetico col concetto di “nuvola intelligente”, che ricorda il concetto di “Nuvola di Internet” come la intendiamo oggi. Cosa sta facendo la nuvola alla nostra mente?


Sono cresciuto in una remota provincia dell'Impero. Per gran parte della mia vita sono stato affamato di informazione. Le librerie avevano quasi soltanto libri scritti nell'oscuro linguaggio locale e di quello che si diceva nel linguaggio imperiale avevo accesso soltanto alla minuscola parte che veniva tradotta. Ottenere libri dai centri culturali dell'Impero, al di là del mare, era possibile, ma lento, scomodo ed incredibilmente caro. 

Tutto è cambiato quando ho avuto la possibilità di vivere a Berkeley. E' stato come essere in grado di respirare dopo aver rischiato di annegare. Era così diverso: le biblioteche del Laboratorio Lawrence di Berkeley erano aperte tutta la notte proprio per lasciare che noi, i ricercatori, potessimo stare lì quanto ci pareva, setacciando tomi oscuri in cerca della verità. E cos'erano le librerie di Berkeley! Perdinci: libri e libri, molti di più di quanti ne abbia mai visto, e così economici!

La caratteristica migliore di così tanta abbondanza era la serendipità. Conoscete il significato del termine: è l'improvvisa ed inaspettata scoperta, la nuova idea che frantuma e spazza via le vostre vecchie idee. Non puoi raggiungere il favoloso mondo di Serendip ordinando libri per posta, come potevo fare da casa nel mio paese. Ma a Berkeley, con così tanti libri a disposizione, tutti allineati in scaffali e mensole, tutto ciò che dovevi fare era camminare e lasciare che la serendipità ti venisse a cercare. Ne prendevi uno a caso, guardavi la copertina e dicevi, “beh, potrebbe essere interessante”. Lo compravi, forse era un libro usato in vendita a meno di un dollaro. Lo leggevi e la tua vita cambiava. Era in questo modo che ho scoperto il concetto di “picco del petrolio”, nel 2001, in una libreria di Berkeley. Mi ha cambiato la vita. 

E' stato più di dieci anni fa ed è incredibile come siano cambiate le cose in un tempo così breve. Non sono più tornato a Berkeley, di recente, ma sono sicuro che le librerie che ci sono ora siano dei simulacri di quelle che c'erano. La serendipità è emigrata nel Web.

Ora usiamo il termine “navigare” per quel tipo di ricerca della serendipità che facevo nelle librerie. Non sono in grado di quantificare quanto sia enormemente maggiore il numero di informazioni nel Web rispetto a quelle che c'erano nelle vecchie librerie. Di certo è diventato così vasto che comincio ad essere spaventato. Troppe informazioni da assorbire. Questa sensazione mi ha riportato alla mente il racconto di fantascienza che Fred Hoyle ha scritto nel 1957: “La Nuvola Nera”. Devo averlo letto nel 1960, in una traduzione italiana, quando avevo, forse, 14 anni. Potrebbe non essere un gran racconto, ma è stato sicuramente profetico per molti aspetti. Hoyle non poteva realmente immaginare Internet, anche se ci sono accenni di qualcosa di simile nella storia. Ma dove ha fatto centro è stato con il  concetto di “nuvola”. 

La Nuvola Nera di Hoyle non è la stessa nuvola che abbiamo oggi come parte del World Wide Web. E' un essere senziente: benevolo anche se non necessariamente misericordioso, in quanto non si fa scrupolo di bombardare alcune città terrestri con bombe atomiche. Ma il punto focale della storia è l'enorme conoscenza che la Nuvola Nera ha accumulato durante milioni di anni. 

Il momento drammatico arriva quando si scopre che la Nuvola deve lasciare il Sistema Solare in fretta. Deve quindi esserci un modo per trasmettere quella gigantesca massa di conoscenza ai terrestri prima che la Nuvola scompaia per sempre. Due scienziati ci provano, ma muoiono entrambi. Il loro cervelli vengono letteralmente fritti dalla gran quantità di dati. Apparentemente, la nuova conoscenza era in conflitto con quella vecchia. Non potevano cambiare il loro punto di vista abbastanza rapidamente ed il risultato è stato che il loro cervello è andato in corto circuito, auto-distruggendosi. 

A volte mi sento come se stessi provando a fare la stessa cosa degli scienziati del racconto. Cioè cercare di assorbire una quantità enorme di conoscenza dalla nuvola – quella moderna. Non so quale sia l'esperienza del navigatori medio in rete ma, per me, negli ultimi anni è stato un continuo bombardamento di nuove idee che hanno costantemente rimpiazzato le vecchie. E' stato il trionfo della serendipità.

Ma, allo stesso tempo, non è stata una cosa indolore. Le nuove idee sono tutt'altro che rassicuranti. Picco del petrolio, picco del cibo, collasso della società, punto di non ritorno climatico. L'universo si sta rivelando un posto pericoloso e questo pianeta un granello di roccia che stiamo distruggendo perché non siamo nemmeno in grado di capire quello che facciamo. Questo tipo di conoscenza è così sconvolgente che comincio ad aver paura che il mio cervello finisca fritto come quello degli scienziati del racconto di Hoyle. 

Allora, cosa stiamo facendo con questa bestia imponente che abbiamo creato, la gigantesca nuvola chiamata anche “il Web”? Stiamo cambiando noi stessi ed allo stesso tempo cambiamo il mondo. In entrambi i casi, il cambiamento non è necessariamente per il meglio ma, come sempre, ci stiamo lanciando a testa bassa nel futuro senza la minima idea di quello che facciamo e dove stiamo andando. 

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Alcuni collegamenti su come la “nuvola” potrebbe cambiare la nostra mente. La gente si lamenta di avere troppa informazione a disposizione, ma comincia a rendersi conto che c'è un problema. 

Google ci sta rendendo stupidi? (Nicholas Carr) Immergermi in un libro o in un lungo articolo era facile. La mente sarebbe stata presa dalla narrativa o dai cambi di tema e avrei passato ore a passeggiare su lunghi tratti di prosa. Difficilmente mi capita ancora. Ora la mia concentrazione comincia a venire meno dopo due o tre pagine. Divento irrequieto, perdo il filo, comincio a cercare altro da fare. Mi sento come se stessi sempre trascinando indietro il mio cervello ribelle verso il testo. La lettura profonda che veniva naturale è diventata una lotta. 

Internet sta cambiando il modo in cui pensiamo? Sarah Churchwell (come citato). In 10 anni, ho visto cambiare radicalmente le abitudini degli studenti: se l'informazione non è immediatamente disponibile su Google search, gli studenti spesso si bloccano. Ma naturalmente ciò che fornisce Google search non è la risposta migliore, più saggia o più precisa, ma la più popolare. 

Sì, Internet sta cambiando il nostro cervello. (Marc McGuinness) Ogni giorno, se navighi su Internet cliccando sugli hyperlink, aprendo nuovi tab e finestre, sfogliando le e-mail, Twitter, Facebook e qualsiasi cosa fosse che stavi leggendo proprio adesso, i tuoi schemi di pensiero cambiano. Ed i neuro scienziati hanno accumulato solide prove che quando cambiamo il modo di pensare cambiamo il nostro cervello. 

Il tuo cervello online. (Sharon Begley) Internet causa anche la “scomparsa della retrospezione e della reminiscenza” sostiene Evgeny Morozov, un esperto di Internet e politica. “Le nostre vite vengono vissute sempre di più nel presente, completamente separate anche dal passato più recente... La nostra capacità di guardarci indietro e di entrare in contatto col passato ne è una vittima sfortunata”.