2a L’AMBIENTE: RISORSE E PROBLEMI 2.4 Risorse naturali e fonti energetiche Le risorse naturali a disposizione delle comunità umane possono essere classificate in base ai tempi che la natura impiega a rigenerarle. Le vengono reintegrate dai cicli naturali (per esempio il ciclo dell’acqua) in tempi relativamente brevi, e sono dunque virtualmente inesauribili; tra queste possono essere annoverati anche gli , da cui gli esseri umani ricavano le energie necessarie per sopravvivere e per svolgere le attività quotidiane. Le , invece, una volta utilizzate non sono più disponibili nell’ambiente. risorse rinnovabili alimenti risorse non rinnovabili È evidente che se le comunità umane consumano prevalentemente risorse non rinnovabili rischiano di esaurirle del tutto. Anche l’impiego delle risorse rinnovabili, però, è sottoposto a limiti: la loro disponibilità sarebbe gravemente minacciata da uno sfruttamento eccessivo, che non rispetti i tempi della loro rigenerazione naturale. Per garantirsi la sopravvivenza, dunque, le società umane dovrebbero preoccuparsi di tutelare tutte le risorse naturali presenti nel loro ecosistema ( ). ▶ ATLANTE, pp. 28-29 Le risorse non rinnovabili  Sono classificate come non rinnovabili, dunque, le risorse presenti in natura in quantità finita, o che richiedono tempi di rigenerazione lunghissimi, superiori a quelli della vita umana. Rientrano in questa categoria alcune materie prime: i (per esempio i metalli) e il possono essere riciclati per nuovi usi, mentre i (carbone, petrolio e gas naturale) sono risorse non rinnovabili che, consumandosi durante l’uso, non sono più utilizzabili in alcuna forma, quindi non possono nemmeno essere riciclati. minerali legname combustibili fossili Il carbone e il petrolio  Fino alla rivoluzione industriale del XVIII secolo, le uniche fonti di energia a disposizione dell’uomo erano la forza animale (utilizzata per esempio per trainare i carri) e l’energia dell’aria e dell’acqua (impiegate rispettivamente nei mulini a vento e ad acqua). A rendere possibile il processo di industrializzazione fu l’impiego di nuove fonti di energia dal rendimento molto più elevato: i . combustibili fossili Il è un combustibile solido che si forma dopo un lunghissimo processo naturale di fossilizzazione, durante il quale avviene la mineralizzazione e l’arricchimento di carbonio dei resti di organismi animali e vegetali intrappolati nei sedimenti della crosta terrestre. Si tratta di una fonte altamente inquinante, perché la sua combustione produce grandi quantità di che vengono immesse nell’atmosfera. Tuttavia il carbone è ancora oggi ampiamente usato, soprattutto nei Paesi meno sviluppati. carbone anidride carbonica Anche il ( ) è un combustibile fossile, formatosi dalla decomposizione di sostanze vegetali e animali avvenuta circa cento milioni di anni fa. Utilizzato dal XIX secolo, quando affiancò il carbone avviando la cosiddetta “seconda rivoluzione industriale” (1870-1945 circa), è tuttora il combustibile più usato nel mondo per le produzioni industriali e per alimentare i motori dei mezzi di trasporto. petrolio ▶ DOSSIER Le stime attuali sull’esaurimento delle riserve mondiali indicano che nell’arco di poco più di un secolo i giacimenti naturali saranno quasi completamente esauriti. Questa relativa scarsità di petrolio e la localizzazione dei maggiori giacimenti in determinate aree geografiche del globo sono un elemento di instabilità geopolitica, che ha provocato più volte, nel corso del secolo scorso e all’inizio del nuovo, gravi tensioni economiche e politiche tra Paesi produttori e Paesi consumatori. Nel 1973 e nel 1979, per esempio, i notevoli aumenti dei prezzi di vendita del petrolio imposti dai Paesi produttori hanno provocato due gravi . crisi energetiche internaz io nali Oltre ai problemi economici e politici, l’impiego del petrolio comporta anche gravi , dovuti all’inquinamento provocato dai residui di lavorazione delle raffinerie e dalle sostanze cancerogene diffuse nell’atmosfera durante la combustione dei suoi derivati (benzina e gasolio). danni amb ie ntali I serbatoi di una raffineria di petrolio, in Indonesia.   › pagina 131    Il gas naturale  Dai processi di formazione del petrolio deriva anche il gas naturale ( ); un esempio tipico di questo combustibile è rappresentato dal . Allo stato aeriforme, la diffusione del metano avviene attraverso una che collega i luoghi di produzione ai Paesi consumatori. In natura, a temperature molto basse, è possibile trovarlo anche liquefatto. Allo stato liquido viene trasportato tramite cisterne montate sulle navi o sugli autotreni. ▶ DOSSIER metano rete di gasdotti Dal punto di vista geopolitico, il gas comporta problemi analoghi a quelli che abbiamo visto per il petrolio. L’elevato costo degli impianti e il rischio che le tensioni politiche possano minacciare il blocco improvviso delle forniture da parte dei Paesi produttori inducono a ritenere che nemmeno il metano costituisca la soluzione definitiva al problema della mancanza di energia. Del resto, anche le riserve di gas naturale sono destinate a esaurirsi nel corso di pochi decenni.    DOSSIER TECNOLOGIA L’estrazione del petrolio e del gas naturale Un oleodotto per il trasporto del petrolio in Tunisia. I giacimenti di petrolio e di gas si trovano a grandi profondità nel sottosuolo. Il processo di decomposizione delle sostanze animali e vegetali intrappolate tra le rocce argillose, durato milioni di anni, ha provocato la dispersione dell’ossigeno e la combinazione di carbonio e idrogeno. È così che si sono formati gli idrocarburi, i principali componenti di petrolio e metano. Nei giacimenti, ai quali si arriva attraverso le trivelle dei pozzi petroliferi, il petrolio si trova nella parte inferiore, mentre il metano, sotto forma di gas, occupa la parte superiore. Il procedimento di estrazione del petrolio prevede la perforazione preliminare di un pozzo esplorativo, ossia la creazione di un impianto formato da una pompa meccanica e da un foro praticato nel sottosuolo. I pozzi possono essere sia di mare ( ) sia di terra ( ), e in base al luogo di perforazione si usano differenti tecniche di estrazione. Qualora sia confermata la presenza di idrocarburi, si prosegue creando altri pozzi, fino a delimitare l’estensione del giacimento. Una volta dotati di valvole, gli impianti in superficie vengono collegati a un oleodotto per il trasporto del greggio. off-shore on-shore   › pagina 132    L’energia nucleare  L’energia nucleare (o termonucleare) sfrutta le enormi quantità di energia sprigionate dalla fissione (cioè dalla “rottura”) del nucleo di atomi di , un metallo radioattivo presente in natura. Si tratta di una fonte non rinnovabile che ha iniziato ad avere una vasta diffusione nella seconda metà del XX secolo, quando si è cercata un’alternativa alla dipendenza energetica dal petrolio. Rispetto a quest’ultimo ha infatti : per esempio, in una centrale attuale, il trattamento di una sola tonnellata di uranio permette di produrre energia equivalente a quasi 700 000 tonnellate di petrolio, per di più senza immettere sostanze inquinanti nell’atmosfera. uran io rendimenti molto elevati Il nucleare, tuttavia, accanto a questi vantaggi, presenta rilevanti aspetti critici. Innanzitutto, le centrali sono soggette a incidenti che comportano gravi . Nel 1986, l’esplosione di un reattore nella centrale nucleare di Chernobyl (Ucraina) provocò la morte di 160 000 persone e un numero elevatissimo di gravi malformazioni e di malattie legate alle radiazioni. Un altro gravissimo episodio di contaminazione radioattiva si è verificato in Giappone nel 2011, in seguito al violento tsunami che ha irrimediabilmente compromesso la sicurezza della centrale di Fukushima. rischi di contaminaz io ne Al di là di questi eventi disastrosi, comunque, l’uso dell’energia nucleare implica costanti problemi di tipo economico e ambientale. Gli investimenti necessari per costruire le sofisticate centrali sono molto elevati e resi incerti dalla minaccia concreta che le scorte naturali di uranio si esauriscano nell’arco di pochi decenni. Rimane poi irrisolto il problema del costoso e difficile prodotte dall’impiego dell’uranio, che rimangono radioattive per centinaia di migliaia di anni. smaltimento delle scor ie Una centrale nucleare in Francia. Le risorse naturali rinnovabili  La crescita della popolazione mondiale e il costante rendono sempre più drammatico il problema dell’approvvigionamento di energia. A fronte di un fabbisogno in continua crescita, infatti, la scarsità di energia diventa sempre più preoccupante, soprattutto se si considera che oltre l’80% delle fonti è ancora costituito dai combustibili fossili e dall’uranio, cioè da risorse non rinnovabili. au mento d ei consumi energetici Una possibile soluzione consiste nel ricorso alle energie alternative, che sfruttano risorse naturali rinnovabili. Per il momento, tuttavia, con la sola eccezione dell’energia idroelettrica, il delle fonti alternative è di gran lunga inferiore a quello dei combustibili fossili e del nucleare. rendimento energetico Le fonti rinnovabili presentano grandi vantaggi, come l’inesauribilità e l’ , dal momento che il loro impiego non comporta l’immissione di sostanze inquinanti nell’ambiente. Nemmeno l’uso di queste fonti è però privo di controindicazioni. Considerato il loro scarso rendimento, la produzione di grandi quantità di energia richiede l’occupazione di ampi spazi e notevoli investimenti economici. Impianti di grosse dimensioni, inoltre, quando smettono di essere operativi comportano costi gravosi di smaltimento dei materiali con cui sono stati realizzati. impatto amb ie ntale limitato L’energia solare  Negli ultimi anni si è verificata una notevole diffusione degli impianti che sfruttano l’energia del Sole. Le tecnologie attualmente impiegate sono di tre tipi: i , che generano acqua calda da utilizzare negli edifici pubblici e privati; pannelli solari termici i , che generano invece vapore e sono utilizzati principalmente per il riscaldamento domestico; pannelli a concentraz io ne i , che sfruttano i raggi solari per produrre energia elettrica. pannelli fotovolt ai ci I pannelli fotovoltaici sono composti da silicio, un materiale assai diffuso in natura (è il componente principale della sabbia) e sfruttano una scoperta fatta nel XIX secolo dal fisico francese Edmond Becquerel, in base alla quale i raggi solari generano un campo elettrico in grado di convertire direttamente la luce in corrente continua. Per rendere quest’ultima disponibile nelle nostre abitazioni, gli impianti fotovoltaici sono dotati di un , un dispositivo che la trasforma in corrente alternata. inverter Il rendimento di questi impianti, in teoria, può essere davvero notevole: basti pensare che ogni secondo il Sole trasmette sulla Terra più di 50 milioni di gigawatt (si tratta dell’unità di misura della potenza degli impianti di produzione di elettricità, abbreviata in gW), mentre la potenza media di una centrale elettrica si ferma di norma a 1 gigawatt. La difficoltà consiste però nel riuscire a sfruttare efficacemente questa enorme potenzialità di energia, un’esigenza che gli impianti attuali non sono ancora in grado di soddisfare appieno. Per esempio, per assicurare il fabbisogno giornaliero di corrente elettrica di una famiglia media (3 kW di potenza), sono necessari impianti fotovoltaici delle dimensioni di circa 25 metri quadrati. Inoltre, la produzione di questi impianti dipende dalle condizioni atmosferiche: sebbene siano in grado di produrre energia anche quando il cielo è nuvoloso, la loro resa massima si ha nelle ore centrali del giorno e in assenza di nuvole. Ulteriori difficoltà dipendono dall’inclinazione dei raggi solari: l’irradiazione è più intensa nella fascia equatoriale, che però è poco abitata, mentre è decisamente più limitata alle latitudini in cui si trovano le aree più popolate del pianeta.   › pagina 133    L’energia eolica  Un’altra forma di energia rinnovabile è quella del : già nell’antichità l’energia eolica (così chiamata dal nome del dio greco dei venti, Eolo) era utilizzata dagli esseri umani per far muovere le vele delle imbarcazioni e le pale dei mulini a vento. vento L’evoluzione tecnologica degli antichi mulini è rappresentata dalle attuali (chiamate anche ), composte da enormi pale installate su altissimi piloni, che possono raggiungere anche i 100 metri di altezza. L’energia elettrica viene prodotta da un generatore elettromagnetico, grazie al movimento rotatorio delle pale mosse dal vento. turbine eo liche ae rogeneratori Per le loro grandi dimensioni, gli aerogeneratori richiedono spazi molto ampi e hanno un notevole impatto dal punto di vista paesaggistico. Inoltre, risultano redditizi soltanto se installati in zone molto ventose. In Italia, per esempio, si trovano soprattutto lungo le zone costiere, dove sfruttano le correnti d’aria generate dalle inversioni climatiche tipiche delle zone marittime, causate dall’alternarsi di riscaldamento diurno e raffreddamento notturno di grandi masse d’acqua. Pale eoliche , cioè in mare aperto, in Danimarca. off-shore L’energia idroelettrica e mareomotrice Un rendimento energetico elevato è garantito dalle , attualmente in forte espansione, con decine di migliaia di impianti in tutto il mondo. La produzione di energia idroelettrica copre al momento il 25% circa del fabbisogno totale di energia del mondo e consente di limitare il ricorso ai combustibili fossili. centrali idr oe lettriche Sfruttando il dislivello altimetrico tra i bacini artificiali e le centrali poste a valle, la forza cinetica dell’acqua muove enormi turbine collegate a generatori di corrente. I principali produttori di energia idroelettrica si trovano nel continente americano, dove immensi bacini idrografici, caratterizzati da notevoli dislivelli, garantiscono le condizioni ambientali ideali per lo sfruttamento dell’acqua. Questi impianti, però, hanno un impatto ambientale molto critico, dovuto alla cementificazione di ampi bacini fluviali, al dissesto idrogeologico provocato dal disboscamento di vaste aree geografiche e all’alterazione degli equilibri idrici dei territori (interi paesi sono stati sommersi dai bacini artificiali e le zone a valle sono state spesso colpite da siccità). In alcune aree del mondo la costruzione di dighe che alterano le caratteristiche dei bacini fluviali e pregiudicano la possibilità di sfruttarne le risorse idriche è addirittura causa di conflitti armati. Dal movimento delle acque dipende anche l’ , generata dall’alternarsi periodico di innalzamento e abbassamento del livello del mare. La diffusione degli impianti in grado di sfruttare questo fenomeno è però attualmente limitata a poche zone costiere degli oceani, dove le maree sono caratterizzate da ampiezze verticali notevoli, che possono raggiungere anche i 20 metri. energ ia delle maree La diga di una centrale idroelettrica in Spagna.   › pagina 134    L’energia geotermica e le biomasse  Anche il è oggi sfruttato per ottenere energia. Il calore arriva in superficie sotto forma di getti d’acqua o di vapore (geyser e soffioni) a temperature altissime, che vengono utilizzati per produrre energia elettrica attraverso apposite turbine. calore presente nel sottos uo lo Questa risorsa energetica naturale è inesauribile, ha un elevato rendimento e non comporta emissioni inquinanti. La costruzione degli impianti è però vincolata alle condizioni ambientali del territorio: l’estrazione dell’energia geotermica direttamente dalle profondità della Terra sarebbe infatti troppo dispendiosa e per questo motivo la collocazione geografica delle centrali è limitata alle poche aree in cui si trovano sorgenti naturali di calore nel sottosuolo. In Italia, per esempio, le centrali geotermiche sono concentrate in Toscana, nella zona di Larderello. Nella direzione di una minore dipendenza dai combustibili fossili vanno anche le ricerche per lo sfruttamento dell’energia delle , cioè dei prodotti biodegradabili ricavati dalle attività agricole e zootecniche e dagli scarti alimentari urbani. Opportunamente trattati in appositi impianti, anche questi prodotti di scarto possono contribuire alla produzione di energia. Al momento sono soprattutto i Paesi in via di sviluppo, che non dispongono di altre fonti energetiche, a utilizzare le biomasse per produrre energia, ricavandone mediamente più di un terzo del loro fabbisogno. b io masse Una centrale geotermica in Nuova Zelanda. GUIDA ALLO STUDIO Come sono classificate le risorse energetiche? Quali sono i combustibili fossili? Quali svantaggi presenta lo sfruttamento di carbone, petrolio e gas naturale? Quali sono i rischi del ricorso all’energia nucleare? Quali sono le principali energie alternative?