Il problema dell’energia
Economia - ecologia
• Economia: studio dell’allocazione di
risorse scarse fra fini alternativi
• Ecologia: studia il flusso di energia e i cicli
dei materiali all’interno di ecosistemi
• Principio unificante di economia ed
ecologia è il flusso di energia
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I flussi di energia secondo Odum
Energia non
assimilata
•
Energia
consumata
fuori della
respirazione
H.-T. ODUM, Primary
Production in Flowing
Water, 1956
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Consumo di energia
• Nella storia economica tutti i grandi
cambiamenti sono stati legati al consumo di
energia e hanno coinciso con la scoperta di
nuove fonti o con il loro sfruttamento più
efficiente (P. Malanima)
• La specie uomo, in poche decine di migliaia di anni è
riuscita ad appropriarsi e ad utilizzare una quantità enorme
di energia, e in quantità crescenti.
• Dal 1800 ad oggi la popolazione è passata da 1 a 6 mld
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L’uomo e l’energia
•
•
•
•
Il fuoco (500 mila anni)
agricoltura e domesticazione (7-8 mila anni)
uso di macchine (convertitori artificiali)
uso di combustibili fossili (carbone,
petrolio, gas naturale: energia accumulata
nel tempo)
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La legge dell’entropia crescente
• Il 2° principio della termodinamica di Sadi Carnot (1824),
trovò completamento nel principio di entropia elaborato
dal fisico tedesco Rudolf Clausius nel 1850.
• L’entropia è un indice della quantità relativa di energia
dipendente esistente in una struttura isolata, ossia di
quanto si distribuisce equitativamente l’energia in tale
struttura.
• Nell’universo in base alla legge di entropia, si ha una
degradazione qualitativa continua e irrevocabile di
energia libera in energia dipendente.
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Gli economisti e l’entropia
• Il principio di entropia è stato riscoperto dalla scienza
ecologica negli anni ’70 del XX secolo per interpretare i
problemi ecologici posti dalla crescita della società
industriale:
• Howard T. Odum, Environmental Power and Society (1971)
• Eugene, P. Odum, Fundamentals of Ecology (1971)
• Barry Commoner, The Closing Circle: Nature, Technology and Man
(1972)
• Donald S.L. Cardwell, From Watt to Clausius: the rise of
Thermodynamics in the Early Industrial Age (1971)
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Entropia ed economia
• Anche il processo economico, come quello biologico, è retto dal
principio di entropia. Questa legge è la base dell’economia della vita a
tutti i livelli E’ questa la intuizione dell’economista di origine rumena
Nicolas Georgescu-Roegen (Entropy Law and the Economic Process,
1971)
• L’homo oeconomicus degli economisti agisce solo in base alle leggi
della meccanica e dunque il processo economico diviene processo
isolato e astorico, senza inputs né outputs riguardo alla natura.
• Nicolas Georgescu-Roegen nel 1976 giunse a proporre la “Quarta
legge della termodinamica”:
• «in ogni sistema chiuso, la materia utilizzabile si degrada
irrevocabilmente in materia non utilizzabile»
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Efficienza energetica
• L’efficienza energetica o rendimento è il
rapporto fra il lavoro utile e l’energia
introdotta nel processo.
• Lavoro utile
• ______________= efficienza o rendimento
• energia introdotta
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I convertitori
• Tutti gli organismi viventi usano per la quasi totalità
energia solare. Essi sono convertitori dell’energia solare.
• a) i vegetali usano materia inorganica e mediante la fotosintesi
producono materia organica (esseri viventi autotrofi o produttori
primari);
• L’accumulo di energia avviene mediante anabolismo (processi chimici
e fisico-chimici che trasformano gli alimenti in parti integranti della
materia vivente)
• b) gli animali assumono cibo già elaborato (piante o altri animali)
(eterotrofi o produttori secondari)
• c) i demolitori: Spezzano i legami dei composti chimici organici e
restituiscono all’ambiente l’energia accumulata in forma chimica
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Convertitori animati
• Fin dall’alto medioevo
il perfezionamento
dell’attacco mediante
collare e l’uso della
ferratura degli zoccoli
hanno aumentato di
molto l’efficienza
energetica del cavallo
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Il convertitore uomo
• Le cellule dell’uomo attraverso l’ossidazione dei cibi catturano energia
– a) energia termica (calore) - necessaria anche quando l’uomo è inattivo
b) energia produttiva (lavoro, attività, movimento)
L’energia produttiva rappresenta circa il 20 per cento delle calorie totali in
ingresso
Gran parte dell’energia introdotta si trasforma in calore non utilizzabile
(principio di entropia)
entropia: è la grandezza fisica che misura la degradazione o perdita di
energia in calore non utilizzabile.
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