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mercoledì 26 febbraio 2014

La questione minerale: come energia e tecnologia determineranno il futuro dell'estrazione mineraria





Questa è una traduzione di un articolo di Ugo Bardi recentemente apparso sulla rivista "Frontiers in Energy Systems and Policy". L'articolo originale e di libero accesso è si può scaricare a questo link.


Da “Frontiers in energy research”. Traduzione di MR

Ugo Bardi*
*Dipartimento di Scienze della Terra, Università di Firenze.

Circa 150 anni fa, dopo che Jevons (1866) ha pubblicato il suo saggio “La questione del Carbone”, è in corso un dibattito sull'esaurimento fra due scuole di pensiero principali: una che vede l'esaurimento come un problema importante per il prossimo futuro e un'altra che vede la tecnologia e l'ingegno umano in grado di rendere quello dell'esaurimento un problema per un futuro remoto. Oggi, tuttavia, abbiamo creato strumenti intellettuali che ci permettono di inquadrare il problema sulla base di fattori fisici, in particolare sulla base della termodinamica. Il presente saggio esamina il problema dell'esaurimento di minerali da un punto di vista allargato, con una visione specifica sul ruolo dell'energia nei processi di estrazione e produzione. La conclusione è che l'energia è un fattore fondamentale nel determinare per quanto tempo possiamo aspettarci che duri la fornitura di risorse minerali coi prezzi e i livelli di produzione attuali. Il rapido esaurimento delle nostre risorse energetiche principali, i combustibili fossili, sta creando un grave problema di approvvigionamento che è già percepito in termini di alti costi dei beni minerali. La tecnologia può mitigare il problema, ma non risolverlo. In un futuro non lontano, il sistema industriale mondiale dovrà subire cambiamenti fondamentali per adattarsi ad una ridotta disponibilità di beni minerali.

Introduzione

La questione di quanto possa durare la fornitura di risorse minerali è stata sollevata a metà del diciannovesimo secolo (Jevons, 1866). Negli anni, si sono sviluppati due poli di pensiero. Uno enfatizza la limitata quantità di risorse minerali disponibili e propone che l'esaurimento porterà ad una riduzione della fornitura in tempi sufficientemente brevi da essere già oggi oggetto di preoccupazione (vedi per esempio Jevons, 1866; Meadows et al., 1972; Bardi e Pagani, 2007; Bardi, 2011; Mason et al., 2011). L'altro enfatizza la tecnologia e l'ingegno umano, sostenendo che l'esaurimento non è un problema fondamentale, almeno per il prossimo futuro (vedi per esempio Zimmermann, 1933; Lambert, 2001; Bradley, 2004, 2007). In questo secondo campo, alcuni autori sono giunti a dichiarazioni estremamente ottimiste, proponendo che le risorse minerali non si esauriranno mai o che dureranno per miliardi di anni (Simon, 1981).

Gran parte del dibattito è stato basato su stime contrastanti delle quantità di risorse minerali definite “estraibili”. Ma il dibattito spesso ignora un elemento cruciale: l'estrazione mineraria richiede energia. Tutti i processi che trasformano risorse minerali in beni minerali, dalla prospezione all'arricchimento, richiedono un costante apporto di energia abbondante e a buon mercato. Quindi, il problema dell'esaurimento minerale è strettamente collegato alla disponibilità di energia ed è qui che sta il problema. Per prima cosa, le principali fonti mondiali di energia primaria sono di origine minerale (combustibili fossili) e il loro graduale esaurimento sta rendendo l'energia più cara (vedi per esempio Odum, 1998; Jakobsson et al., 2012). Di conseguenza, l'estrazione mineraria diventa a sua volta più cara. Inoltre, l'estrazione mineraria richiede sempre più energia man mano che il graduale esaurimento dei minerali ad alta densità spingono l'industria a passare a risorse di sempre minore densità. Questi due effetti si uniscono e generano il problema: per quanto tempo possiamo continuare a produrre a costi ragionevoli le grandi quantità di beni minerali richiesti dall'economia industriale?

In linea di principio, se potessimo aumentare la fornitura di energia senza limiti, non ci sarebbero limiti all'estrazione mineraria, in quanto potremmo riciclare tutto ciò che usiamo (Bianciardi et al., 1993). Questo è il concetto della “macchina mineraria universale”, un termine che indica un ipotetico modo di lavorare la roccia della crosta o gli scarti industriali che, in linea di principio, renderebbe tutti gli elementi chimici necessari nelle quantità richieste (Bardi, 2008). Un concetto collegato è stato definito “Modello della Terra Thanatia” da Valero e Valero (2012) o il “Pianeta Crepuscolare” (Valero et al., 2011) in riferimento ad una Terra futura dove estrazione mineraria umana ha disperso tutti gli elementi chimici dalla concentrazione che avevano nei minerali ad una concentrazione media in tutta la crosta terrestre. Ma, ovviamente, estrarre dalla crosta indifferenziata richiederebbe quantità enormi di energia, ben al di sopra di qualsiasi cosa che possiamo permetterci oggi, per tacere della enorme devastazione del pianeta, già considerevolmente compromesso dalle attuali pratiche di estrazione mineraria (Prior et al., 2012). Quindi, i limiti dell'estrazione mineraria derivano principalmente dai limiti della quantità di energia che possiamo ipotizzare che sia disponibile in futuro. Visto sotto questa luce, il problema dell'esaurimento diventerà grave molto prima di “finire” realmente qualsiasi minerale, come già notato nei primi studi sull'esaurimento (Jevons, 1866Meadows et al., 1972).

Tuttavia, è anche vero che l'estrazione mineraria non è solo una questione di applicare energia ad una qualche parte della crosta terrestre. E' un processo complesso che dipende da molti fattori; tecnologici, economici ed ambientali. Quindi, come verrà condizionata la produzione nel futuro a breve e medio termine dall'aumento del fabbisogno di energia causato dall'esaurimento? Che ruolo ha il miglioramento tecnologico nella riduzione del fabbisogno energetico per rendere accessibili depositi altrimenti inaccessibili? In che modo l'inquinamento limiterà l'estrazione e quale ruolo può giocare la tecnologia nel ridurlo? Il presente saggio esamina questi interrogativi sulla base di dati e modelli teorici. La conclusione è che il problema energetico è un fattore fondamentale nel limitare la disponibilità di beni minerali per il sistema economico mondiale. La tecnologia certamente può giocare un ruolo nella mitigazione del problema, ma non può, da sola, sostituire l'energia. Al momento, il problema dell'esaurimento si sta già manifestando sotto forma prezzi alti dei beni minerali. E' probabile che questo problema diventi più grave in futuro.