Scienza

Energia e ambiente

Combustibili fossili

Le riserve
La questione delle riserve di idrocarburi può così riassumersi: come per ogni risorsa finita e non rinnovabile, la quantità di essa estratta nel tempo comincia a zero, cresce in media nel tempo (generalmente esibendo uno o più punti di massimo) e si chiude inevitabilmente a zero. Usando un modello che tiene conto di questo comportamento generale, M.K. Hubbert predisse nel 1956 che, in media, la quantità di petrolio estratto in USA avrebbe raggiunto un massimo tra il 1966 e il 1971 per poi decrescere. Hubbert venne ignorato, ma il massimo da egli previsto si verificò nel 1970, e oggi l’estrazione di petrolio in USA è la metà di quella del 1970.Come accennato nell’introduzione, si potrebbe pensare di fare affidamento a più moderni metodi di sfruttamento dei giacimenti di petrolio e, in particolare, alle tecniche della loro localizzazione nelle profondità degli oceani, da cui si potrebbe addirittura pensare di raddoppiare la attuale disponibilità. In più si stima la presenza di centinaia di miliardi di tonnellate di petrolio negli scisti bituminosi. Non bisogna però trascurare il fatto che sfruttare tali giacimenti comporterebbe, oltre al problema di dover affrontare costi elevati di estrazione (sino a 10 volte i costi di estrazione dai giacimenti convenzionali), elevati rischi ecologici connessi a possibili rotture di canalizzazioni profonde e alle rimozioni di enormi masse di suolo.
Immense quantità di metano sono localizzate sotto forma di clatrati (sistemi cristallini stabili solo in particolari condizioni e composti in gran parte d’acqua; la stima prevede in questi casi una quantità di metano doppia di quella attualmente presente nei giacimenti noti di petrolio, carbone e gas naturale. Il prelievo di questi idrati non sembra comportare particolari difficoltà tecniche, ma certamente comporta rischi ecologici da non sottovalutare: 1) la possibile emissione in atmosfera di enormi quantità di metano, un gas-serra oltre 20 volte più efficace dell’anidride carbonica; 2) la possibile destabilizzazione di equilibri geologici accompagnata da maremoti con conseguenze anche catastrofiche.
In un recente lavoro, S. Deffreys, utilizzando il metodo di Hubbert, stima che il massimo di estrazione mondiale di petrolio si verificherà tra il 2003 e il 2009. E’ stato anche stimato che ogni miliardo di tonnellate di petrolio in più rispetto alle stime attuali delle risorse sposterebbe in avanti il picco di circa 50 giorni. Per dirla con le parole di Deffreys, “una cosa è certa: nessuna iniziativa che venga oggi intrapresa potrà avere alcun sostanziale effetto sulla data in cui il massimo di estrazione di petrolio andrà a verificarsi. Nessuna esplorazione del mar Caspio, nessuna ricerca nei mari del sud della Cina, nessun progetto di energia rinnovabile potrà mai evitare una guerra per il petrolio rimasto. C’è solo da sperare che sia una guerra economica e non militare”.
In conclusione, fare affidamento alle risorse non convenzionali di combustibili fossili significa doversi confrontare con costi elevati e rischi ecologici elevati. In ogni caso, la fine del petrolio a buon mercato non è lontana (si pensi che già oggi il costo di estrazione del petrolio dal Mar del Nord è 20 volte più elevato del costo di estrazione in Arabia Saudita). Non sembra superfluo sottolineare queste cose ai responsabili politici: chiudere gli occhi dinanzi alla realtà potrebbe rivelarsi sgradevole nel prossimo futuro.

L’impatto ambientale
I problemi ambientali dello sfruttamento dei combustibili fossili sono di due tipi: uno, certo, dovuto agli effetti immediati della degradazione dei siti e dell’inquinamento da prodotti della combustione (primari e secondari) accertati nocivi; il secondo, a lungo termine, dovuto alla possibile influenza sul clima che potrebbe conseguire dall’immissione in atmosfera di quantità di gas-serra in eccesso rispetto a quelle di origine naturale, principalmente anidride carbonica, ma anche metano. Quest’ultimo combustibile, in particolare, necessita di essere trasportato attraverso metanodotti che, al meglio, hanno perdite intorno al 5%, ma che raggiungono valori del 30% nei metanodotti siberiani. Queste perdite sono un inconveniente serio se si teme l’eccessiva introduzione di gas-serra in atmosfera: rispetto all’effetto serra, il metano è oltre 20 volte più efficace dell’anidride carbonica.
Specifichiamo subito che il secondo problema è una questione aperta ed è lontano dall’essere una certezza. Ci limitiamo qui alle seguenti osservazioni: sembra accertato che la temperatura media globale sia aumentata di mezzo grado nell’ultimo secolo e, parimenti, la concentrazione di anidride carbonica presente nell’atmosfera, nello stesso periodo, è aumentata del 25%. Rimane dubbio però il passaggio da semplice correlazione a rapporto causa-effetto tra i due fatti e, in particolare, se le attività antropogeniche ne siano la causa. Ad esempio, se è vero che la temperatura atmosferica media globale non è mai stata così elevata da 1400 anni a oggi, bisognerebbe pur trovare una spiegazione agli elevati valori di 1400 anni fa, quando non si avevano emissioni antropogeniche. E’ necessario essere consapevoli che è limitata la nostra capacità di valutare l’eventuale influenza delle attività umane sul clima globale, sui cui cambiamenti è necessario stimare l’influenza di fenomeni ciclici naturali, come ad esempio quelli legati all’attività solare o ai moti della Terra (modificazioni dell’eccentricità della sua traiettoria, dell’obliquità del suo asse di rotazione e dei moti di precessione attorno al suo asse). In ogni caso, pur con tutti i dubbi che il problema merita, esso, ove fosse ritenuto rilevante, sarebbe uno stimolo maggiore a ridurre la dipendenza dai combustibili fossili per l’approvvigionamento energetico.
Naturalmente, la produzione di gas-serra non è il solo tipo di inquinamento dall’uso dei combustibili fossili. Anzi: forse è il meno importante. Nella tabella seguente riportiamo i tassi di emissione di inquinanti dalle diverse risorse fossili. Si vede dalla tabella che, in linea di principio, la fonte più inquinante è il carbone, quella meno inquinante è il gas naturale.

Tabella 4

Emisisoni da (per kWh)	g di CO2	g di SO2	g di NO2
Carbone	950	7.5	2.8
Gasolio	800	5	1.8
Gas naturale	570	–	1.3

Tipicamente, i rendimenti delle centrali termiche convenzionali non superano il 35%. Oggi, grazie ai progressi della ricerca su nuovi materiali, è possibile utilizzare turbine a gas che funzionano a temperature più alte (900°) di quelle convenzionali: i gas emessi da queste turbine sono ancora sufficientemente caldi da essere utilizzabili per far funzionare un’altra turbina a vapore accoppiata alla prima (ciclo combinato), raggiungendo così rendimenti del 50%. Si può anche realizzare la situazione in cui i vapori di questa seconda turbina siano ancora sufficientemente caldi da essere utilizzati come sorgenti di calore, ad esempio per riscaldamento dei locali (cogenerazione di elettricità e di calore) . In questo caso i rendimenti possono raggiungere anche l’85% (naturalmente questa tecnica trova piena efficacia solo ove vi sia necessità contemporanea di produzione di elettricità e calore, e non è giustificata, ad esempio, nelle stagioni calde se ci si limitasse ad utilizzare il calore per il riscaldamento dei locali). Con queste nuove tecnologie è possibile abbattere, anche di un fattore 2, le emissioni inquinanti riportate nella tabella.
Rimane infine un’ultima osservazione da fare: il petrolio è una sostanza preziosa e non sarebbe forse sbagliato pensare di economizzarne l’uso come combustibile e destinarla invece a usi più opportuni, come la produzione di materie plastiche. Rivolgere pertanto l’attenzione alla esplorazione di sorgenti alternative d’energia è, come si vede, motivato da diversi fattori: la non inesauribilità dei combustibili fossili, la ricerca di risorse meno inquinanti, la possibilità di utilizzare diversamente e più oculatamente alcuni di essi.