Economia e risorse fisiche

di Filippo Zuliani.

Foto: Artic Drilling

Cos’è una risorsa? Se nell’antichità erano considerare risorse naturali le terre da arare, con l’industrializzazione il concetto si è spostato verso le materie prime necessarie ai processi produttivi. Oggi le conosciamo coi nomi di risorse minerarie e risorse energetiche. Vi risparmio la definizione astratta di risorsa che viene dall’economia, perché la conoscete tutti. Ora, qualcuno potrebbe giustamente chiedersi a quanto ammontano queste risorse, e quando finiranno. La risposta è: dipende. Dipende a chi lo chiedete, se a un fisico o a un economista, diciamo.

Mi spiego meglio. Parliamo di risorse minerali e facciamo un esempio in particolare, il rame, che troviamo in tutti i dispositivi elettrici ed elettronici. Il rame è un metallo e la sua produzione mondiale nel 2010 ammontava a 16 milioni di tonnellate (Mton) [1]. Come tutte le risorse non rinnovabili, il rame andrà incontro ad un picco di produzione secondo la fenomenologia del picco di Hubbert, già nota per il petrolio, a seconda delle condizioni economiche, dal rinvenimento di nuove risorse economicamente estraibili e dalla capacità di riciclo.

Il rame è un metallo che non presenta problemi di approvvigionamento a breve termine, dunque possiamo parlarne con calma, senza i catastrofismi tipici del petrolio, per il quale le preoccupazione per l’esaurimento sono all’ordine del giorno. Alla condizioni tecnologiche attuali, le riserve di rame conosciute e estraibili economicamente ammontano a 550 Mton. Includendo le riserve non economicamente sfruttabili attualmente identificate dai modelli geologici si arriva a 1300 Mton, che costituiscono le cosiddette riserve base [1]. Dunque, al consumo attuale, le riserve base bastano per circa 60 anni. Ma il rame non si esaurisce con le riserve base. E’ stato stimato che la crosta terrestre ne contiene 10mila volte di più, disperso a bassissima concentrazione. Al consumo attuale, dunque, ne avremmo abbastanza per 600mila anni. Una quantità praticamente infinita, anche se i consumi dovessero moltiplicarsi. Quindi possiamo stare tranquilli? Secondo le teorie economiche standard sì. Secondo la fisica dell’energia non proprio.

La scienza economica standard, salvo nelle sue versioni estremisticamente apologetiche dell’attuale modello di sviluppo, è teoricamente consapevole del vincolo delle risorse, del quale tiene conto in quasi tutti i propri modelli teorici di base. Il problema è che poi, dai modelli teorici alle policy proposte per l’economia quotidiana, la scienza economica standard dimentica regolarmente il vincolo delle risorse, presa com’è dall’assillante e totalizzante problema della crescita a tutti i costi. Al crescere del prezzo di mercato e affidandosi fideisticamente all’eterno miglioramento scientifico e tecnologico, la frontiera della risorsa accessibile si sposta sempre in avanti. In questa visione le risorse non si esauriscono mai, anzi continuano ad aumentare all’infinito, forti del progresso tecnologico come portatore di una cornucopia energetica infinita. Estremizzando, potremmo arrivare ad immaginare perfino un’industria mineraria interplanetaria: ad un certo punto, cioè, sarà economicamente conveniente andare ad estrarre minerali sulla Luna o ancora più lontano.

La tesi è accattivante, peccato che fisicamente le cose non siano proprio così semplici. Il problema, è appunto l’aspetto energetico della questione. Il rame è un minerale che, per essere estratto, richiede energia. Quanta energia dipende dalla sua concentrazione nei giacimenti. Minore la concentrazione, maggiore l’energia necessaria all’estrazione e, alfine, maggiori i costi. Il che significa che, sia economicamente che fisicamente, è più conveniente sfruttare prima i giacimenti con concentrazioni più alte e passare poi a quelli con concentrazioni minori. Per quel che riguarda il rame, infatti, siamo passati dallo sfruttamento di giacimenti con una concentrazione dell’1.8% negli anni trenta ad una concentrazione dello 0.8% attuale [2]. Fisicamente parlando, questo significa che per ottenere una tonnellate di rame, negli anni trenta si dovevano processare circa 55 tonnellate di roccia e minerale, mentre oggi ne servono 125, più del doppio.

Supponiamo ora di aver esaurito le 1300 Mton di riserve base di rame di cui sopra. Abbiamo cioè esaurito le riserve più concentrate e, grazie al progresso tecnologico e all’aumento dei costi, abbiamo reso disponobili anche quelle meno concentrate e sub-economiche. Insomma, abbiamo scavato fino a dover sfruttare le risorse disperse, quelle a bassa concentrazione presenti nella crosta terrestre. Economicamente è possibile, ma fisicamente si tratta di riserve con concentrazioni di rame di 20 parti per milione (ppm), mille volte più basse delle riserve base. Numeri alla mano, per ottenere una tonnellata di rame – ho detto proprio una tonnellata – è necessario processare qualcosa come 50mila tonnellate di roccia. L’energia necessaria per estrarre rame da una riserva con concentrazione di 20 ppm è di circa 100 MWh per ogni chilogrammo di rame estratto [3]. Dunque, per sostenere l’attuale produzione mondiale di 16 Mton di rame all’anno dovremmo impiegare 30 volte la produzione mondiale di energia. Questo solo per il rame.

Oggi, per fortuna, lo stato delle riserve di rame non desta preoccupazioni. Ne abbiamo ancora per decenni, come scritto sopra. Tuttavia ci sono altri metalli o elementi in condizioni più serie. Si tratta delle terre e metalli rari che, negli ultimi trent’anni, hanno moltiplicato la loro importanza nelle applicazioni industriali, in gran parte per le fonti di energia rinnovabile e le tecnologie verdi. La distribuzione dei metalli rari nella crosta terrestre segue un andamento particolare: una piccola quantità è contenuta in giacimenti ad alta concentrazione mentre la maggior parte è contenuta in riserve a basse concentrazioni. Il consumo energetico per l’estrazione aumenta terribilmente passando dalla prima alla seconda, determinando quella che viene definita la barriera mineralogica [4]. Va da sè che queste riserve, seppur economicamene sfruttabili, fisicamente sono di fatto inaccessibili. E le cose non vanno meglio con il riciclo.

Per le risorse minerali, in particolare per i metalli, non si parla tanto di esaurimento quanto di rarefazione delle risorse. La rarefazione fa aumentare il consumo energetico per l’estrazione e rende di fatto inacessibili una grande quantità di risorse esistenti. Certo, le risorse restano lì e magari domani avremo la fusione nucleare che produrrà energia a volontà a costo zero con cui estrarle. O forse no. La scienza è infatti costellata tanto di successi quanto di fallimenti. Per restare all’esempio della fusione nucleare, infatti, nonostante negli anni ‘60 si era gridato che la fusione era stata raggiunta, i risultati sono rimasti deludenti. Negli anni ‘70, la previsione per una dimostrazione di fusione controllata era indicata in circa 50 anni. Quarant’anni di fisica dei plasmi più tardi, e siamo nel 2011, le macchine per la fusione – i cosiddetti Tokamak – sono divenute enormi e con esse i costi, mentre la previsione per la fusione nucleare è ancora nei prossimi 50 anni. Ancora ottimisti?

Recentemente, in una discussione con un economista sulla crisi dei debiti sovrani europei e sul ruolo di energia e risorse in essa mi è stato detto, senza mezzi termini,

la probabilità di risolvere i problemi energia-ecologia è direttamente proporzionale a una economia ben funzionante.

Altrimenti detto, energia ed ecologia sono variabili secondarie rispetto all’economia. Mi si permetta di dissociarmi da questa affermazione.

Dietro l’attuale crisi dei debiti sovrani c’è una verità di fondo, purtroppo ignota o nota in modo solamente confuso. Una verità che può essere scritta così: il problema energetico è il problema cruciale del nostro tempo per la semplice ragione che molte delle risorse energetiche e molte delle risorse minerarie cruciali sono in via di rarefazione. In altri termini, le risorse non rinnovabili che si estraggono dalla terra hanno un costo estrattivo sempre maggiore o, alternativamente, una convenienza in termini di resa energetica sempre minore. Questa è la misura dell’EROEI – dall’acronimo inglese Energy Returned On Energy Invested, energia ricavata su energia consumata (per l’estrazione) – che riferita a una fonte di energia ne indica la sua convenienza in termini di resa energetica. Per fare l’esempio del petrolio, la resa energetica è calata dell’80% – da 100 a meno di 20 – dagli anni ’50 ad oggi. La minor produttività delle risorse rende meno convenienti gli investimenti reali, favorendo la finanziarizzazione e l’esasperazione degli investimenti virtuali che hanno portato alla crisi odierna, in cui siamo ancora palesemente immersi.

E’ vero che l’EROEI è solo uno dei fattori da considerare nella politica energetica e non può certo essere l’unico. Indipendenza energetica, riduzione dell’inquinamento e delle emissioni di anidride carbonica e convenienza economica rivestono ruoli altrettanto se non addirittura più importanti. Tuttavia, nonostante l’importanza dell’EROEI e degli altri aspetti ad esso collegati, le valutazioni più recenti rendendono molto marginale (o nullo) il suo ruolo nelle stime e nei piani di crescita economica. Ad oggi, ad esempio, non esiste nemmeno un accordo internazionale sui criteri di calcolo dell’EROEI o ad altri aspetti dell’economia ad esso collegati. Nella pratica, la scienza economica parla poco e si interessa ancora meno di EROEI, intensità energetica e quant’altro legato alla fisica dell’energia. Poi quando ci troveremo a dover andare sulla luna per estrarre rame o terre rare con la sopracitata industria mineraria intergalattica, salvo non disporre di abbastanza energia per farlo, ci rendereremo conto che con la realtà fisica non si scherza.

Personalmente credo che il problema dell’economia moderna – e il perché sbaglia così spesso – sia proprio l’eccesso di specialismo e di chiusura verso altre discipline come la fisica. Detto questo, al momento il governo Monti è l’unica speranza che abbiamo per non rimanere sul lastrico nel giro di sei mesi. Buon lavoro.

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Note a piè pagina:
[1] Dati USGS (2010).
[2] “Valuing copper mined from ore deposits”, Ecological Economics, M. De Wit (2005).
[3] “The Universal Mining Machine”, The Oil Drum, Ugo Bardi (2008).
[4] “Earth Resources”, Brian Skinner (1976).iMille.org – Direttore Raoul Minetti