Energia solare, fra scienza ed etica

Due recensioni

Luigi Cerruti

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G. Ciamician, Chimica, filosofia, energia. Conferenze e discorsi, a cura di M. Ciardi e S. Linguerri, Bologna: Bononia University Press, 2007, pp. 160, 20,00 Euro.

N. Armaroli, V. Balzani, Energia oggi e domani. Prospettive, sfide, speranze, Bologna: Bononia University Press, 2005, pp. 188, 22,00 Euro.


 Gli  storici hanno un calendario tutto particolare, in un certo senso è un calendario quantistico, in cui i 'quanti' riguardano il tempo e non l'energia. Infatti vi sono segnate date che diventano importanti solo se la loro distanza dal tempo presente corrisponde a cifre tonde. La scomparsa di Primo Levi è ricordata a venti anni dal tragico incidente che lo portò alla morte, non a diciannove e nemmeno a ventuno. Così pure la morte di Dmitrii Mendeleev, avvenuta nel 1907, o la nascita di Giacomo Ciamician, che risale al 1857. Si tratta evidentemente di una banale convenzione, priva di significato storiografico, e tuttavia ha una sua utilità - ad esempio rende più facile ottenere i (pochi) finanziamenti  necessari per le 'celebrazioni'. Un esito recente e importante di questa convenzione è dato dal bel volume pubblicato dalla Bononia University Press per rievocare la figura di Giacomo Ciamician.

Giacomo Ciamician nacque a Trieste il 25 agosto 1857 in una famiglia di lontane origini armene. Dopo aver frequentato le scuole secondarie nella città natale, aveva studiato a Vienna e a Giessen (laurea nel 1880). Appena terminato il curriculum studentesco, complicato dal fatto che proveniva dagli studi tecnici, Ciamician poté entrare nel prestigioso laboratorio di Cannizzaro a Roma. Nel 1887 Ciamician fu chiamato come straordinario sulla cattedra di Chimica generale di Padova, e nel 1889 si trasferì all'Università di Bologna. La forza scientifica della sede bolognese sotto la direzione di Ciamician è testimoniata dal fatto che ben 14 suoi allievi andarono in cattedra, fra cui molti ricercatori di prima grandezza come Angelo Angeli, Giuseppe Bruni, Livio Cambi. Ciamician fu nominato Senatore del Regno nel 1910. A Bologna diresse l'Istituto che ora porta il suo nome fino alla morte, avvenuta il 2 gennaio 1922. Questi scarni dati assumono ben altro significato dopo la lettura dell'opera proposta da Ciardi e Linguerri.

            Nelle sue 160 pagine il volume si presenta snello, leggibile e ben ripartito fra un saggio introduttivo e gli scritti originali del grande chimico triestino. A dire il vero, il contenuto del saggio di Marco Ciardi e Sandra Linguerri va molto al di là del compito istituzionale di avvicinare il lettore ai testi successivi, infatti oltre alla presentazione a tutto tondo dei vari aspetti dell'attività scientifica e pubblica di Ciamician, il saggio offre al lettore un approfondito esame dell'ambiente culturale italiano, in particolare dal punto di vista della permanente lotta del pensiero scientifico contro la supremazia totalitaria della cultura classica (meglio: classicheggiante). Non mancano dettagli sulla costante ricerca di finanziamenti, di spazi fisici per i laboratori e la didattica, di spazi accademici per l'insegnamento di discipline allora nuove come la chimica-fisica. Ma in modo molto appropriato alle tematiche dei saggi di Ciamician, il contributo più innovatore di Ciardi e Linguerri riguarda il raccordo fra il pensiero del chimico italiano sui problemi dell'energia e quello di altri grandi scienziati, sia del passato prossimo quali il tedesco Rudolf Clausius, sia contemporanei come l'inglese Frederick Soddy. Il riferimento a Clausius è veramente di grande importanza, perché documenta come uno dei fondatori della termodinamica avesse già chiarissimo il grave problema delle risorse energetiche non rinnovabili. Nel 1885 Clausius scriveva: “I prossimi secoli avranno come principale compito quello di introdurre una saggia economia nel consumo delle risorse naturali, con particolare riguardo per quelle che ci sono pervenute in eredità da epoche passate e che non dovremmo sprecare perché non possono essere ripristinate. Più rapidamente si realizzerà questa trasformazione, meglio sarà” (p. 69).

            La lettura dei saggi di Ciamician è veramente affascinante, per chiarezza di vedute, stile conciliante con il lettore, sguardo che senza esitazione possiamo definire profetico. Scelgo qualche breve citazione per dare almeno un 'assaggio' per ogni contributo. Il 7 novembre 1903 Ciamician tenne una "Prolusione accademica", dal titolo "I problemi chimici del nuovo secolo". Nella propria pratica scientifica il nostro chimico stava esplorando le infinite possibilità di sintesi offerte  dalla fotochimica, fra le quali all'Autore sembrava rilevantissima la possibilità che veniva offerta di lavorare in condizioni energetiche blande. E proprio sulla questione energetica lanciava un primo allarme: "Apparisce evidente che la civiltà moderna non deve appoggiarsi sopra una sola sorgente d’energia: il carbon fossile. Esso non rappresenta che un’infinitesima parte dell’energia solare, che la terra ha ricevuto nelle passate epoche geologiche e che queste hanno accumulato e conservato alla nostra" (pp. 107-108).

Fin dalla fondazione della Società Italiana per il Progresso delle Scienze, avvenuta nel 1907, Ciamician partecipò attivamene allo sviluppo della nuova associazione, diventanndone il Presidente nel 1910. In questa veste tenne il "Discorso inaugurale" al Congresso annuale della SIPS, dando al suo intervento un titolo emblematico: “La cooperazione delle scienze”. L'esordio del discorso ha una decisa vena autoironica: "La nostra Società ha segnatamente lo scopo di affratellare le scienze: in un’epoca in cui queste pel loro sviluppo subiscono un continuo processo di suddivisione e specializzazione sorge pei cultori di esse di perdere la visione del tutto essendo costretti a rinchiudersi nell’ambito spesso ristretto della propria disciplina. La nostra potrebbe quindi considerarsi come una società di mutuo soccorso contro i danni che derivano dalla specializzazione e dal particolarismo". Di fronte al processo di frammentazione delle scienze in specialità reciprocamente chiuse Ciamician sottolinea il carattere contingente di simili suddivisioni, non certo dovute ad una sorta di fatalità epistemologica: "La necessità che ognuno di noi sente di guardare oltre al recinto del proprio campo di studi, non corrisponde soltanto ad un interesse soggettivo, essa è indispensabile tanto al progresso delle singole discipline quanto a quello della scienza in genere, perché le prime non rappresentano tanti capitoli staccati che legati assieme formano il gran libro del sapere umano; queste divisioni derivano più che altro da ragioni storiche e corrispondono ad ineluttabili esigenze pratiche" (p. 117).

            Infine non posso mancare di riferirmi al discorso più importante di Ciamician, quello tenuto l'11 settembre 1912 a New York, in occasione di un Congresso internazionale di chimica applicata. Il titolo, “La fotochimica dell’avvenire”, proietta subito il lettore verso un orizzonte conoscitivo insolito - allora, e, purtroppo, ancora adesso. La lettura del saggio ci obbliga a constatare che certi temi che riteniamo 'recenti', erano già ben noti all'inizio del secolo scorso. Innanzi tutto il poderoso flusso di energia che ci giunge dal Sole: "Anche tenendo conto dell’assorbimento nell’atmosfera e di altre circostanze, si vede che la quantità di energia solare che arriva annualmente in un piccolo territorio tropicale – che abbia una superficie ad es. grande come quella del Lazio – equivale alla produzione annuale mondiale di carbone fossile! Il deserto di Sahara coi suoi 6 milioni di chilometri quadrati, ne riceve giornalmente per 6 miliardi di tonnellate!" (p. 138). È ovvio che nei riguardi dei consumi energetici Ciamician avesse come riferimento il carbone e non il petrolio, ma la sua ansia di soluzioni adeguate è identica alla nostra, persino nei dettagli tecnologici: "Per le nostre considerazioni, il problema fondamentale dal punto di vista tecnico è quello di fissare con opportune reazioni fotochimiche l’energia solare. Per far questo basterebbe potere imitare il processo d’assimilazione delle piante". E ancora: "Con opportuni sensibilizzatori e catalizzatori si dovrebbe poter trasformare il miscuglio d’acqua ed anidride carbonica in ossigeno e metano, o eseguire altri analoghi processi endoenergetici" (p. 146). L'argomentazione di Ciamician andrebbe seguita nei particolari, vale la pena comunque di metterne in evidenza le conclusioni:

"E se giungerà in un lontano avvenire il momento in cui il carbon fossile sarà esaurito, non per questo la civiltà avrà fine: ché la vita e la civiltà dureranno finché splende il sole! E se anche alla civiltà del carbone, nera e nervosa ed esaurientemente frettolosa dell’epoca nostra dovesse far seguito quella forse più tranquilla dell’energia solare non ne verrebbe un gran male per il progresso e la felicità umana" (cit. alla p. 153).

Ciamician è attualmente celebrato in tutto il mondo scientifico non come 'precursore' ma come vero fondatore della fotochimica. Giustamente i curatori del volume, mentre si avviano a chiudere il saggio introduttivo, sottolineano "il fatto che, se si fosse maggiormente investito, soprattutto in Italia, nel settore di ricerca inaugurato da Ciamician, forse avremmo potuto disporre di un patrimonio di conoscenze e tecnologia utile a fronteggiare in maniera più adeguata le urgenze energetiche ed ambientali del XXI secolo" (p. 69). Possiamo confermare quanto sia fondata la presa di posizione di Ciardi e Linguerri attraverso la lettura di Energia oggi e domani, un altro prezioso volume pubblicato dalla Bononia University Press (ma che nome orribile!).

            Prima di entrare nel merito di Energia oggi e domani, occorre mettere in rilievo che i due autori sono due scienziati di fama internazionale. Nicola Armaroli ottenne il PhD nel 1994 lavorando con Vincenzo Balzani; dopo un post-dottorato negli Stati Uniti è entrato nell'Istituto per la Sintesi Organica e la Fotoreattività del CNR, dove attualmente ricopre il posto di ricercatore.  Nel 2001 ad Armaroli è stato assegnato il premio internazionale Grammaticakis-Neumann per la fotochimica. Vincenzo Balzani è uno degli scienziati italiani più noti nel mondo essere riuscito a realizzare a livello di nanotecnologie la fusione fra fotochimica e chimica supramolecolare. Questa fertilissima commistione interdisciplinare è già un omaggio al pensiero di Ciamician, ma Balzani si presenta come l'erede legittimo del grande chimico triestino per almeno tre motivi: ha portato la fotochimica ad un livello straordinario di 'praticabilità' in laboratorio, ha sanzionato l'eccellenza della chimica italiana a livello internazionale, e - infine - con una forte spinta etica investe parte significativa delle sue energie nella comunicazione scientifica.

Non si stupisca il lettore di Minerva di questa mia presentazione piuttosto accademica degli autori di Energia oggi e domani, essa è resa indispensabile dalla stessa tensione morale della loro scrittura e dalle tesi sostenute nel volume, così forti che un certo numero di scienziati-struzzi potrebbe cercare di liquidare il volume come una semplice esercitazione retorica di veterocomunisti o di fondamentalisti ecologici. È quindi opportuno premettere che si tratta di scienziati affermati, lontani da ogni scandalismo per forma di pensiero, immagine internazionale e comportamento personale.

            Veniamo quindi ai contenuti. Nicola Armaroli e Vincenzo Balzani hanno scritto un'opera importante e coraggiosa. Nella prefazione i due Autori affermano che il libro può essere letto a due livelli, quello del lettore ‘curioso’ che può trovare molte informazioni esposte in maniera divulgativa, e quello del lettore ‘esperto’: “l’insegnante e lo studente potranno approfondire i problemi attingendo ad una vasta bibliografia” (p. 13). Ma gli Autori sanno che deve pur esistere una terza categoria di lettori, i lettori ‘coinvolti’, fra cui sicuramente vi è chi scrive questa recensione, ed oserei dire – ex officio – anche tutti quelli che fanno riferimento a LN-LibriNuovi.

Il tema del libro è enunciato nel titolo, Energia oggi e domani, ma la sua trattazione va ben oltre la discussione della questione energetica perché gli Autori proiettano la loro ricerca su un ampio e problematico orizzonte che coinvolge altri aspetti cruciali: l’ambiente, la salute, i consumi, le sfide scientifiche ed etiche collegate a tutti questi aspetti. In questa recensione citerò solo poche pagine del loro ricchissimo testo.

Partendo da un atteggiamento meramente scientifico Armaroli e Balzani introducono alcuni concetti fondamentali, ben definiti e quindi con esiti confrontabili quando sono utilizzati da ricercatori diversi. Fra questi concetti vi è quello di ‘picco’, riferito alla produzione di petrolio. Come dicono i nostri Autori: “è importante cercare di prevedere quando la nostra civiltà delle macchine richiederà più petrolio di quanto riusciremo ad estrarne dalle viscere della Terra, ovvero quando la Terra raggiungerà il suo picco di produzione” (p. 46). In quel momento ci sarà ancora molto petrolio nel sottosuolo, ma sarà sempre più caro, difficile da estrarre e di qualità peggiore.  Ebbene, la data di questo temibile ‘picco di produzione’ non è affatto lontana; sulla base previsioni avanzate da una mezza dozzina di autori, il picco potrebbe realizzarsi anche nel 2010. Poi, certo, ci sono gli ottimisti, fra i quali l’autorevole e governativo US Geological Survey, che pone la data non oltre il 2040. Non si tratta comunque di un futuro lontano, perché nel migliore dei casi il picco avrà come testimoni tutti i bambini che già popolano la Terra. Frase un po' troppo enfatica la mia, perché  le attese di vita alla nascita sono molto diverse a secondo di dove si nasce. I nostri due chimici ci ricordano che un neonato nell’Africa a sud del Sahara ha una attesa di vita alla nascita di 49,1 anni, un neonato europeo può contare su una attesa di vita di 74,1 anni. In Etiopia l’attesa di vita alla nascita è di 43,3 anni; i bimbi europei vivranno una generazione di più dei bimbi etiopi (p. 181).

Ovviamente Armaroli e Balzani prendono in considerazione molte forme di energia, disponibili, rinnovabili e futuribili, e a proposito del carbone propongono una riflessione basata su dati stechiometrici e termodinamici tanto elementari quanto indiscutibili. I lettori di mi perdoneranno se riporto anche qui un po' di chimica applicata (p. 54-55, Tabella 1). 

Tabella

 

Combustibile

 

Equazione termochimica

Quantità di gas serra e di energia prodotta per 1 g di combustibile

CO2

Energia

Metano

CH4 + 2O2 ® CO2 + 2H2O + 892 kJ mol-1

2,74 g

55,6 kJ

Benzina

C8H18 + 15O2 ® 8CO2 + 9H2O + 5460 kJ mol-1

3,08 g

47,8 kJ

Carbone

C + 2O2 ® CO2 + 394 kJ mol-1

3,66 g

32,8 kJ

 

Come sappiamo le equazioni termochimiche si riferiscono a moli, nei casi elencati moli di metano, ottano e carbonio. Dato che tutte le statistiche economiche, senza eccezioni, si riferiscono a masse e non a quantità di sostanza, i nostri Autori molto opportunamente passano dalle moli ai grammi, e mettono in evidenza due fatti inoppugnabili: il carbone è, in unità di massa, il combustibile che rende meno in termini di energia ed inquina di più in termini di effetto serra. Alla luce di questi dati i ‘vantaggi’ del ritorno al carbone nelle centrali elettriche sembrano alquanto discutibili.

            Fra le forme di energia discusse dai nostri Autori vi è quella nucleare, un tema ripreso più volte. Qui riporto solo due dati interessanti messi in evidenza da Armaroli e Balzani. Il progetto statunitense di un deposito nazionale di scorie radioattive è già costato ai cittadini americani una cifra intorno ai 60 miliardi di dollari, e non è ancora in funzione; per l’anno finanziario 2005 i fondi richiesti sono stati di 880 milioni di dollari (p. 74) . Il secondo dato rilevante è che negli Stati Uniti non si progettano centrali nucleari dalla fine degli anni 1970, e che attualmente in Europa non è in costruzione nessuna centrale nucleare (p. 75); da questo punto di vista i discorsi su un rilancio del ‘nucleare’ di alcuni politici italiani sembrano più rivolti al passato che al futuro.

            I lettori di questo sito sanno che quando si avvia un discorso – qualunque discorso – sui problemi della protezione dell’ambiente e della tutela della salute gli interlocutori si trovano quasi sempre imprigionati nelle proprie strutture mentali di orientamento ideologico. Poco importa che gli interlocutori siano con orientamenti simili od opposti, in entrambi i casi le argomentazioni fluiscono lungo canali prestabiliti, e le posizioni si radicalizzano, quasi che il ‘dialogo’ avvenga fra ecoterroristi e rappresentanti di multinazionali del petrolio. Mi ricordo l’intervento di uno stimabilissimo collega, che alla platea di un affollato convegno fornì come ‘prove’ degli errori degli ecologisti alcuni brani tratti da tre o quattro articoli del Manifesto. Una cosa è certa, costruendosi un avversario deprecabile, ma fittizio, non si aggiunge nemmeno un granello di verità al proprio discorso. Così un libro come Energia oggi e domani è particolarmente benvenuto perché associa alla passione civile una documentazione puntuale su ciascuno dei temi trattati, compresi quelli spinosi dello sviluppo di nuove tecnologie (cap. 5) e dell'economia all'idrogeno (cap. 6). D'altra parte gli autori non si dimenticano essere due esperti mondiali nel campo della fotochimica, e dedicano un intero capitolo (il settimo) alle energie rinnovabili e all'energia solare, ed è al termine di questo capitolo che troviamo una frase che sembra presa da un lavoro di Ciamician: "Viene spontaneo chiedersi se non sia possibile realizzare una fotosintesi artificiale per produrre combustibili utilizzando l'energia solare". Però il secolo che separa Ciamician dai due scienziati nostri contemporanei non è trascorso del tutto invano, e in appoggio al 'pensiero spontaneo' vengono citati numerosi lavori di Vincenzo Balzani che mirano ad ottenere, qui e ora, proprio quella specialissima "fotosintesi artificiale" (pp. 131-132). Non mi soffermerò oltre sulle diverse fonti di energia perché il senso complessivo del lavoro dei nostri Autori è molto più ampio, dato che essi mettono in luce, filo dopo filo, il complesso intreccio di relazioni che connette la produzione dell’energia con i suoi esiti sull’ambiente e la salute, e con i modelli di consumo energetico.

Un tratto molto particolare delle scelte di Armaroli e Balzani è quello di assumere una esplicita posizione etica di fronte ai problemi posti dall’abuso delle risorse della Terra, perpetrato da parte di una minoranza ristretta a scapito della stragrande maggioranza dell’umanità. I due Autori utilizzano a proposito dei modelli di consumo energetico una metafora molto pregnante, che se ben meditata potrebbe anche guidare il nostro comportamento quotidiano. Il loro ragionamento parte da una constatazione terribile: lo schiavismo che desolò l'Africa e ricoprì di tombe le Americhe non fu altro che l'aberrante, spietato sfruttamento degli esseri umani come 'risorsa energetica'. Ebbene, si può stimare che un uomo impegnato un lavoro continuativo possa erogare una potenza di 50W. Un televisore acceso, che richiede una potenza di circa 80W per funzionare, richiederebbe di mettere al lavoro in cucina o in salotto uno schiavo assai robusto, e da sostituire dopo qualche ora. I nostri autori sono precisi come esattori fiscali: "Per far funzionare una lavatrice di classe A (un lavaggio a 60°) ci vorrebbe il lavoro di una quindicina di persone per un'ora. Il motore di un automobile di media cilindrata [...] compie un lavoro pari a quello di 1600 persone" (p. 40). Armaroli e Balzani calcolano che ogni cittadino americano consuma tanta energia come se avesse a disposizione, 24 ore su 24, un centinaio di "schiavi energetici". Gli italiani si limitano ad avere solo una trentina di "schiavi energetici", "un lusso che non si poteva permettere neppure un principe del Rinascimento". "Di questi nostri schiavi 12 hanno il compito di far funzionare la lavatrice, la TV, lo stereo, l'aspirapolvere e la lampada abbronzante", con una spesa giornaliera per ogni schiavo di 0,07 euro. La conclusione, puramente economica, è che "a causa del suo bassissimo costo, l'energia viene usata anche quando non ce ne sarebbe bisogno: viene, cioè, sprecata" (p. 41).

            Il Nord del mondo è retto da regimi politici democratici, in cui l’opinione pubblica conta e conta molto, perché la riconferma dei governati al successivo turno non potrebbe avvenire senza un’opinione pubblica favorevole. Dato che in quasi tutti i Paesi democratici, compreso il nostro, la politica governativa dei consumi energetici è dissennata, ci si può chiedere se non siano dissennati anche i cittadini che eleggono o rieleggono i loro rappresentanti politici. Il dubbio è ben fondato, ma per i nostri Autori una parte cospicua della responsabilità spetta ai mezzi di comunicazione di massa, che se trattassero con più attenzione e più rigore il problema dell’energia eviterebbero di far credere ai loro lettori “che il rilancio dell’energia nucleare sia una strada facilmente percorribile, il carbone sia ‘pulito’, il metano non inquini, l’era dell’idrogeno sia dietro l’angolo e il motore ad acqua sia pronto ad andare in moto” (p. 13).

L'umanità non abita la nostra Terra soltanto nel Nord politico-economico, così dalle conclusioni di Armaroli e Balzani traggo ancora un paio di citazioni: "esistono due priorità assolute, dettate dal semplice buonsenso, alle quali tutte le altre debbono essere subordinate: 1) l'integrità della biosfera per garantire la continuazione della vita sulla Terra; 2) la dignità della vita umana di tutti gli abitanti del pianeta, e non solo di una parte" (pp. 139-140).  Il 'buonsenso' sul punto 2) ha una base etica talmente incontrovertibile da dover essere accettata, almeno a parole, da tutti, però già il punto 1) solleva non poche obbiezioni nei credenti nella libertà di mercato e nei fedeli della santità del PIL. Al vero 'scandalo' del discorso di Armaroli e Balzani si giunge poco dopo: "È giunto il momento di dire con franchezza, pubblicamente, ai cittadini ed ai politici che l'aumento esponenziale dei consumi energetici è una spirale che deve essere fermata, perché è insostenibile dal punto di vista fisico ed inaccettabile sotto l'aspetto morale" (p. 141). Qui scienza ed etica si fondono senza residui, portando a conclusione le due linee argomentative, distinte e intrecciate, della bellissima opera di Armaroli e Balzani.


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