Quanto possiamo risparmiare?

"Il nostro sistema energetico è come un secchio bucato che nei processi di trasformazione dalle fonti fossili agli usi finali (calore, freddo, forza, illuminazione) perde sotto forma di calore degradato più energia di quella che rende disponibile...
 
...Allo stato attuale della tecnologia è possibile dimezzare i consumi di fonti fossili accrescendo l’efficienza dei processi di trasformazione energetica e utilizzando quei veri e propri giacimenti nascosti di energia costituiti dagli sprechi, dalle inefficienze e dagli usi impropri."

Materie prime

Le materie prime  utilizzabili ed utilizzate sono essenzialmente:  le biomasse (tipicamente legname ma anche sostanze organiche derivanti dai vegetali), gli idrocarburi e gli elementi contenuti nei minerali della crosta terrestre.

Di tutte queste materie prime solo le biomasse sono materie prime rinnovabili, gli idrocarburi e le risorse minerarie sono beni “finiti”, nel senso che non possono essere estratti all’infinito in quanto sono presenti con un tenore medio nella crosta terrestre ben noto, inoltre probabilmente finirà la convenienza o la capacità tecnica ad estrarli molto prima di esaurirli definitivamente.

In natura ci sono elementi molto abbondanti, altri meno abbondanti, altri ancora scarsi ed altri rari.

Elementi abbondanti, ad esempio, sono il silicio (materiale base per la produzione di vetro e semiconduttori) presente nella crosta terrestre con un tenore medio di 272 kg ogni tonnellata, l’alluminio 83 kg/ton, il ferro 62 kg/ton, il calcio 46 kg/ton.

Elementi meno abbondanti sono, ad esempio, il carbonio (tra cui il carbone e gli idrocarburi), presente con un tenore medio di 0,18 kg/ton. e il cromo (0,12 kg/ton.)

Ci sono poi elementi molto importanti che hanno un tenore abbastanza basso, ad es. il rame è presente con un tenore medio di 0,068 kg/ton, il litio 0,018 kg/ton, il piombo 0,013 kg/ton.

Poi abbiamo gli elementi rari quali l’oro (0,004 grammi ogni tonnellata) il rutenio (0,0001 g/ton) che sarebbe quasi impossibile ottenere se non fosse che sono presenti in modo molto concentrato in particolari siti geofisici (vene aurifere, minerali particolari).

La tabella riassume il tenore medio degli elementi nella crosta terrestre.

Come si può vedere dalla tabella soprastante il tenore dei materiali nella crosta terrestre cambia molto da elemento ad elemento. Poi il tenore non è omogeneo.  Ad esempio il ferro ha un tenore medio 4 volte inferiore all’alluminio, ma si trovano miniere con minerale di ferro ad un tenore molto concentrato, mentre i minerali di alluminio ne contengono con un tenore abbastanza scarso.  Sulla disponibilità di ferro ed alluminio si possono quindi fare due considerazioni, estendibili anche ad altre situazioni:

il ferro costa poco finché ci sono miniere con minerale ferroso ad alta concentrazione. Esaurite queste miniere il ferro diventa un elemento ad alto costo di estrazione.
l’alluminio costa molto oggi ma si presuppone che il costo di estrazione rimanga stabile nel tempo, in funzione sia del suo alto tenore medio e sia della omogeneità nella crosta terrestre dei minerali che lo contengono.

Quando si parla di crosta terrestre si intende uno spessore di 40 chilometri, però bisogna considerare che, per motivi legati alla sicurezza, tecnologici, logistici e fisici la parte effettivamente accessibile è molto inferiore, soprattutto per quanto riguarda le materie prime presenti con un basso tenore medio. E’ utile sapere che, ad esempio, la temperatura nel sottosuolo aumenta di un grado ogni 33 metri di profondità. A 2 km le condizioni ambientali sono proibitive per gli esseri viventi. Utilizzare macchine a profondità maggiori è possibile nel limite della disponibilità di energia per farle funzionare, come vedremo più avanti.

Per le materie prime presenti con alto tenore medio il problema maggiore sta nel fatto che comunque devono essere estratte, lavorate, trasportate e utilizzate, tutte azioni che presuppongono consumi di fonti energetiche. Basti pensare che per produrre un kg di alluminio serve energia equivalente a 6 kg di carbone!

Se le fonti fossili e fissili fossero le uniche fonti energetiche a disposizione è come se il tenore di alluminio “energeticamente accessibile” fosse di 0,04 kg/ton invece di 83 kg/ton. In realtà la disponibilità è molto inferiore se si considera che l’energia serve non solo per produrre alluminio. L’esempio però ci serve per estendere il discorso anche alle altre risorse minerarie e ad altri nostri bisogni energetici primari (cibo, casa, sicurezza).

Questo dimostra che la disponibilità di materie prime dipende oggettivamente dalla disponibilità delle risorse energetiche, così come per la disponibilità di cibo, di beni primari, secondari ed accessori.

Anche per questo le risorse energetiche sono da considerarsi centrali e determinanti per lo sviluppo e il benessere.

Bisogna considerare che, in genere, il riciclaggio delle materie prime è molto meno costoso, in termini energetici, rispetto alla produzione da minerale vergine. 
La tabella qui sotto evidenzia la convenienza del riciclaggio di alcune materie prime rispetto alla produzione delle stesse.



Ancora una volta è evidente che una attenta politica di generazione e di risparmio di energia è fondamentale anche per la disponibilità di materie prime.