Economia e risorse fisiche

il mio articolo per iMille-magazine

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 del prezzo di mercato, abbiamo reso disponibili 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 rendono 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 renderemo 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.

******
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).

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7 Responses to Economia e risorse fisiche

  1. Andrea Ferro says:

    Solitamente trovo i post molto interessanti; questo mi dispiace, ma mi sembra una brutta caduta di stile. Non capisco perché te la prendi con l’economia e dove questa sarebbe in contraddizione con la fisica. Non capisco proprio che idea tu abbia della scienza triste, ma sospetto una idea piuttosto rozza o semplificata all’eccesso.

    Le affermazioni “economiche” del pezzo non sono motivate e sono alquanto bizzarre.
    Cito: “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.”
    Oppure “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. ”

    Davvero, un consiglio non richiesto, lascia le previsioni di macroeconomia al dibattito fra macroeconomisti o spiega come mai, almeno, da quali fonti attingi queste certezze, o dove sbagliano gli altri – un po’ di dibattito scientifico, please.

    Cerco di essere costruttivo…

    Far rientrare l’efficenza energetica e i limiti delle risorse, con possibili shock dal lato della produzione, è un problema teorico banale dal punto di vista della scienza economica, risolto da anni in modo soddisfacente da qualsiasi modello teorico economico decente. Basta consultare un po’ di letteratura sulle funzioni di produzione per rendersene conto. La “fisica” per quello che credo tu intenda, viene parametrizzata sulla base di quanto viene stimato a partire dal lavoro dei “fisici” – può essere fatto bene o male, ma non è un problema “economico” – fine.

    Se invece intendi segnalare che mancano i dati empirici e una ricerca vasta e consolidata per “censire” risorse ( vedi il discorso sull’affidabilità dell’EROEI ), cosa che genera incertezza e previsioni sbagliate, posso anche essere d’accordo: non lo so, mi fido di questo che è un sentire comune e che da esperto, mi confermi.

    “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.”
    Condivido anch’io, grosso modo, ma è un’opinione sulle scelte economiche a breve termine, massimamente legate alla finanza e non alla “fisica” o sbaglio? ;-)

    Al di là della provocazione hai qualche consiglio per contribuire a una politica energetica migliore per il governo Monti, ai fini della crescita economica italiana, IL grosso problema, per il medio-lungo perdiodo?

    • Ciao Andrea, grazie della risposta. Venendo a quel che dici: che la finitezza delle risorse sia insita nei modelli economici standard e’ cosa nota, tanto che lo ho scritto pure nel testo. Poi, passando dalla teoria alla pratica, di questi modelli pare non si ricordi piu’ nessuno. Sul fatto che l’economia dell’energia sia riferibile in toto ai modelli economici standard ho dei dubbi. L’Energy Economics e’ un campo nato da poco, insegnato in poche universita’, ma che sta evolvendo rapidamente solo in questi ultimi anni. Mi interessa pero’ la letteratura sulle funzioni di produzione. Hai qualche fonte ottimale da consigliarmi?

      Sulle macro-economia e il ruolo della produttivita’ delle risorse: per me lo schema è (a) nell’economia: meno regole + troppa fiducia nella matematica finanziaria e nell’allocazione del rischio = finanziarizzazione > ciclo espansivo rapido > aspettative di crescita > Minsky moment (es. crisi subprime) > crisi reale e (b) nella “fisica”: meno produttività delle risorse > meno convenienza negli investimenti reali > maggior finanziarizzazione e esasperazione dell’inevitabile Minsky moment. Francamente, ho i miei dubbi che politiche dell’offerta basate su liberalizzazioni, competizione e libero mercato ci faranno uscire dalla crisi attuale – non certo solo italiana per quando da noi sia esasperata da decenni di immobilismo e ritardi – ma spero di sbagliarmi, ovviamente.

      Sull’EROEI: censire le risorse rimaste e’ cosa problematica, perche’ molte di quelle previsioni hanno a che fare con segreti strategici e industriali e molte sono semplicemente inesatte. Quel che e’ piu’ facile e’ stimare il rendimento delle fonti energetiche finibili odierne conosciute. La letteratura in materia e’ ampia e non dice nulla di piu’ di quanto scritto nel testo, cioe’ che stiamo andando sempre peggio. Aggiungo che se non fosse stata scoperta la tecnica del fracking per sfruttare lo shale gas saremmo in guai molto piu’ grossi di quelli in cui siamo oggi. Stavolta ci e’ andata bene, per quanto i policy makers finiscano quasi per dare per scontato che il progresso tecnologico ci consegnera’ energia a sufficienza per tutto, cavandoci le castagne dal fuoco. Per inciso, la tecnica del fracking non e’ esente da ricadute ambientali, come andare a trivellare petrolio nell’artico. Attendo ancora che qualche econimista mi spieghi cosa succederebbe se decidessimo che fracking e artic drilling sono proibiti, e non avremmo piu’ abbastanza gas e petrolio per soddisfare la domanda.

      Consigli al governo Monti: per il medio-lungo periodo ci siamo gia’ dotati di abbondanti infrastrutte per il gas e un sacco di fotovoltaico con incentivi ventennali. L’inerzia del settore dell’energia e’ enorme, per cui oggi ci mettiamo il cuore in pace. Ulteriori consigli non ne ho, se non quello di chiudere le citta’ alla mobilita’ privata inquinante e investire nella smart grid (italiana e europea), cosa che per altro ENEL sta gia’ facendo. Non sempre siamo indietro come si vuol far credere.

      Per finire, mi fa molto piacere che qualcuno con conoscenze economiche come te risponda (finalmente) a questo post. Lo avevo scritto provocatorio di proposito, per stimolare un dibattito con gli economisti che ahime’ non c’e’ minimamente stato. Purtroppo ad oggi ho raccolto risposte esattamente come la tua: il problema e’ gia’ stato trattato e risolto nel modello XYZ. Fine. Cosa conclude la teoria e da quali premesse parte non si sa.

      Intanto la crisi continua nonostante fondi salva-stati, enormi iniezioni di denaro pubblico e in barba a tanti pareri di illustri luminari. Magari sara’ un caso, e probabilmente hai ragione quando dici che la mia idea delle scienze economiche e’ rozza e oversemplificata. Tuttavia, da peone, non posso non chiedermi se ci sia un nesso tra il tempismo tra la crisi dell’economia delle economie avanzate mondiali e l’esaurimento delle risorse finibili a buon mercato, con aumento dei costi. Vorrei solo capirne di piu’, ma divulgazione economica ne viene fatta poca, soprattutto dai diretti interessati (gli economisti).

      Vabbuo’, vorra’ dire che mi mettero’ da solo a studiare Energy Economics. Una delle universita’ dove viene insegnata sta proprio ad Amsterdam.

  2. Defcon70 says:

    Il governo Monti mi pare che su energia-ambiente parta bene, con parole chiare e di indirizzo certo:
    1) le detrazioni 55% per la riqualificazione energetica degli edifici sono una misura strutturale, non congiunturale
    2) Il IV conto energia va bene così com’è
    3) faremo quanto prima possibile i decreti attuativi del dlgs 28 (e qui rischio di vincere una scommessa…)
    http://gualerzi.blogautore.repubblica.it/2011/11/30/conto-energia-si-va-avanti-cosi/

    Divagando un po’ sul tema del post, spesso l’imprenditoria più avanzata e l’industria dell’energia sono sintonizzati su frequenze diverse, ad esempio in California nell’ultimo lustro entrepeneur di primissimo livello hanno preso abbagli madornali
    http://www.europeanenergyreview.eu/site/pagina.php?id=3385

    • 1) bene, ma se non moltiplicano il totale nazionale disponibile per le detrazioni alla riduzione del 20% entro il 2020 non ci arriviamo, come ho scritto poco tempo fa.
      2) bene.
      3) scommessa mai accettata. Troppo facile. :)

      Infine, ho letto l’articolo di EE che citi. Per quanto e’ vero che l’economia dell’energia, al contrario dell’IT, necessita di investimenti enormi per le infrastrutture dall’inerzia ventennale, secondo me l’articolista non prende in considerazione un elemento fondamentale: la Cina sta giocando sporco, come scritto poco tempo fa su questo blog.

  3. Pingback: Il picco del petrolio rivelato | Filippo Zuliani

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  5. Pingback: Il neo-peronismo di Cristina Kirchner e la nazionalizzazione di YPF | iMille

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