Parliamo spesso di energia: la associamo alla forza muscolare o alla bolletta della luce dove leggiamo i kWh (chilowattora) impiegati o all’apporto energetico degli alimenti espresso in kcal (chilo calorie) o in kJ (chilo joule).

Riporto alcuni esempi tratti dalla vita di tutti i giorni. Se uso un ferro da stiro di potenza 1,5 kW per un’ora, mi servono 1,5 kWh di energia elettrica. La dieta alimentare di una persona adulta dovrebbe fornire almeno 2100 kcal di energia al giorno. L’energia che si sviluppa nel bruciare la benzina del serbatoio pieno di un’auto di cilindrata medio-piccola è pari a circa 1,5 miliardi di J, cioè 0,43 milioni di kWh.

Come risulta anche dalla nostra esperienza, ci sono varie forme di energia. Parliamo di: energia cinetica, che caratterizza gli oggetti in movimento; energia potenziale gravitazionale, tipica della posizione nello spazio degli oggetti soggetti alla gravità; energia elastica, ben presente in oggetti come le molle; energia termica o calore; energia elettrica; energia dovuta alla radiazione, ecc.

Proprietà dell’energia

Due proprietà caratterizzano l’energia:

1. l’energia globalmente si conserva in un sistema isolato;
2. l’energia si trasforma o si converte, passando da una forma all’altra; ma questa conversione non sempre è possibile nello stesso modo: l’energia tende spontaneamente a trasformarsi in calore e, in questa forma, è difficilmente utilizzabile.

Nel nostro corpo avvengono continue conversioni energetiche che ci consentono di vivere e di svolgere le nostre attività quotidiane. Da qui capiamo che l’energia è presente nella nostra vita, in ogni istante. Ci serve l’energia che viene dai cibi, per poter vivere e svolgere le nostre azioni. Ma abbiamo bisogno anche di energia elettrica per la casa e per vari strumenti di uso comune come gli smartphone. Altra energia ci serve per il riscaldamento, per la fornitura dell’acqua, per gli usi sanitari e per la cottura dei cibi; per il trasporto e per gli usi agricoli; per produrre i vestiti che indossiamo e per tutti gli oggetti o i servizi che abbiamo a disposizione a casa o nel posto di lavoro; per le vacanze e il tempo libero; per curarci; per produrre e trasportare gli oggetti necessari per le costruire le nostre città e le strade; per smaltire i rifiuti che produciamo.

Quindi anche le tantissime cose, utili o meno, di cui ci serviamo nella vita quotidiana ‘contengono’ energia: è noto che per produrre il cotone necessario per un paio di jeans occorre un processo industriale che richiede l’impiego di oltre 7 mila litri d’acqua!

Le fonti

Dove troviamo tutta questa energia? Sono disponibili varie fonti energetiche da cui attingere:

– le fonti non rinnovabili (soggette ad esaurimento in tempi più o meno brevi) come il carbone, il petrolio, il gas, l’uranio usato per il nucleare da fissione;

– le fonti rinnovabili (disponibili ancora per molto tempo) come la geotermia, le biomasse, l’idroelettrico, il solare termico, il fotovoltaico, l’eolico.

Al momento circa l’80% del fabbisogno mondiale di energia è soddisfatto dalle fonti non rinnovabili.

Il nostro più importante fornitore di energia resta il sole che determina direttamente o indirettamente la più parte delle fonti energetiche disponibili; per esempio, con la fotosintesi, l’energia del sole fa crescere i vegetali che, degradati in tempi lunghissimi, hanno formato i giacimenti di combustibili fossili (carbone, petrolio, gas).

Consumo mondiale annuo di energia dal 1800 al 2019, in TWh (1 TWh è mille miliardi di kWh).

Come si vede dal grafico, il consumo mondiale annuo di energia è passato da 5.700 TWh dell’inizio del XIX secolo a 158.800 TWh del 2019. Ciò significa che oggi consumiamo circa 28 volte quello che si consumava due secoli fa. L’impennata nei consumi, come mostra bene il grafico, si è registrata subito dopo la metà del secolo scorso.

Ma questa enorme quantità di energia non è divisa equamente nel mondo: nel 2019 un abitante degli Stati Uniti ha avuto mediamente a disposizione 236 GJ di energia, mentre in Africa si è potuto disporre mediamente di soli 15 GJ a persona. La media mondiale è risultata di 76 GJ pro capite. Da questi dati e da quelli riportati nel grafico seguente, emerge un profondo squilibrio nell’accesso all’energia tra le diverse regioni nel mondo.

Consumo mondiale di energia pro capite dal 1986 al 2019 per area geografica (in GJ pro capite).

Inequità

Questo comporta enormi differenze tra le possibilità di sviluppo di una nazione e quelle di un’altra: se un cittadino del Canada può disporre in un anno di circa 380 GJ di energia, un abitante dell’Africa sub-sahariana ha soltanto 7 GJ di energia disponibili. Il sistema economico mondiale si basa, tra gli altri, anche su questo vistoso squilibrio. Papa Francesco lo denuncia con forza da sempre. Nell’enciclica Laudato si’  afferma:

Si pretende di legittimare l’attuale modello distributivo, in cui una minoranza si crede in diritto di consumare in una proporzione che sarebbe impossibile generalizzare, perché il pianeta non potrebbe nemmeno contenere i rifiuti di un simile consumo. Inoltre, sappiamo che si spreca approssimativamente un terzo degli alimenti che si producono, e «il cibo che si butta via è come se lo si rubasse dalla mensa del povero» (n. 50).

L’inequità non colpisce solo gli individui, ma Paesi interi, e obbliga a pensare ad un’etica delle relazioni internazionali. C’è infatti un vero “debito ecologico”, soprattutto tra il Nord e il Sud, connesso a squilibri commerciali con conseguenze in ambito ecologico, come pure all’uso sproporzionato delle risorse naturali compiuto storicamente da alcuni Paesi (n. 51).

Tutto questo sollecita a pensare ad un diverso modo di affrontare la questione energetica e lo sviluppo umano.

Luigi Togliani, laureato in Matematica all’Università di Bologna, è stato docente di Matematica e Fisica in un Liceo scientifico di Mantova. È attualmente membro dell’Accademia Nazionale Virgiliana e presidente della sezione mantovana della società Mathesis. È autore di oltre 30 pubblicazioni di carattere scientifico e di articoli sul settimanale diocesano mantovano. A conclusione dell’anno anniversario dell’enciclica Laudato si’ (2015-2020) ha scritto tre contributi per SettimanaNews a partire da alcuni aspetti scientifici, per un’etica ambientale diffusa.