Appunti per l’esame di Energia, Materie prime e innovazione

Empi: energia, materie prime e innovazione

Sono 3 gli elementi importanti nella nostra società:

• Energia = Prerequisito indispensabile per i bisogni dell’umanità; motore della crescita macroeconomica e dello sviluppo ma soprattutto per la crescita sostenibile sul pianeta;
• Materie prime = Alla base dei cicli produttivi ma anche alla base dei bisogni dell’uomo e del benessere, importanza a livello finanziario, globale e in termini di sostenibilità del pianeta;
• Innovazione = Fondamentale per il progresso, senza innovazione difficilmente sarebbe stata possibile la crescita economica e lo sviluppo demografico che sono stati raggiunti dai tempi della Rivoluzione Industriale.

Problemi attuali

Oggi dobbiamo fronteggiare 5 grandi problemi:

• Pandemia
• Problema economico – La grande e diffusa crisi economica
• Problema alimentare – Scarsità di alcune risorse soprattutto nei paesi meno sviluppati
• Problemi ambientali – Anche a livello globale
• Problema legato alla crisi intergenerazionale a causa dei problemi ambientali.

Materie prime

Le materie prime sono un insieme di materiali forniti dallo sfruttamento delle risorse naturali e destinati a successive lavorazioni per la produzione di beni. Le risorse diventano materie prime nel momento in cui si ha la possibilità tecnica e la convenienza economica di utilizzarle. Le materie prime seconde sono costituite da scarti di lavorazione di materie prime o da materiali derivati dal recupero e dal riciclaggio dei rifiuti.

Il rapporto sui limiti dello sviluppo del 1972

Il messaggio di questo libro è che il sistema globale della natura probabilmente non è in grado di sopportare i tassi attuali di crescita economica e della popolazione molto oltre l’anno 2100 anche con l’avvento della tecnologia avanzata. Ai tempi della sua pubblicazione furono esaminati 5 fattori di base che determinano i limiti alla crescita del nostro pianeta:

• Aumento della popolazione;
• Produzione agricola;
• Impoverimento delle risorse non rinnovabili;
• Produzione industriale;
• Generazione di inquinamento.

Nuovo modello di economia circolare

Il concetto di base è utilizzare la stessa strategia che la natura fa: tutto diventa nutriente e può essere restituito all’ambiente o riciclato senza perdere in qualità. Si tratta di un paradigma di progettazione basato sul concetto di gestione dei nutrienti, che abilita i materiali e i prodotti ad essere riutilizzati per diversi cicli. I nutrienti sono classificati in:

• Nutrienti biologici = Sono biodegradabili e si potranno facilmente reinserire nei cicli naturali;
• Nutrienti tecnici = Continuano a circolare come materiali puri e pregiati in seno a cicli industriali ad anello chiuso.

Il pacchetto economia circolare dell’UE

(In vigore dal 4 luglio 2018) Si tratta di nuove direttive che modificano le principali norme comunitarie in materia di rifiuti:

• La direttiva 2018/849/UE che modifica le direttive 2000/53/CE (veicoli fuori d’uso); 2006/66/CE (pile, accumulatori e relativi di rifiuti); 2012/19/UE (RAEE, rifiuti di apparecchiature elettriche ed elettroniche);
• La direttiva 2018/850/UE che modifica la direttiva 1999/31/CE (discariche di rifiuti);
• La direttiva 2018/851/UE che modifica la direttiva 2008/98/CE (direttiva quadro sui rifiuti);
• La direttiva 2018/852/UE che modifica la direttiva 94/62/CE (imballaggi e rifiuti di imballaggio).

La direttiva 2008/98/CE stabilisce l’importanza della prevenzione per tutte le tipologie di rifiuti; prevede una gerarchia di priorità di intervento che vede al primo posto la prevenzione a monte, per poi passare a quella derivata dal riutilizzo, al riciclaggio, al recupero fino allo smaltimento, considerato l’ultima soluzione possibile solo se tutte le altre non sono praticabili.

Le risorse materiali

Le risorse materiali sono assets naturali estratti e modificati dall’attività umana per la loro utilità, per creare valore economico. Essi possono essere misurati sia in unità fisiche che in termini monetari, che esprimono il loro valore economico. La maggior parte delle risorse materiali sono scarse in termini economici: tale scarsità fornisce la base per la determinazione del loro prezzo; altre risorse materiali (sole, acqua, vento) sono così abbondanti che non possono essere esaurite, il loro prezzo è determinato dal costo di trasformazione in energia.

Concetti di base

Risorse: termine che si riferisce alle risorse naturali utilizzate dalle economie. Esse comprendono materiali abiotici (combustili fossili, metalli e minerali), la biomassa, acqua e terra. Le risorse possono essere:

• Rinnovabili: Derivano da scorte naturali rinnovabili che, dopo lo sfruttamento, possono tornare ai loro precedenti livelli di stock, mediante processi naturali di crescita o mediante il rifornimento;
• Non rinnovabili: Sono risorse esauribili, le cui scorte non possono essere rigenerate dopo lo sfruttamento o che possono essere solo rigenerate o rifornite da cicli naturali che sono relativamente lenti su scala umana.

Disponibilità delle risorse: Ha a che fare con la quantità di risorsa esistente nelle riserve rispetto alle crescenti esigenze della società.

Accesso alle risorse: Ha a che fare con la possibilità di recuperare o utilizzare quelle già esistenti.

Uso delle risorse: Comprende le risorse utilizzate da un paese nella produzione (sia per consumo interno che per esportazioni).

Efficienza: È un concetto più ampio che confronta gli ingressi (input) di un sistema con le uscite (output), ed essenzialmente significa fare di più con meno.

Dematerializzazione: Descrive la necessità di diminuire le richiesta di materiali di intere economie. Si ottiene:

• In generale, riducendo l’intensità di risorse materiali nei prodotti e nei servizi, mediante un aumento di efficienza di materiali;
• In particolare, riducendo il consumo di risorse materiali attraverso il riciclaggio e il riutilizzo di materiali secondari, o di recupero.

La dematerializzazione viene spesso considerata come una condizione necessaria per raggiungere lo sviluppo sostenibile delle economie ed è sinonimo di assoluto disaccoppiamento delle risorse.

Disaccoppiamento

Significa ridurre la quantità di risorse come acqua o combustibili fossili per produrre crescita economica e scindere lo sviluppo del degrado ambientale. Il disaccoppiamento rappresenta un approccio strategico per muoversi verso un’economia globale più verde, ovvero che “porta un miglioramento del benessere e dell’equità sociale, riducendo i rischi ambientali e la scarsità ecologica”.

Servizi ecosistemici

Sono quelli delle funzioni e dei processi che gli ecosistemi forniscono all’uomo e che incidono sul suo benessere. Essi includono:

1. Servizi di fornitura (cibo, acqua, legno);
2. Servizi di regolazione (regolazione clima e maree..);
3. Valori culturali (estetici, culturali, educativi..);
4. Supporto alla vita (ciclo dei nutrienti, formazione del suolo, produzione primaria).

Biodiversità

Rappresenta la variabilità degli organismi viventi di qualsiasi fonte, inclusi tra l’altro, gli ecosistemi terrestri, marini e gli altri ecosistemi acquatici e i complessi ecologici di cui fanno parte; comprende la diversità all’interno di ogni specie. La biodiversità costituisce la base per i servizi ecosistemici.

Intensità

Descrive la quantità di input necessari per ottenere una unità di output. L’intensità è l’inverso dell’efficienza e della produttività. Distinguiamo:

• Intensità di risorse: rappresenta la quantità di risorse naturali utilizzate per produrre una certa quantità di valore o di output fisico. Si calcola dal rapporto uso di risorsa/ valore aggiunto o da uso di risorsa/output ottenuto. L’intensità di risorse esprime l’inverso della produttività di risorse.
• Intensità di materiali descrive:
  • La quantità di materiale necessaria per produrre una certa quantità di valore economico;
  • La quantità di materiale come input necessaria per produrre un’unità fisica di misura.

Scarsità

Comporta limitazioni alla disponibilità e all’accesso alle risorse naturali. Carenze di materiali su cui le economie o industrie dipendono rappresentano minacce alla sicurezza in materiali di queste economie o industrie.

Gestione sostenibile delle risorse

Serve a:

• Garantire che il loro consumo non superi il livello di approvvigionamento sostenibile;
• Assicurare che i sistemi terrestri siano in grado di svolgere le loro funzioni naturali.

L’obiettivo a lungo termine della gestione sostenibile delle risorse, è quello di garantire una base materiale per la società senza che né l’estrazione e l’utilizzazione di risorse né il deposito di rifiuti e di emissioni superi la soglia di uno spazio sicuro di manovra.

Eco-innovazione

È l’introduzione di un prodotto o di un processo, o di cambiamenti organizzativi o di soluzioni di marketing, nuovi o migliorati in modo significativo, che riducano l’uso di risorse naturali e diminuiscano il rilascio di sostanze nocive lungo l’intero ciclo di vita.

Deplezione o esaurimento delle risorse rinnovabili

Si riferisce a prelievi di raccolti, catture o tagli al di sopra del livello sostenibile degli stock di tali risorse. L’esaurimento delle risorse non rinnovabili si riferisce alla quantità di risorse estratte.

Decarbonizzazione

Prevede il calo nell’uso di combustibili fossili e conseguentemente delle emissioni di CO2. Si verifica quando l’intensità delle emissioni di CO2 di un prodotto o di un servizio o di un’economia viene ridotta.

Green economy

Si compone di diversi elementi, il cui obiettivo è muoversi verso un'economia verde caratterizzata da investimenti in settori come le energie rinnovabili, le tecnologie pulite ed efficienti, i servizi di distribuzione dell'acqua e l'agricoltura sostenibile; i quali possono contribuire alla crescita economica, alla creazione di posti di lavoro migliori, all’equità sociale, alla lotta contro la povertà e al raggiungimento di sfide ecologiche. È stata pensata alla fine degli anni '80 e rilanciata dalle Nazioni Unite dopo.

Economia circolare

Modello di economia in cui i rifiuti e i prodotti a fine ciclo di vita vengono riutilizzati e/o riciclati all’interno dei sistemi di produzione e di consumo. Se l’economia determina il funzionamento del mercato, così l’economia circolare prende a riferimento le stesse regole attraverso:

• Strumenti ed indicatori di tipo economico;
• Strumenti ed indicatori in grado di misurare la parte fisica dell’economia circolare.

È possibile valutare il grado di circolarità di un paese, regione, città in un ambito di confronto tra sistema economico/prodotto/servizio circolare e sistema economico/prodotto/servizio lineare. Per misurare la circolarità, e quindi valutare l’uso efficiente delle risorse impiegate, è necessario tenere in considerazione principalmente due aspetti:

• Il valore economico delle risorse prelevate, impiegate e reimmesse nel sistema valutando con molta attenzione la differenza di valore tra la fase di impiego e quella di dismissione/reimpiego;
• La quantità di risorse prelevate, rinnovabili e non rinnovabili, impiegate e restituite al sistema.

Tasso di circolarità d’uso materiale (CMU) serve a monitorare i progressi verso l’economia circolare basandosi sulle materie prime seconde, cioè valutando il contributo dei materiali riciclati nel panorama complessivo dei materiali usati. CMU= uso materie prime seconde/uso complessivo di materiale utilizzato in un processo produttivo.

Scarsità materie prime

La conoscenza delle riserve esistenti per una data materia prima consente di prevederne la disponibilità temporale. La scarsità di una materia prima è associata alla disponibilità attuale o potenziale e riguarda i bisogni che essa deve soddisfare. Esiste una formula per calcolare l'indice di scarsità che è dato dal rapporto fra le materie prime (accertate) e il consumo mondiale annuo. Inoltre, se i tassi con cui si prelevano le risorse naturali sono superiori ai tassi di riproduzione delle risorse stesse, si raggiunge il limite di sostenibilità per quella risorsa che così può estinguersi. La condizione di estinzione di una risorsa è: TASSO (prelievo) >>> TASSO (riproduzione). La scarsità delle risorse si manifesta quando la totalità/una parte di quelle presenti in un'area si esaurisce. Spesso nei paesi più sviluppati si consumano le risorse più velocemente di quanto si producono. Un esempio è il petrolio visto che richiede milioni di anni per riprodursi, alla velocità attuale di consumo si arriverà all'esaurimento del petrolio in poche generazioni. Le cause che possono determinare la deplezione sono:

• Utilizzo eccessivo e non necessario (paesi sviluppati)
• Distribuzione non equa delle risorse
• Popolazione eccessiva
• Errate pratiche agricole
• Deforestazione
• Erosione

Riduzione delle quantità di materie prime utilizzate (dematerializzazione)

La dematerializzazione riguarda la diminuzione dell'impiego di MP per ogni unità di prodotto finito e quindi risulta preventiva nei riguardi della scarsità. È un processo che nel tempo offre il raggiungimento di una maggiore efficienza ambientale ed economica fornendo unità funzionali uguali usando meno materiali. La dematerializzazione è un processo che è iniziato solo in tempi più recenti.

• Riducendo le risorse materiali ed energetiche nelle produzioni
• Sostituendo beni materiali con servizi o beni immateriali
• Sostituendo i parchi tecnologici domestici con apparecchi unici multiservizi
• Decommercializzando
• Decarbonizzando l'economia

Nel corso degli anni si è assistito a una progressiva diminuzione del peso unitario degli imballaggi, a causa di due fattori:

• La sempre maggiore attenzione alla tutela ambientale spinta dalle politiche europee
• La spinta data dal forte aumento del prezzo della materia prima

Il concetto di dematerializzazione nasce dagli studi dell'economista statunitense Paul Hawken che propose di rivedere l'attività industriale ricalibrando l'uso di input per adattarlo ai nuovi vincoli ambientali. L'obiettivo della dematerializzazione è usare meno materiale ed energia per unità di output, sviluppare processi industriali e materiali che richiedano meno input e sostituire gradualmente i combustibili a base di carbonio con l'idrogeno. Tuttavia, secondo Hawken, la dematerializzazione è un processo a lungo termine. Minimizzando il bisogno di materia, quindi dematerializzando, i consumi e le imprese possono ridurre i loro impatti ambientali: meno uso di materiali fisici porta a minori emissioni e quindi minor inquinamento. Dal lato dell'offerta, il bisogno di avere prodotti e servizi sempre più efficienti forza le aziende ad ottenere apparecchiature portatili con cicli di vita molto brevi così facendo si arriva ad un eccessivo spreco di materiali.

In generale lo sviluppo dei prodotti è assimilabile ad una gaussiana (curva di design) in cui il massimo in termini dimensionali viene raggiunto rapidamente dopo l'invenzione e successivamente si tende a miniaturizzare il prodotto. Sono molti i fattori che sono stati influenzati o influenzano il processo di dematerializzazione:

• Qualità
• Produzione rifiuti
• Facilità di fabbricazione
• Costi di produzione
• Riparazione e sostituzione
• Dimensione e complessità

La logica di “sostituire piuttosto che riparare” diviene obsoleta se si considerano gli obiettivi futuri di un modello di economia circolare. Oggi a livello europeo si ragiona in termini di “efficienza nell’uso delle risorse” e di “circolarizzazione dell’economia”. Si tratta di obiettivi politici che consentono a livello economico di creare di più con meno:

• Offrendo maggiore valore con meno input;
• Utilizzando le risorse in modo sostenibile;
• Riducendo al minimo il loro impatto sull’ambiente.

Il Piano d’azione dell’UE del dicembre 2015 mira a sostenere una economia circolare in cui il valore dei prodotti, dei materiali e delle risorse è mantenuto nell’economia più a lungo possibile e la generazione di rifiuti è minimizzato. Sempre a livello europeo è invalso l’uso di un indicatore specifico che misura l’efficienza nell’uso delle risorse; si tratta del DMC o Consumo Interno di Materiali pro-capite = materiali estratti + materiali importati – materiali esportati.

Fattori che influenzano la dematerializzazione

La facilità di fabbricazione di un particolare prodotto in unità più piccole e leggere può portare alla riduzione dei costi di produzione e, perciò, a prodotti meno costosi di qualità inferiore che saranno sostituiti piuttosto che riparati. Così facendo, anche se viene generata una minore quantità di rifiuti per unità prodotta, producendo più unità, produrrò anche più rifiuti e il risultato sarà un aumento globale della produzione di rifiuti. Tra i fattori socio-economici che influenzano la domanda di materiali di una società abbiamo:

• La natura delle varie attività;
• La composizione della forza lavoro;
• I livelli di reddito.

Il passaggio di una società industriale a una di servizi può portare ad una diminuzione dell'utilizzo dei materiali in un momento in cui la migrazione dalle aree urbane a zone suburbane, richiede più strade, più singole unità abitative, automobile con una conseguente notevole espansione nell'uso di materiali.