Energia, materie prime e innovazione

Energia, materie prime e innovazione

Volume 1: Aspetti generali

L'energia è stata e sarà un elemento fondamentale dello sviluppo dell'uomo perché consente innumerevoli attività che vanno dall'illuminazione alla conservazione dei cibi, all'istruzione ecc. Le materie prime sono tutti quei materiali alla base della fabbricazione e della produzione di altri beni tramite l'utilizzo di opportune lavorazioni e processi industriali che permettono di ottenere un prodotto finale desiderato. Sono essenziali e quotidiane, visto che vengono utilizzate ogni giorno da miliardi di persone in tutto il mondo.

L'innovazione è l'applicazione su scala industriale di una conoscenza tecnico-scientifica (invenzione) ed ha consentito l'ottenimento di nuovi prodotti o il miglioramento di quelli esistenti. Oggi dobbiamo fronteggiare tre grandi problemi che hanno assunto dimensioni globali: il problema economico (crisi economica), il problema alimentare e la scarsità di alcune risorse e, infine, problemi ambientali diffusi. Queste problematiche vengono ricondotte al modello di Red economy.

Secondo tale modello, un'economia di scala o di mercato punta generalmente ad avere costi marginali sempre più bassi per ogni unità aggiuntiva che produce, ma consuma a discapito della natura, dell'umanità e dei beni comuni senza tenere conto del debito che genera. Quest'ultimo viene poi trasferito alle generazioni future (principio di insostenibilità). Nell'ultimo trentennio si è assistito alla ricerca e allo sviluppo di nuovi modelli economici, più compatibili con l'ambiente e che considerano il fatto che l'umanità è fatta di generazioni e che una migliore distribuzione della ricchezza porti ad una società più etica. Molti ritengono che gli effetti delle attività umane sul pianeta siano equivalenti agli eventi naturali che hanno causato significativi mutamenti al sistema stesso. Il fenomeno è stato inquadrato con il termine "Antropocene".

Tale termine indica l'epoca geologica attuale, nella quale all'essere umano e alla sua attività sono attribuite le cause principali delle modifiche territoriali, strutturali e climatiche. All'inizio del 2000 sono stati sviluppati nuovi modelli in grado di descrivere l'impatto dell'uomo sul pianeta. La prima pubblicazione scientifica si ebbe a cura di alcuni autorevoli studiosi dediti alla Global sustainability che cercarono di indicare le dimensioni di uno spazio operativo sicuro (safe and operating space) per l'umanità identificando nove Planetary boundaries (confini planetari) entro cui muoversi.

Poi si è assistito al nuovo modello di economia circolare. Il concetto di base dell'economia circolare è di utilizzare la stessa strategia che la natura fa: tutto diventa un 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 materiali sono classificati in nutrienti biologici e nutrienti tecnici. I primi sono biodegradabili e si potranno facilmente reinserire nei cicli naturali, i secondi continuano a circolare come materiali puri e pregiati in seno a cicli industriali ad anello chiuso.

Al riguardo, assume rilievo 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 e che gli Stati membri dovranno recepire entro il 5 luglio 2020. Il perimetro dell'economia circolare abbraccia l'efficienza delle risorse, la prevenzione e la produzione di rifiuti. Quello più ampio della green economy, oltre all'economia circolare, comprende anche il benessere e la resilienza degli ecosistemi. In tale contesto notevole importanza assumono le materie prime o commodity. Queste sono i principali fattori della produzione, che entrano comunemente in ogni ciclo produttivo e che, nel momento in cui vengono trasformate in prodotti finiti, generano valore aggiunto.

Inoltre, forniscono indicazioni sull'andamento dei principali settori industriali e sul grado di sviluppo/innovazione tecnologica di una nazione e, infine, sono oggetto di scambio a livello internazionale. L'attuale contesto economico è caratterizzato da un aumento esponenziale della quantità e della varietà di prodotti disponibili. Questo grazie all'aumento del reddito disponibile che ha reso i prodotti più accessibili e a causa dell'innovazione e dei flussi commerciali che hanno inventivato la diversità di prodotto. Molto importante è il tema del food loss e del food waste.

I food losses sono le perdite alimentari che si riscontrano durante le fasi di produzione agricola, mentre i food waste sono gli sprechi di cibo che si verificano nella fase di distribuzione, vendita e consumo finale. Molto importante è inoltre anche il tema del sistema energetico mondiale. Negli ultimi anni si è assistito a tensioni in diverse parti del Medio Oriente. L'energia nucleare inoltre è in crisi dopo i recenti incidenti agli impianti, le forniture energetiche moderne sono inaccessibili a molte persone ecc. Le tecnologie vengono sempre più spesso utilizzate per rispondere alla sfida del clima. Attualmente esistono tre cluster principali:

• Incrementare efficienza energetica nella produzione, nella trasformazione e nell'uso finale dell'energia.
• Ricorso alle fonti rinnovabili.
• Uso di nuove tecnologie per un uso ambientalmente sostenibile di combustibili fossili con cattura e confinamento della CO2 prodotta, rinnovabili di nuova generazione, uso sicuro ed economico del nucleare e dell'idrogeno.

In Italia, la situazione è questa: mancano le materie prime energetiche; dipende dall'estero per gli approvvigionamenti di fonti primarie; forte sbilanciamento verso i combustibili fossili; generazione elettrica sbilanciata verso il gas naturale; limitato uso del carbone fossile; assenza del nucleare; penetrazione limitata delle fonti di energia rinnovabile; deficit infrastrutturale (difficoltà nella costruzione di nuove centrali, impianti di rigassificazione, campi di stoccaggio del gas). I prezzi dell'energia elettrica e del gas in genere sono più elevati degli altri paesi europei, inoltre c'è carenza nella ricerca scientifica e tecnologica, complessità amministrativa e difficili rapporti tra Stato e Regioni.

Mai come oggi la maggioranza delle scelte di consumo è stata condizionata dalle conseguenze ambientali che derivano da queste scelte. Negli ultimi decenni si è affermato un nuovo modello di sviluppo sostenibile. Lo sviluppo sostenibile è uno sviluppo che soddisfa le esigenze del presente senza compromettere la possibilità per le generazioni future di soddisfare i propri bisogni. È dunque uno sviluppo che integra 3 dimensioni fondamentali, ossia quella economica, sociale e ambientale. I benefici nell'adottare modelli di business che considerano i limiti delle risorse naturali sono:

• Risparmi economici rispetto ai costi dovuti.
• Riduzione dei rifiuti.
• Riduzione di sostanze tossiche nell'ambiente.
• Efficienza nell'uso delle risorse.
• Riduzione della scarsità delle risorse.
• Riduzione consumi energetici e creazione di valore.

Parliamo della green economy. Secondo la Commissione Europea, la green economy è un'economia che genera crescita e sviluppo, che migliora il benessere, che fornisce posti di lavoro dignitosi, combatte la povertà, investendo nel capitale naturale preservandolo. Questa economia offre un modo efficace per promuovere lo sviluppo sostenibile. Inoltre, si è sviluppata anche l'impronta ecologica. Essa è stata introdotta negli anni '90, ed è un sistema di contabilità ambientale che stima la quantità di risorse rinnovabili che una popolazione utilizza per vivere, calcolando l'area totale di ecosistemi terrestri e acquatici necessaria per fornire, in modo sostenibile, le risorse utilizzate e per assorbire, sempre in modo sostenibile, le emissioni prodotte.

Infine, si stanno ipotizzando modelli di economia complementare a quella tradizionale. Tali modelli hanno nei loro tratti distintivi la condivisione, la relazione peer-to-peer e una piattaforma tecnologica. Per le organizzazioni, questo significa ridurre i costi, diminuire l'impatto ambientale e sociale e costruire un rapporto di fiducia con i cittadini. Una forma di questi modelli è il consumo collaborativo. Esso nasce a causa della crisi economica, a causa dell'espansione delle reti sociali, a causa del comportamento collaborativo o partecipativo su internet, a causa della comunità e della questione ambientale. I concetti chiave del consumo collaborativo sono la condivisione, il baratto, il prestito, il commercio, il noleggio, la donazione e lo scambio. Uno dei casi di maggiore successo è sicuramente quello del car sharing.

Alla luce del paradigma e dei principi inerenti lo sviluppo sostenibile, è in corso una vera e propria rivoluzione che sta interessando anche i sistemi produttivi ed i nostri modelli di consumo. Accanto alle esigenze legate alla qualità dei prodotti in senso stretto o alla qualità ambientale di processo e di prodotto, destano sempre più interesse i nuovi modelli legati a domanda/offerta di prodotti più sostenibili. Quindi si affermano nuovi modelli di marketing orientati alla sostenibilità.

Prima del 1900, il consumo di energia pro capite non è aumentato di molto anche con l'aggiunta del carbone come fonte energetica. Si osserva un piccolo aumento di energia pro capite durante la prima guerra mondiale, poi un crollo durante la grande depressione. Tra la seconda guerra mondiale e il 1970, si osserva un'enorme accelerazione nel consumo di energia pro capite. Dalla rivoluzione industriale in poi lo sviluppo delle nostre economie è avvenuto all'insegna del "prendi, produci, usa e getta", con un modello di crescita lineare. Oggi questo modello sta compromettendo la competitività dell'Europa e la stessa sopravvivenza dell'uomo sulla Terra.

Gestione sostenibile delle risorse

Innanzitutto le risorse materiali sono assets naturali deliberatamente estratti e modificati dall'attività umana per la loro utilità, per creare valore economico. La maggior parte delle risorse materiali sono scarse in termini economici e tale scarsità fornisce la base per la determinazione del loro prezzo. Poche altre risorse materiali invece sono così abbondanti che non possono essere esaurite, dunque in tal caso il loro prezzo è determinato dal costo di trasformazione in forme di energia utile e non dalla loro disponibilità.

Analizziamo alcuni termini essenziali. Il termine risorse si riferisce alle risorse naturali utilizzate dalle economie. Esse comprendono materiali abiotici, la biomassa, acqua e terra. Poi abbiamo il termine risorse non rinnovabili, ossia quelle risorse naturali esauribili, le cui scorte non possono essere rigenerate dopo lo sfruttamento. Poi abbiamo le risorse rinnovabili, che derivano da scorte naturali rinnovabili che, dopo lo sfruttamento, possono tornare ai loro precedenti livelli di stock.

Altro termine è quello di disponibilità delle risorse, ossia ha a che fare con la quantità di risorsa esistente nelle riserve rispetto alla crescente esigenza della società. Dopodiché abbiamo il termine accesso alle risorse, che ha a che fare con la possibilità di recuperare o utilizzare quelle già esistenti, poi abbiamo il termine uso delle risorse, che comprende le risorse utilizzate da un Paese nella produzione.

Altro termine molto importante è quello di dematerializzazione, esso descrive la necessità di diminuire la richiesta di materiali di intere economie. Essa si ottiene riducendo l'intensità di risorse materiali nei prodotti e nei servizi e, in particolare, riducendo il consumo di risorse materiali mediante il riciclaggio e il riutilizzo di materiali secondari o di recupero. La dematerializzazione è sinonimo di disaccoppiamento (o decoupling) delle risorse. Il disaccoppiamento è un concetto generale che significa rimuovere il nesso esistente tra due variabili. In altre parole significa che il tasso di utilizzo delle risorse primarie viene dissociato dall'attività economica.

Disaccoppiamento assoluto delle risorse significa che il fabbisogno totale di materiali diminuisce mentre l'economia cresce. Disaccoppiare, nel nostro caso, significa ridurre la quantità di risorse per produrre crescita economica e scindere lo sviluppo dal degrado ambientale. Il disaccoppiamento rappresenta un approccio strategico per muoversi verso un'economia globale più verde, ovvero che porta ad un miglioramento del benessere e dell'equità sociale, riducendo al contempo i rischi ambientali e la scarsità ecologica.

Dagli anni 1900 al 2005 c'è stata un'espansione dei consumi che non è stata equamente distribuita, e ha avuto un devastante impatto ambientale. Lo sfruttamento eccessivo delle risorse, il cambiamento climatico, l'inquinamento e il cambiamento nella destinazione d'uso dei terreni e la perdita di biodiversità hanno raggiunto le prime posizioni tra le maggiori emergenze a livello internazionale. Uno dei risultati è stato che la sostenibilità è diventato un imperativo generale globale sociale, ambientale ed economico tra i governi e le organizzazioni internazionali.

Altri termini che assumono rilievo al riguardo sono i servizi ecosistemici, ossia quelli delle funzioni e dei processi che gli ecosistemi forniscono all'uomo e che incidono sul suo benessere (essi includono i servizi di fornitura, di regolazione, i valori culturali e il supporto alla vita). Altro termine è quello di biodiversità. Essa rappresenta la variabilità degli organismi viventi di qualsiasi fonte e comprende la diversità all'interno di ogni specie, tra le specie e degli ecosistemi. La biodiversità costituisce la base per i servizi ecosistemici. Altro termine è quello di intensità, che descrive la quantità di input necessari per ottenere una unità di output. L'intensità di risorse rappresenta la quantità di risorse naturali utilizzate per produrre una certa quantità di valore o di output fisico.

Abbiamo poi la scarsità, ossia comporta limitazioni alla disponibilità e/o all'accesso delle risorse naturali. Altro termine è quello di gestione sostenibile delle risorse, che serve a garantire che il loro consumo non superi i livelli di approvvigionamento sostenibile e ad 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.

Concetto fondamentale è quello di eco-innovazione. Esso rappresenta l'introduzione o 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. Abbiamo poi l'economia circolare è un 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 consumo. Essa consente la valorizzazione dei rifiuti portando a realizzare nuovi materiali.

Altro concetto è quello di green economy, essa si compone di diversi elementi collettivi il cui obiettivo generale è realizzare uno scenario macroeconomico per investire e fornire una guida nei settori verdi dell'economia e rendere più verdi i settori marroni dell'economia. Essa cerca di dimostrare che gli investimenti in settori verdi (quali le energie rinnovabili, le tecnologie pulite ed efficienti ecc.) possono contribuire alla crescita economica, alla creazione di posti di lavoro decenti, all'equità sociale e alla lotta contro la povertà e i cambiamenti climatici e altre sfide ecologiche.

Scarsità delle risorse

Per quanto riguarda i limiti critici della scarsità delle risorse, 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 può così estinguersi. La scarsità delle risorse ha delle cause. Queste sono l'utilizzo eccessivo o non necessario delle risorse, la distribuzione non equa delle stesse, la popolazione eccessiva, le errate pratiche agricole, erosione, irrigazione, uso spinto a livello industriale di materie prime, bonifica di zone paludose e deforestazione.

Efficienza energetica

L'intensità energetica del PIL è una misura dell'energia richiesta per ogni unità di output di attività o di servizio. A livello economico è una grandezza che serve a comparare i Paesi sulla base della loro efficienza energetica. Si migliora l'efficienza energetica quando un dato livello di servizio è ottenuto con un ridotto input energetico o quando per un dato input di energia si potenziano (migliorano) i servizi. I miglioramenti dell'efficienza energetica sono misure che portano a ridurre le emissioni, a ridurre i consumi, al risparmio di denaro e ad una migliore sicurezza energetica.

Dematerializzazione

Passiamo alla dematerializzazione. Il concetto di dematerializzazione si origina dagli studi dell'economista Paul Hawken, che ha proposto di rivedere l'attività industriale, ricalibrando l'uso di input e output per adattarlo ai nuovi vincoli a...