I rischi nascosti

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li esseri umani hanno storicamente dimostrato grande capacità nel procurarsi risorse naturali anche da luoghi molto lontani. Questa abilità ha consentito alla civiltà umana di espandersi in tutto il mondo, anche in posti che altrimenti sarebbero stati considerati inospitali o insostenibili. Grazie all’ingegno e a una straordinaria determinazione, noi, il genere umano, abbiamo potuto prosperare al punto da perdere il contatto con le attività di estrazione delle risorse che hanno reso possibile il nostro progresso, attività che un tempo occupavano la vita quotidiana dei nostri antenati e che oggi, all’insaputa della maggior parte di noi, pongono sfide formidabili al nostro benessere di lungo periodo. 

Pochi si rendono conto dell’immensità delle infrastrutture e della complessità delle tecnologie necessarie per fornire cibo, energia e acqua alla moderna società, e ancor meno sono quelli che davvero comprendono le ampie interdipendenze tra cibo, energia e acqua, i tre sistemi essenziali alla vita umana. La maggior parte delle persone non sa che le centrali elettriche a carbone, a gas e nucleari, che producono una quota sostanziale dell’elettricità nella maggior parte dei Paesi industrializzati, possono consumare fino a 200 litri di acqua per ogni kilowattora di elettricità generata, principalmente per raffreddare le proprie apparecchiature. Analogamente, molti ignorano l’importanza essenziale dell’energia nel funzionamento dei sistemi idrici, che la impiegano, tra l’altro, anche per estrarre acqua dolce dalle falde acquifere sotterranee e trasportarla su lunghe distanze fino a destinazioni remote. È forse più noto che sia l’energia sia l’acqua sono fondamentali anche per i sistemi alimentari, che le utilizzano (oltre che per altre funzioni critiche) per l’allevamento intensivo ad alta densità e per la logistica della catena del freddo. Molti resterebbero tuttavia sorpresi nello scoprire che queste interdipendenze sistemiche possono persistere anche quando l’obiettivo primario è ridurre l’impronta di carbonio. Per citare alcuni esempi illustrativi, la generazione idroelettrica dipende dall’abbondanza e dell’affidabilità delle risorse idriche superficiali, gli impianti di recupero delle acque necessitano di considerevoli quantità di energia per trattare le acque reflue destinate al riuso, e l’agricoltura di precisione dipende sia dall’alta elettrificazione delle operazioni agricole sia dall’affidabilità degli approvvigionamenti di acqua dolce. 

L’interconnessione aumenta la vulnerabilità  

Questi sono solo alcuni esempi delle connessioni pervasive e intricate tra le reti alimentari, quelle energetiche e quelle idriche; in positivo, tali interconnessioni dimostrano la nostra capacità di progettare meccanismi complessi per l’estrazione delle risorse, mentre in negativo rivelano l’ampia vulnerabilità di tali reti agli shock che possono colpire uno qualsiasi di questi tre settori fondamentali. Purtroppo, nella psicologia collettiva quest’ultima interpretazione guadagna terreno, poiché gli eventi recenti dimostrano che le interruzioni che si propagano attraverso più settori non sono semplici questioni teoriche né colpiscono solamente i Paesi in via di sviluppo o lontane zone di guerra, ma sono sempre più parte integrante e preoccupante della realtà quotidiana dell’essere umano praticamente in ogni angolo del mondo. Pensiamo, per esempio, alla diffusa riduzione della generazione di energia elettrica e ai concomitanti aumenti delle emissioni di carbonio che si registrano in Europa a causa delle alte temperature estive e dello stress delle risorse idriche; ai danni che la salinizzazione del suolo conseguente all’esaurimento delle acque sotterranee ha già provocato a oltre 100 milioni di ettari di terre coltivate in molti dei granai del mondo; alla crescente necessità, per le famiglie sudafricane, di abbandonare gli acquisti alimentari all’ingrosso, più efficienti, a favore di spese più frequenti e costose, poiché i ricorrenti blackout a rotazione hanno compromesso l’affidabilità della refrigerazione e della conservazione degli alimenti. Questi e altri eventi recenti sottolineano l’aumento del rischio di guasti che possono propagarsi a cascata da un sistema all’altro a causa dell’intreccio esistente tra cibo, energia e acqua. Non è dunque azzardato prevedere che, se lo status quo persisterà, il verificarsi di queste e altre conseguenze dannose aumenterà in frequenza e gravità, causando non solo il deterioramento della qualità della vita ma, probabilmente, anche perturbazioni sociopolitiche di ampia portata. 

Ad amplificare queste vulnerabilità interconnesse interviene il cambiamento climatico. Per esempio, il solo aumento delle temperature riduce l’efficacia del raffreddamento a ciclo aperto delle centrali di generazione termoelettrica, il che può portare a dover scegliere tra maggiori volumi d’acqua per il raffreddamento, con il rischio di mettere in pericolo gli ecosistemi acquatici locali che ricevono l’acqua riscaldata di ritorno, e una riduzione della produzione di energia. Nella pratica, tuttavia, questa scelta è spesso illusoria. Secondo le Nazioni Unite, circa il 40 percento delle centrali termiche del mondo opera in regioni caratterizzate da forte stress idrico ed è, pertanto, vulnerabile a situazioni di carenza idrica protratta. Il problema interessa numerose centrali nucleari, la cui ridotta produzione verrebbe probabilmente compensata da fonti di generazione elettrica a maggiore intensità di carbonio, con ulteriori conseguenze ambientali di lungo periodo. In breve, le soluzioni disponibili non sono semplici e, peggio ancora, potrebbero involontariamente aggravare i rischi di breve e lungo periodo. Per esempio, sebbene la rapida espansione della desalinizzazione su scala industriale possa contribuire a compensare forti cali nelle forniture convenzionali di acqua dolce, trasformare acqua di mare e acque sotterranee salmastre in acqua potabile richiede processi di trattamento altamente energivori che aumenterebbero la dipendenza dalla generazione elettrica ad alta intensità di carbonio. Per contrastare l’aumento delle emissioni di gas serra si potrebbe ricorrere a diverse innovazioni tecnologiche, che tuttavia causerebbero ulteriore pressione sui sistemi idrici. Per esempio, le tecnologie di cattura del carbonio aumentano il fabbisogno di raffreddamento delle centrali elettriche, e la diffusione su larga scala delle tecnologie dell’idrogeno potrebbe aumentare in modo sostanziale la domanda locale di acqua, in particolare nelle regioni soggette a stress idrico. 

Metriche intersettoriali e valutazioni sul ciclo di vita 

Questi esempi riflettono la problematicità dell’affrontare in modo frammentario il crescente rischio di guasti nei sistemi alimentare, energetico e idrico. Nuovi processi, nuove strategie e nuove tecnologie possono essere efficaci nel contrastare i rischi di uno specifico settore, ma possono anche determinare nuove vulnerabilità che, nel complesso, potrebbero rivelarsi peggiori. Per evitare di risolvere un problema creandone un altro, è necessario smettere di trattare i tre sistemi come separati. Lo si può fare su più fronti, e il modo più semplice consiste nell’utilizzare metriche che riflettano le interazioni intersettoriali, per esempio l’intensità idrica della generazione elettrica, l’intensità energetica del trattamento delle acque e il tasso di esaurimento delle acque sotterranee per l’irrigazione. È importante sottolineare che, per restare efficaci nel lungo periodo, è necessario che queste valutazioni adottino la prospettiva del ciclo di vita, tenendo conto degli impatti ambientali e delle pressioni intersettoriali associate agli impianti, dalla loro costruzione alla loro operatività quotidiana e fino alla loro eventuale modifica o dismissione. È infatti solo con analisi complete e onnicomprensive che si possono anticipare e mitigare i rischi di un riconoscimento tardivo delle vulnerabilità emergenti. 

Su un piano più strategico, la capacità dei sistemi alimentari, energetici e idrici di soddisfare la domanda futura riducendo al minimo le conseguenze indesiderate può essere migliorata ampliando la diversità e la complessità degli input utilizzati nella valutazione delle infrastrutture e delle tecnologie a essi associate. Oltre a considerare più prospettive di previsione nell’operatività futura, è fondamentale che le analisi associate tengano conto dell’incertezza sia in condizioni standard sia in condizioni avverse, prevedendo possibili cambiamenti nella crescita demografica, eventi climatici estremi, rischi composti, ecc. Naturalmente, la maggiore sofisticazione degli scenari e delle condizioni operative future dovrebbe essere accompagnata da un ampliamento delle alternative disponibili per i decisori, sia nelle fasi di pianificazione sia in quelle operative. Per costruire ridondanza, per esempio, la pianificazione di una struttura agricola di precisione potrebbe prevedere collegamenti sia alla rete elettrica principale sia a una microrete locale basata su fonti di generazione rinnovabile distribuita. 

A un livello più fondamentale, è necessario rappresentare e comunicare in modo chiaro e accurato a decisori e stakeholder i trade-off intersettoriali derivanti dalle decisioni di pianificazione e dalle decisioni operative. Per farlo si devono tener presenti tutti i diversi obiettivi contemporaneamente, il che significa che gli strumenti decisionali sottostanti devono essere progettati con capacità tali da riflettere le interazioni tra più sistemi, o almeno le loro principali interfacce. Nel complesso, questo indica la necessità di sviluppare e migliorare i modelli matematici di base utilizzati per pianificare e gestire sistemi tanto ampi e complessi. Considerare il funzionamento di più settori al contempo, integrare le diverse fonti di incertezza e ampliare la rosa dei alternative disponibili può apparire una sfida formidabile, ma è una sfida che ricercatori formati nell’ottimizzazione matematica, nel processo decisionale basato sui dati e in una serie di altre discipline ingegneristiche e computazionali sono ben attrezzati e desiderosi di accettare. Ma anche le soluzioni tecniche più sofisticate avranno un impatto limitato senza l’impegno dell’industria, dei governi e degli altri stakeholder necessario per implementarle e portarle su scala. 

Approcci circolari per ridurre le dipendenze intersettoriali 

Questo stesso sostegno ad ampio raggio è essenziale anche per perseguire quella che, forse, è la strategia più ambiziosa per la riduzione delle dipendenze intersettoriali, cioè l’adozione di approcci circolari. Per esempio, i sistemi ad acqua refrigerata a circuito chiuso possono ricircolare continuamente l’acqua, riducendo al minimo le perdite per evaporazione; gli impianti di trattamento delle acque reflue possono recuperare biogas per contribuire a soddisfare il proprio fabbisogno energetico; per alimentare gli impianti di desalinizzazione si può ricorrere all’energia rinnovabile. L’implementazione e la gestione di queste soluzioni impongono spesso investimenti iniziali consistenti che, in un primo momento, possono apparire proibitivi. Tuttavia, una volta correttamente contabilizzate la minor dipendenza da risorse esterne e la minore esposizione ai rischi a esse associati, questi approcci possono diventare sempre più attraenti e convincenti sul piano economico. Forse, cosa più importante, i sistemi circolari ci sfidano a sviluppare soluzioni innovative e ispirano una nuova generazione di ingegneri, imprenditori e decisori politici a ripensare la gestione delle risorse. L’importante è non ripetere gli errori del passato e non perdere di vista le implicazioni più ampie del modo in cui i sistemi alimentare, energetico e idrico interagiscono e plasmano il nostro futuro collettivo.