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2024-07-23 10:36

Una Transizione al Rovescio: Più Metalli, Più Energia, Più Emissioni

XV CONFERENZA PER L’EFFICIENZA ENERGETICA

di: 
Giovanni Brussato

Il rapporto Materie prime: il costo energetico della scarsità, è stato redatto dall’autore appositamente per i lavori della XV Conferenza per l’efficienza energetica del 28 e 29 novembre 2023. L’estrazione dei metalli è uno dei problemi economici e ambientali globali irrisolti di una transizione energetica fondata su eolico, fotovoltaico e batterie. Anticipiamo di seguito uno stralcio tratto dall’Introduzione al rapporto

Se dovessimo seguire la modellistica della IEA per il raggiungimento della neutralità carbonica ed integrare maggiormente le tecnologie rinnovabili, eolico e fotovoltaico, nella generazione di energia elettrica, il necessario approvvigionamento di minerali critici per la loro costruzione richiederebbe una quantità di materie prime mai estratta prima dal genere umano. A conferma della centralità, nella transizione energetica, del ruolo dei metalli e delle sfide alla sicurezza energetica che comporta garantire il necessario approvvigionamento di minerali critici.

La relazione simbiotica esistente tra il settore energetico e quello estrattivo-metallurgico pone l’accento sul progressivo declino qualitativo delle stesse e sulla stretta correlazione che il fabbisogno energetico associato all'estrazione dei metalli potrebbe avere sul bilancio energetico delle diverse tecnologie di produzione di energia elettrica definito dall’energia netta a disposizione e dal rapporto tra l'energia fornita e quella necessaria per ottenerla: l’EROEI (Energy Return on Energy Invested).

Esiste uno stretto legame tra l'energia richiesta per estrarre, elaborare e raffinare le materie prime necessarie alla costruzione di queste tecnologie e le relative strutture di trasporto, e l’energia effettivamente prodotta. Più specificatamente vi è uno stretto legame energetico con la qualità delle riserve prima ancora che con la loro quantità, con ciò intendendo che riserve con bassi tenori, anche se in quantità sufficiente, comportano un alto costo energetico per la loro estrazione ed arricchimento.

A livello globale, i settori estrattivo e metallurgico richiedono circa il 10% del consumo totale di energia primaria e l’economia esige la produzione di materie prime con una crescita esponenziale. Il combinato disposto di una domanda esponenziale di materie prime ed il peggioramento qualitativo delle risorse potrebbe indurre una domanda energetica non sostenibile senza combustibili fossili.

Inoltre, queste tecnologie, oltre a fornire meno energia netta alla società rispetto ai combustibili fossili, a causa della loro intermittenza e bassa intensità energetica richiedono molti più metalli rari e comuni per produrre un'unità di energia rispetto ai combustibili fossili: un impianto eolico on-shore richiede oltre nove volte la quantità di metalli necessari ad un impianto a gas della medesima potenza.

A ciò si aggiunga che un megawattora (MWh) di elettricità da carbone o da fonte eolica non sono la stessa cosa. Questo ha conseguenze economiche sull'energia ma anche sulle risorse. Il valore dell'elettricità non si misura in MWh, ma in "MWh disponibili su richiesta" e la necessità di mantenere le reti in equilibrio comporta, anche in questo caso, un costo energetico in termini di materie prime.

L’analisi proposta mira ad evidenziare la sensibilità dell'EROEI di una tecnologia, come quella eolica, al calo del tenore dei metalli necessari alla sua costruzione. Attualmente, i dati relativi al costo energetico dell'estrazione dei metalli ed alla loro intensità nelle tecnologie di produzione dell'energia elettrica sono piuttosto scarsi e soggetti al segreto industriale. Ed i database commerciali, come Ecoinvent, spesso palesano evidenti approssimazioni ed imprecisioni.

La storia dell’energia fino ad oggi ci ha mostrato una realtà diversa da quella che è nei progetti del Green Deal: non si è mai verificata una "transizione"energetica, ma sono solo state aggiunte nuove fonti di energia. Quando il petrolio ha sostituito il carbone come prima fonte energetica, non abbiamo smesso di utilizzare il carbone anzi ne abbiamo incrementato l’utilizzo perché questo era funzionale alla vera costante in tutte le analisi possibili: la crescita esponenziale della domanda globale di energia. Le fonti energetiche non sono mai state sostituite, se ne sono aggiunte di nuove, ed in effetti nemmeno le fonti rinnovabili stanno sostituendo il “vecchio” carbone.

Mentre gli ambientalisti ci avvertono che non c’è più tempo, gli economisti sviluppano analisi del processo economico senza rapportarsi alle limitazioni dell'ambiente materiale dell'uomo e gli scienziati dell’IPCC ci spiegano che la CO2 da fonte di vita è diventata una minaccia esistenziale, nessuno si sta accorgendo che non possiamo produrre turbine eoliche o batterie sempre migliori e più grandi senza anche accedere a nuove risorse sempre migliori e più grandi.

Inoltre, l'intermittenza di queste tecnologie implica la necessità di risorse di backup e di rafforzare la rete di trasmissione, generando così una domanda di metalli ancora maggiore. Di conseguenza, nella prospettiva di una transizione verso le tecnologie rinnovabili, potrebbe svilupparsi un potenziale circolo vizioso tra i settori dell'energia e dei metalli dove l’aumento della domanda impone un aumento del costo energetico associato all'attività estrattiva dovuto ad una tendenza generalizzata del calo del tenore.

L’industria mineraria dovrà da un lato moltiplicare anche per 5-8 volte l’attuale produzione di metalli di base e geochimicamente rari e dall’altro gestire i crescenti costi energetici. Allo stesso tempo, dovrà disaccoppiare le proprie emissioni di gas serra. Questo si traduce in un trilemma minerario ed energetico dove il mancato raggiungimento del primo o del secondo punto rallenterebbe, fino a comprometterla, la transizione verso un pianeta a basse emissioni di carbonio. Mentre l'adozione di tecnologie rinnovabili realizzate mediante i combustibili fossili, il terzo obiettivo, comporterebbe un enorme debito in termini di emissioni.

La soluzione di questo trilemma indurrà ulteriore pressione nella domanda di energia globale con la conseguente diminuzione dell’EROEI del sistema energetico.

Una copia cartacea del report sarà disponibile per i partecipanti in presenza alla XV Conferenza per l’Efficienza Energetica. Nei giorni successivi, altre parti del Rapporto saranno disponibili online alla pagina web della Conferenza.