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L’importanza di conoscere i flussi di materia e di energia

Pubblicato il 27 ottobre 2015

La vita della città, questo specialissimo ecosistema artificiale in cui vive una grande parte dell’umanità, è resa possibile dal flusso di acqua, di merci e di energia che l’attraversa. Come in tutti gli ecosistemi, tutto quello che entra viene metabolizzato e ritorna nell’ambiente circostante sotto forma di scorie e rifiuti solidi, liquidi e gassosi e di energia ‘degradata’, a bassa temperatura.

Una buona conoscenza di questo metabolismo urbano, oggetto di innumerevoli studi e convegni, è essenziale per un corretto governo delle città, le cui crisi dipendono in gran parte proprio dalla limitata conoscenza sia dei flussi di materie ed energia che le attraversano, sia dei limiti della capacità ricettiva dello spazio urbano per quello che vi transita; si pensi solo alla limitata capacità delle strade e delle piazze di accogliere i veicoli in transito e in sosta.

Anni fa l’Accademia Nazionale dei Lincei dedicò due conferenze all’analisi dell’ecosistema urbano in generale (2001) e dell’ecosistema della città di Roma (2004); molte delle relazioni cercavano proprio di descriverne i flussi, in unità fisiche (in chili e tonnellate) di materia e (in joule) di energia. I relativi atti credo che abbiano ricevuto ben poca attenzione da parte degli amministratori di una qualsiasi città italiana.

L’energia del Sole, che, gratis com’è, non viene contabilizzata, ha un ruolo molto grande nella vita urbana per la sua doppia funzione di fonte di illuminazione e di fonte di calore. Per entrambe queste funzioni in generale viene utilizzata soltanto una piccola frazione della radiazione solare incidente la cui intensità varia molto nel corso dei vari mesi. Essa è bassa nei mesi invernali quando sarebbe utile come fonte naturale e gratuita di luce e di calore ed è alta d’estate, al punto da provocare l’effetto contrario: l’eccessivo riscaldamento urbano provoca un aumento del disagio degli abitanti e dei consumi di energia ‘artificiale’ per il funzionamento di impianti di raffreddamento e di condizionamento dell’aria degli edifici.

Energia artificiale
I consumi di energia ‘artificiale’ sono dovuti, nelle città italiane attuali, all’uso di gas naturale, di composti petroliferi e di elettricità e sono richiesti principalmente dal settore del riscaldamento domestico, dei trasporti, dei servizi come uffici pubblici e privati, dei servizi commerciali e di attività artigianali e industriali. Tutti i numeri che saranno indicati in seguito vanno intesi come ordine di grandezza, risultati di grandi approssimazioni, anche se non molto lontani dalla realtà, in generale saranno riferiti ad un ‘abitante medio’ di una città italiana, tenendo presente che la maggior parte degli Italiani vive in una ‘città’, da quelle grandi a quelle medie o piccole, ciascuna delle quali presenta un funzionamento non molto differente per quanto riguarda il singolo ‘cittadino’ medio.

La quantità di energia assorbita dai trasporti ammonta in Italia, complessivamente a circa 600 kg di petrolio equivalente (circa 25.000 MJ) all’anno per persona: supponendo che la metà riguardi il traffico urbano si può stimare un consumo di energia per i trasporti urbani dell’ordine di 10.000 MJ/anno per persona.

Un valore molto variabile non solo a seconda della dimensione delle città, ma soprattutto a seconda dell’efficienza del trasporto pubblico rispetto a quello privato e della distribuzione fra attività residenziali e attività di lavoro e di scuola, da cui dipende il pendolarismo degli abitanti. Va tenuto inoltre conto che tale consumo è dovuto sia al trasporto delle persone sia al trasporto delle merci, fra cui i combustibili (benzina, gasolio) usati all’interno della città.

Il consumo di energia per il riscaldamento domestico (invernale, usi di cucina) si può stimare di circa 20.000 MJ/anno per persona. A questi valori dei consumi energetici della vita urbana vanno aggiunti i consumi di elettricità che si possono stimare di circa 2.500 kWh (circa 10.000 MJ) all’anno per persona.

Energia incorporata
Nella città poi entra altra energia ‘incorporata’ nei prodotti alimentari in ragione di circa 1.000 MJ/anno per persona, in parte usata veramente come cibo, in parte destinata a finire negli scarti e rifiuti. Un flusso di materia e energia che merita attenzione anche in relazione ai dibattiti che hanno caratterizzato il 2015 in occasione dell’Esposizione universale Expo di Milano. E ancora altra energia ‘invisibile’ è incorporata (in quanto usata ‘altrove’ nella fase della loro fabbricazione) in tutti gli oggetti, carta, plastica, in parte gli stessi combustibili, metalli, eccetera, che entrano ogni anno nelle città in relazione ai consumi di ciascun abitante.

Il flusso di circa 40.000 MJ/anno per persona ‘attraverso’ le aree urbane comporta una corrispondente dissipazione di calore di rifiuto a bassa temperatura che riscalda l’aria delle città; a seconda della loro conformazione, tale calore può restare in parte intrappolato nell’aria sovrastante, soprattutto d’estate, a causa della limitata ventilazione, e può essere fonte di disagio.

Il consumo urbano dell’energia liberata dai combustibili fossili provoca anche l’immissione nell’aria di una massa di gas di combustione che restano in gran parte intrappolati nella città stessa. Si tratta principalmente di anidride carbonica, insieme a ossido di carbonio, idrocarburi, piccole quantità di metano, polveri, tracce di metalli presenti nei combustibili fossili.

La città in quanto tale in genere non produce energia e tutte le fonti artificiali utilizzate, quelle fossili e l’elettricità, vengono importate dall’esterno con un traffico che, come si è già accennato, comporta a sua volta un consumo di energia all’interno delle città stesse; l’elettricità, prodotta in parte con consumo di energia fossile in centrali in genere esterne alle aree urbane, viene importata attraverso elettrodotti.

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Giorgio Nebbia

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