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Greta Thunberg o Bill Gates? Di Adair Turner (da Project Syndicate, 27 aprile 2021)
April 27, 2021
Greta Thunberg or Bill Gates?
LONDON – Some people say that to avoid the threat of catastrophic harm to human welfare posed by global warming, we must radically change our behavior – cease flying, use bicycles, and give up red meat. Others believe that new technologies can deliver carbon-free growth. So, who is right: Greta Thunberg, who advocates the former course, or Bill Gates, who just wrote a book advocating the latter?
In the long run, techno-optimism looks justified. As two new reports from the Energy Transitions Commission describe, zero-carbon electricity and hydrogen, which today account for only 20% of energy use, could account for 75% by mid-century, and clean energy will be cheaper by then than dirty energy is today. Solar electricity already costs less than coal power; battery costs have collapsed and will keep falling. The cost of producing hydrogen from electrolysis will plummet in the next ten years, too.
A massive increase in global electricity production will be required – from 27,000 terawatt-hours today to around 100,000 TWh by 2050. Total battery capacity will soar, and huge investments will be needed in expanded transmission and distribution networks.
But there are abundant natural resources available to support this “green” electrification. Each day, the sun provides 8,000 times as much energy as the entire human population needs for a high standard of living. Even if all of the 100,000 TWh of electricity came from solar resources (and none from wind), we would only have to cover about 1% of the world’s land area in solar panels.
Nor is there any ultimate shortage of the key minerals required. Two billion electric cars each with a 60 kilowatt-hour battery would require a stock of 15 million tons of pure lithium, which, once in place, could be endlessly recycled. Today’s known lithium resources are 80 million tons. Supplies of nickel, copper, and manganese are also plentiful, and concerns about cobalt supplies have unleashed technological progress which makes possible zero-cobalt batteries.
In everything connected with converting photons to electrons and electrons into what physicists call “work” (driving engines) or into heat (or cold), there are no long-run planetary boundaries to human living standards. By 2060, we will be able to enjoy guilt-free flying, guilt-free heating and cooling, and guilt-free economic growth.
But, for two reasons, we still face potential disaster, with a dwindling chance of limiting global warming to the “well below 2° Celsius” promised by the 2015 Paris climate agreement.
First, we have left it desperately late to act. If rich countries had committed in 1990 to achieve zero-carbon economies by 2030, we would already be approaching that goal and global warming would be decelerating. But we didn’t, and from where we are now, we should ideally cut carbon dioxide emissions by 50% in the next ten years.
Achieving a cut on that scale is much more difficult than getting to zero emissions by mid-century. Even if all new cars sold in 2030 were electric, most cars on the road then would still have internal combustion engines spewing CO2 from their exhaust pipes. And even if all growth in electricity supply is now met from zero-carbon sources, closing already existing coal plants in India and China will take time.
The second threat lies in our food and land-use systems. The challenge is not how much energy we consume in food form, but how inefficient we are in producing it. If all of the world’s nine billion people in 2050 had an adequate intake of 2,200 calories per day, that would require 7,400 TWh of energy, or only about 6% of likely non-food energy use.
But while we can use clean electricity to meet most of what we require for heating, cooling, industry, and transport, we cannot substitute electrons for the carbohydrates and proteins in the food we eat. Instead, we derive food from photosynthesis of plants, which is far less efficient than converting photons into electrons in a solar panel.
Research by the World Resources Institute shows that even fast-growing sugarcane on highly fertile tropical land converts only 0.5% of solar radiation into usable food energy. By contrast, a field of solar panels can achieve 15% efficiency, increasing over time with technological advance. And when we use a cow’s stomach to convert plant protein into meat, we lose over 90% of the stored energy.
As a result, food and fiber production is by far the main driver of tropical deforestation. Along with methane emissions from farm animals and nitrous oxide emissions from fertilizer, deforestation accounts for 20% of all greenhouse-gas emissions and threatens to create feedback loops that accelerate global warming.
In the long run, new technologies will probably solve this problem, too. Synthetic meats produced using precision biology require 10-25 times less land than animal-based production, and if synthetic techniques become more efficient while cows do not, they will eventually be lower cost. By mid-century, Gates may be proved right and Thunberg too pessimistic even in relation to food and land use. All production ultimately depends on knowledge and energy, and there is no limit to human knowledge and no relevant limit to the energy the sun gives us for free.
But while rapid technological progress is our best long-term hope for mitigating climate change, Thunberg is partly right today. Living standards in rich countries threaten both catastrophic climate change and local environmental destruction, so responsible consumer choice matters as well. We should fly less, get on our bikes, and eat less red meat. And we must ensure as rapidly as possible the massive flows of finance – from governments, companies, and individuals – needed to halt deforestation before it is too late.
Greta Thunberg o Bill Gates?
Di Adair Turner
LONDRA – Alcune persone dicono che per evitare la minaccia di un danno catastrofico al benessere umano costituito dal cambiamento climatico, dobbiamo cambiare radicalmente il nostro modo di vivere – smettere di volare, usare le biciclette e rinunciare alle carni rosse. Altri credono che le nuove tecnologie possono darci una crescita libera dalle emissioni di carbonio. Chi ha dunque ragione: Greta Thunberg, che difende il primo indirizzo, o Bill Gates, che ha appena scritto un libro sostenendo il secondo?
Nel lungo periodo, il tecno ottimismo sembra giustificato. Come è descritto in due nuovi rapporti della Commissione per le Transizioni Energetiche, l’elettricità a zero emissioni di carbonio e l’idrogeno, che oggi totalizzano soltanto il 20% dell’uso di energia, potrebbero realizzarne il 75% alla metà del secolo, e per allora l’energia pulita sarà più conveniente dell’energia inquinante di oggi. L’elettricità solare costa già meno dell’energia elettrica a carbone; i costi delle batterie sono crollati e continueranno a scendere. Anche il costo della produzione dell’idrogeno dall’elettrolisi precipiterà nei prossimi dieci anni.
Sarà necessario un massiccio incremento nella produzione globale di elettricità – dalle 27.000 terawatt/ora di oggi a circa 100.000 TWh entro il 2050 [1]. La potenzialità totale delle batterie si alzerà e saranno necessari grandi investimenti nelle reti della trasmissione e della distribuzione che si espanderanno.
Ma ci sono abbondanti risorse naturali disponibili per sostenere questa elettrificazione “verde”. Ogni giorno il sole fornisce 8.000 volte tanta energia di quella che la popolazione umana ha bisogno per alti livelli di vita. Persino se tutti i 100.000 TWh di elettricità venissero dalle risorse solari (e non dal vento), dovremmo coprire soltanto circa l’1% dei territori del mondo con pannelli solari.
Non c’è neppure una carenza estrema dei minerali essenziali richiesti. Due miliardi di macchine elettriche ciascuna con una batteria di 60 chilowatt-ora richiederebbero una riserva di 15 milioni tonnellate di litio puro, che, una volta in funzione, potrebbe essere riciclate all’infinito. Ad oggi, le risorse di litio conosciute sono 80 milioni di tonnellate. Anche l’offerta di nichel, di rame e di manganese sono abbondanti e le preoccupazioni sulle disponibilità di cobalto hanno sguinzagliato un progresso tecnologico che rende possibili batterie a zero cobalto.
In tutto ciò che è connesso con la conversione di fotoni in elettroni e gli elettroni in quello che i fisici chiamano “lavoro” (macchine che guidano) o in calore (oppure freddo), non ci sono, nel lungo periodo, confini ai livelli di vita degli umani. Entro il 2060, saremo nelle condizioni di godere senza sensi di colpa di voli aerei, di riscaldamento e di raffreddamento, nonché di crescita economica senza rimorsi.
Ma per due ragioni siamo ancora di fronte ad un disastro potenziale, con una possibilità che si assottiglia di limitare il riscaldamento globale “ben al di sotto dei 2° Celsius” promessi dall’accordo sul clima di Parigi del 2015.
Il primo, abbiamo permesso che si agisse con un ritardo disperante. Se i paesi ricchi si fossero impegnati nel 1990 a realizzare economie a zero emissioni di carbonio per il 2030, staremmo già avvicinandoci all’obbiettivo e il riscaldamento globale starebbe decelerando. Ma non lo abbiamo fatto, e al punto in cui siamo oggi, dovremmo idealmente tagliare le emissioni di anidride carbonica del 50% nei prossimi dieci anni.
Realizzare un taglio di quelle dimensioni è molto più difficile che ottenere zero emissioni per la metà del secolo. Persino se tutte le nuove macchine vendute nel 2030 fossero elettriche, per quella data la maggioranza dei veicoli sulla strada avrebbero ancora motori a combustione interna che emettono anidride carbonica dai loro condotti esausti. E persino se tutta la crescita nell’offerta di elettricità fosse adesso soddisfatta da fonti a zero emissioni, chiudere gli impianti a carbone già esistenti in india e in Cina richiederà tempo.
La seconda minaccia risiede nel nostro cibo e nei nostri sistemi di consumo del territorio. La sfida non è quanta energia consumiamo nella forma di alimenti, ma quanto siamo inefficienti nel produrli. Se tutti i nove miliardi di persone al mondo nel 2050 avessero un consumo adeguato di 2.200 calorie al giorno, questo richiederebbe 7.400 TWh di energia, ovvero sotanto il 6% del probabile uso non alimentare di energia.
Ma mentre possiamo usare elettricità per soddisfare la maggior parte di quello che ci serve per riscaldarci, rinfrescarci e per l’industria e per i trasporti, non possiamo sostituire elettroni a carboidrati e a proteine nel cibo che mangiamo. Deriviamo invece il cibo dalla fotosintesi delle piante, che è assai meno efficiente della conversione di fotoni in elettroni in un pannello solare.
La ricerca dell’Istituto Mondiale sulle Risorse dimostra che persino la canna da zucchero nei terreni tropicali altamente fertili converte soltanto lo 0,5% delle radiazioni solari in energia utilizzabile negli alimenti. Al contrario, un campi di pannelli solari può realizzare una efficienza del 15%, che nel tempo aumenterà con l’avanzamento tecnologico. E quando utilizziamo lo stomaco di una mucca per convertire in carne le proteine vegetali, perdiamo più del 90% dell’energia immagazzinata.
Come risultato, la produzione di cibo e di fibre è di gran lunga il fattore principale della deforestazione tropicale. Assieme alle emissioni di metano dagli animali da fattoria e alle emissioni dell’ossido di azoto dai fertilizzanti, la deforestazione realizza il 20% di tutte le emissioni dei gas serra e minaccia di creare cicli di retroazione che accelerano il riscaldamento globale.
Nel lungo periodo, le nuove tecnologie probabilmente risolveranno anche questo problema. Le carni sintetiche prodotte utilizzando la biologia di precisione richiede da 10 a 25 volte meno territorio della produzione basata sugli animali, e se le tecniche sintetiche divengono più efficienti come non è possibile per le mucche, alla fine avranno costi più bassi. Anche in relazione al cibo e all’uso del territorio, con la metà del secolo, Gates potrebbe ave ragione e la Thunberg potrebbe dimostrarsi troppo pessimistica. In ultima analisi tutta la produzione dipende dalla conoscenza e dall’energia, e non c’è alcun limite alla conoscenza umana né alcun limite rilevante all’energia che il sole ci offre gratuitamente.
Ma se il progresso tecnologico è la nostra migliore speranza nel lungo periodo per mitigare il cambiamento del clima, la Thunberg ha oggi in parte ragione. I livelli di vita nei paesi ricchi minacciano sia un cambiamento climatico catastrofico che la distruzione di ambienti locali, cosicché anche la scelta di un consumo responsabile è importante. Dovremmo volare di meno, andare con le nostre biciclette e consumare meno carni rosse. E dobbiamo assicurare il più rapidamente possibile i massicci flussi finanziari – dai Governi, dalle società e dagli individui – necessari a fermare la deforestazione prima che sia troppo tardi.
[1] Una stufa da 1 000 watt (1 kW) accesa per un’ora consuma 1 kWh di energia. Un Terawatt-ora è pari al multiplo di un chilowatt (1012), che corrisponde alla energia prodotta da una centrale elettrica. Quindi nel 2050 consumeremo una energia pari a 100.000 centrali elettriche.
By mm
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