Il Secondo Principio – 1

Uno dei libri che hanno cambiato per sempre la mia visione del mondo (e mi hanno aiutato a diventare un “fenotipo consapevole”) è stato sicuramente ENTROPIA di Jeremy Rifkin.

Si tratta di un libro fondamentale, in cui Rifkin ci guida, in modo accessibile ma rigoroso, ai significati profondi del “secondo principio della termodinamica”, mostrandoci la sua ingombrante, e purtroppo ineluttabile, presenza in tutte le vicende dell’universo.

Qui di seguito troverete alcuni dei passi più significativi del libro, che peraltro, nel caso vi venisse voglia di acquistarlo, risulta attualmente introvabile (i soliti misteri dell’editoria italiana).

LUMEN

<< Dire termodinamica suona come un concetto estremamente complicato. In realtà si tratta della più semplice e nello stesso tempo la più emozionante concezione scientifica che sia mai stata elaborata. L’entropia è una misura della parte di energia che non può più essere trasformata in lavoro.

Il termine fu coniato dal fisico tedesco Rudolf Clausius nel 1968, ma il principio (…) era stato individuato quarant’anni prima (…) dal francese Sadi Carnot, impegnato a cercare di spiegare il funzionamento delle macchine a vapore. Carnot scoprì che una macchina funziona bene se una parte del sistema è molto calda e un’altra è molto più fredda, in altre parole: per convertire dell’energia in lavoro deve esserci una differenza nella concentrazione di energia (corrispondente a una differenza di temperatura) tra le varie parti della macchina.

Si produce lavoro quando l’energia passa da un livello più alto a uno più basso cioè dalle alte temperature a quelle più basse. La cosa più importante è che ogni volta che l’energia passa da un livello a un altro, diminuisce l’energia disponibile per produrre lavoro nel prossimo ciclo. 

Facciamo l’esempio dell’acqua che scende da una diga nel lago sottostante: la caduta può essere utilizzata per produrre elettricità o far girare ruote ad acqua o altri lavori utili. Raggiunto il fondo l’acqua non è più in grado di compiere alcun lavoro, su un terreno pianeggiante non può essere usata neanche per muovere la più piccola ruota.
 

Queste due situazioni si identificano con stato di energia disponibile o energia libera e al contrario stato di energia non più disponibile o energia vincolata.

Un aumento di entropia significa diminuzione dell’energia «disponibile». Ogni volta che avviene qualcosa nel mondo della natura, una certa quantità di energia si degrada e diventa non più disponibile per un lavoro successivo. Una parte di quest’energia non più disponibile è rappresentata dall’inquinamento, energia dissipata che si accumula nell’ambiente minacciando gravemente l’ecosistema e la salute di tutti.

Torniamo a Clausius, l’uomo che ha concepito la parola entropia. Clausius si era reso conto che in un sistema chiuso le differenze di livello energetico tendono sempre a pareggiarsi. 

Chiunque abbia avuto occasione di togliere dal fuoco un attizzatoio caldo avrà osservato lo stesso fenomeno che Clausius ha tradotto in legge. Quando un ferro rovente esce dal fuoco e sta esposto all’aria si nota subito che si raffredda e l’aria circostante si scalda, questo perché il calore passa sempre da un corpo più caldo a un corpo più freddo. Passato un po’ di tempo possiamo toccare il nostro attizzatoio e passare le mani nell’aria circostante e notare che hanno raggiunto la stessa temperatura.
 

Gli specialisti lo chiamano stato di equilibrio, uno stato cioè in cui non esistono più differenze di livello energetico, lo stesso stato dell’acqua su un terreno pianeggiante. In entrambe i casi, l’attizzatoio raffreddato e l’acqua livellata non sono più in grado di eseguire lavoro utile, la loro è un’energia vincolata, non più disponibile.
 

Questo non significa che l’acqua non possa essere riportata a monte della diga, a secchiate, o che l’attizzatoio non possa venire riscaldato di nuovo, ma significa che in questi processi, in ogni caso si deve impiegare una nuova fonte di energia libera, disponibile.

Lo stato di equilibrio è lo stato in cui l’entropia ha raggiunto il massimo livello e non vi è più energia libera disponibile per compiere ulteriore lavoro. Clausius riassunse il secondo principio della termodinamica concludendo che « nell’universo, l’entropia, come quantità di energia non più disponibile, tende continuamente verso un massimo ».

Sulla Terra abbiamo due sorgenti di energia utilizzabili: le riserve del suolo e la radiazione solare. (…) Lo stock terrestre consiste [a sua volta] in due specie di risorse: quelle rinnovabili con riferimento all’unità temporale della vita umana e quelle rinnovabili solo in tempi geologici e che quindi, l’uomo deve considerare come non rinnovabili per il raggiungimento dei suoi obbiettivi. (…)

Entrambe le fonti, la terrestre e la solare, sono limitate. Le risorse terrestri non rinnovabili sono limitate dalla quantità totale disponibile. Anche quelle rinnovabili hanno un ammontare complessivo disponibile limitato e, se sfruttate fino all’esaurimento, si comportano esattamente come le risorse non rinnovabili.

La fonte solare è praticamente illimitata nella quantità totale ma è strettamente limitata nel tasso di irraggiamento sulla terra. Anche se l’energia solare si degrada essa stessa a ogni secondo che passa, la sua entropia non raggiungerà un massimo se non tra molto tempo, dopo che le risorse terrestri saranno state completamente utilizzate. (…)

Naturalmente (…) è possibile invertire questo processo entropico se si considerano solo un tempo e un luogo ben definiti, ma lo si può fare soltanto a spese di altra energia e quindi di un aumento dell’entropia totale dell’ambiente. Bisogna capire bene questo processo soprattutto quando si parla di riciclaggio: vi è chi pensa che quasi tutto ciò che si usa possa essere riciclato e reimpiegato solo che si trovi una tecnologia adatta. Semplicemente, non è vero.

E’ vero che bisognerà arrivare a capacità di riciclo sempre maggiori per la sopravvivenza futura sul pianeta, ma non sarà possibile neanche avvicinarsi al 100% di reimpiego.
 

Per esempio per la maggior parte degli oggetti metallici l’efficienza di riciclaggio è intorno al 30% e riciclarli vuol dire spendere energia per raccoglierli, trasportarli e rilavorarli, aumentando quindi l’entropia totale dell’ambiente. Qualsiasi cosa può essere riciclata solo a spese di altre fonti di energia e quindi di un aumento di entropia dell’ambiente nel suo insieme.

Un punto che non dobbiamo stancarci di mettere in evidenza è che sulla Terra l’entropia dei beni materiali è in continuo aumento e si avvia a raggiungere un massimo, perché la terra è un sistema chiuso nell’universo, cioè scambia energia ma non materia con l’ambiente circostante. (…) 

A quelli che pensano che il flusso di energia solare si possa usare per produrre materia risponde l’economista Nicholas Georgescu-Roegen dicendo che: « anche in quella fantastica macchina che è l’universo non si crea materia dalla pura energia, in misura significativa, mentre invece enormi quantità di materia vengono continuamente convertite in energia ».

JEREMY RIFKIN

(continua)