Fino al 2014 l’ho fatto io, l’implementazione del 2026 l’ho fatta fare all’AI di Claude
Quale Fisica per la Sostenibilità? — Materiali di rinnovamento 2026
Note di aggiornamento al draft 2014, raccolte come blocchi autonomi da inserire nel testo originale.
Dalla parola chiave allo strumento: l’exergia dodici anni dopo
Nel 2014 scrivevo che l’exergia sarebbe stata adottata «come parola chiave per discriminare i testi» — un criterio di selezione bibliografica, prima ancora che un dispositivo analitico. La definizione che allora prendevo in prestito (la frazione meccanica di un’energia, il lavoro massimo estraibile nel ritorno del sistema all’equilibrio) era corretta, ma restava un’epigrafe: indicava la direzione senza ancora percorrerla. La distinzione che avevo già visto, fra termodinamica classica ottocentesca ed espansione novecentesca in meccanica statistica, era giusta nel diagnosticare dove la fisica aveva smarrito la TD come bussola; non bastava però a dire cosa farne, una volta recuperata.
Il salto che ho fatto da allora non è stato cercare un’exergia più sofisticata, ma renderla operativa come criterio di categorizzazione delle fonti energetiche planetarie — distinguendo rigorosamente le fonti primarie (solare, geotermica, gravitazionale-mareale, nucleare di fissione/fusione) dai campi derivati o strutturali che da quelle fonti dipendono senza costituirne una a sé. È un lavoro di disciplina logica più che di nuova fisica: l’errore di categoria che vedo ripetersi più spesso, anche in autori esperti, è trattare come “fonte” ciò che è in realtà un vettore o un effetto strutturale di una fonte primaria già conteggiata altrove — il che produce doppi conteggi, o peggio, l’illusione di un ventaglio di opzioni energetiche più ampio di quanto la termodinamica permetta.
Qui il 2014 aveva già preparato il terreno senza saperlo. La frase con cui chiudevo il capitolo sulla termodinamica — che ogni ramo della scienza è collegato al tronco della TD, come sostenuto da Gyftopoulos e Beretta — non era solo un’affermazione di principio epistemologico. Letta oggi, è la stessa intuizione che mi serve per giustificare perché l’analisi exergetica delle fonti primarie non sia un esercizio ingegneristico settoriale, ma l’unico modo per evitare che la “transizione energetica” diventi un esercizio di contabilità truccata: se ogni campo energetico è davvero innestato sul tronco comune della termodinamica, allora nessuna fonte può essere valutata isolatamente dal bilancio exergetico complessivo della biosfera, e nessun “nuovo vettore” può essere presentato come se aggiungesse exergia al sistema invece di limitarsi a redistribuirla, con perdita, da una fonte primaria già esistente.
C’è poi un punto che nel 2014 lasciavo solo accennato nella definizione presa in prestito, senza svilupparlo, e che oggi considero il vero nodo tecnico della faccenda: il rapporto fra densità exergetica della fonte — intendo con questo termine la frazione di lavoro utile per unità di energia totale che la fonte è in grado di erogare, prima di qualunque intervento di conversione — e le perdite che si accumulano lungo la catena che porta all’uso finale. La definizione che citavo allora — il lavoro massimo estraibile nel ritorno del sistema all’equilibrio — è corretta ma statica: fotografa la qualità termodinamica della fonte in un istante, non dice nulla su quanta di quella qualità sopravvive ai passaggi di trasformazione. Ed è proprio lì che si gioca la differenza fra una fonte primaria e un campo derivato: ogni stadio di conversione (radiazione solare → fotosintesi → biomassa → calore di combustione, per dire l’esempio più lungo; oppure radiazione solare → cella fotovoltaica → corrente continua → corrente alternata, per il più corto) comporta una perdita exergetica governata dal secondo principio, e la somma di queste perdite lungo la catena è ciò che distingue, in termini puramente fisici, un vettore energetico vantaggioso da uno dispendioso — indipendentemente da quanto “pulita” appaia la fonte di partenza.
Questo è anche il punto in cui la mia distinzione fra TD ecologica, antropomorfa e geocentrica del capitolo conclusivo del 2014 trova un’applicazione che allora non avevo ancora precisato. La TD ecologica descrive il flusso solare che attraversa la biosfera secondo le sue regole proprie, con le sue perdite exergetiche già fissate dalla fotosintesi e dai cicli biogeochimici, indipendentemente da qualunque intervento umano. La TD antropomorfa, quella dell’efficienza energetica e dell’exergo-economia, entra in scena solo quando l’uomo intercetta un flusso exergetico — solare, geotermico, gravitazionale o nucleare — e lo devia verso un uso proprio, introducendo nuovi stadi di conversione e quindi nuove perdite, ciascuna quantificabile con il secondo principio. Confondere le due — attribuire a un vettore antropomorfo (un biocarburante, un accumulatore, una rete di teleriscaldamento) la stessa “innocenza termodinamica” della fonte primaria da cui discende, senza contabilizzare le perdite introdotte dall’intercettazione umana — è esattamente l’errore di categoria che nel 2014 non avevo ancora isolato con questa precisione, e che oggi uso come primo filtro per giudicare qualunque proposta presentata come soluzione energetica.
Resta aperto, e lo riconosco volentieri come lavoro ancora da fare, il punto che nel 2014 chiamavo “capitolo da fare”: l’analisi sistematica del rapporto fisica-ecologia nella letteratura scientifica corrente. Oggi avrei almeno lo strumento — l’exergia non più come parola chiave ma come griglia di categorizzazione delle fonti e di contabilità delle perdite di conversione — per affrontarlo sul serio, invece di limitarmi a segnalarne l’assenza.
Deutsch, Ulgiati, e il terzo termine che nel 2014 mi mancava
Nel 2014 mettevo Deutsch e Ulgiati uno di fronte all’altro come tesi e contro-tesi: da una parte il fisico che si rifugia nello status di “uomo della strada” per evitare la responsabilità del giudizio politico, proponendo specchi orbitali come scappatoia tecnica a un problema che lui stesso dichiara di considerare già perduto; dall’altra il fisico che si lascia trasformare dall’incontro con un ecologo — Howard Odum — e fa dell’energia, intesa in senso fisico stretto, il filo conduttore con cui leggere i sistemi economici e sociali. La domanda che ponevo allora, sugli specchi contro il miglioramento della qualità degli ecosistemi, era già la domanda giusta. L’esempio che usavo per darle corpo, però, restava a debita distanza: l’assalto alla foresta amazzonica, citato da fuori, come prova generica che si trattasse “unicamente di una questione di volontà politica e non un problema tecnico-scientifico”.
Dodici anni di osservazione di come l’argomento tecnico viene effettivamente usato nelle controversie reali — non solo letto nei testi, ma visto funzionare in concreto — mi permettono oggi di precisare un meccanismo che nel 2014 vedevo già ma non sapevo ancora isolare con chiarezza: la differenza fra un argomento tecnico che pone davvero un vincolo fisico e un argomento tecnico usato come schermo per chiudere una discussione che dovrebbe restare politica.
Il caso di Deutsch è in realtà il più semplice dei due, perché lì lo schermo è evidente: una soluzione spettacolare e indimostrata (sciami di specchi orbitali) viene proposta proprio nel momento in cui si dichiara “troppo tardi” per la via ordinaria, e la dichiarazione di essere “il tipo sbagliato di fisico”, il semplice uomo della strada, serve a sottrarsi alla responsabilità di un giudizio che invece, da fisico, avrebbe gli strumenti per formulare. È un’elusione vistosa, quasi confessata. Il meccanismo che ho imparato a riconoscere meglio da allora è quello più subdolo: un argomento tecnico genuinamente fondato — una norma di sicurezza, un vincolo ingegneristico reale, un calcolo corretto — che viene fatto pesare come se rendesse indiscutibile anche la decisione politica a monte, quella di quando, come e a vantaggio di chi applicare quella stessa competenza tecnica. La competenza non mente; quello che viene eluso è la domanda su chi decide i tempi e le priorità entro cui quella competenza viene messa al lavoro. È un meccanismo molto più difficile da contestare di quello di Deutsch, proprio perché l’argomento tecnico, preso isolatamente, è spesso ineccepibile: il punto debole non sta mai nella fisica o nell’ingegneria invocate, ma nel salto, quasi sempre implicito e non dichiarato, dalla validità tecnica del singolo argomento alla pretesa che esso esaurisca anche la questione politica che lo accompagna.
Quello che nel 2014 non avevo ancora, e che la pratica mi ha dato, è proprio la capacità di separare con precisione, caso per caso, il punto esatto in cui un argomento smette di essere tecnico e comincia a essere usato come schermo. Ulgiati, nel passaggio che citavo allora sul fallimento del sistema educativo — quello che forma “ottimi ingegneri, ottimi economisti, ottimi fisici” ciascuno incapace di vedere oltre il proprio settore — descriveva esattamente la condizione che rende possibile questo tipo di schermatura: un interlocutore tecnicamente competente nel suo campo può limitarsi, in perfetta buona fede disciplinare, a non porsi la domanda — politica, non tecnica — se quel campo sia davvero quello dove la decisione si gioca. La specializzazione che Ulgiati denunciava come fallimento educativo è, vista da qui, anche il meccanismo strutturale che permette a chi padroneggia un singolo dominio tecnico di restare formalmente ineccepibile mentre evita la domanda politica che dovrebbe invece affrontare. Aggiornerei quindi così la lezione che traevo da Deutsch nel 2014: il problema non è solo, come scrivevo allora, la scelta fra “specchi” e “miglioramento della qualità degli ecosistemi” come soluzioni tecniche alternative — è riconoscere che la scelta fra le due non è mai essa stessa una questione tecnica, per quanto entrambe le opzioni siano tecnicamente descrivibili con grande precisione.
Capitolo 4. Una genealogia mai scritta: Lotka, Odum, Sertorio, Ulgiati
Nell’indice del 2014 questo capitolo compariva con un titolo e una sola parola al posto del contenuto: “da fare”. Non era una svista, ma l’ammissione onesta che il materiale per scriverlo c’era già tutto, sparso negli altri capitoli — Sertorio citato come fonte di metodo, Ulgiati riportato per esteso nella sua autopresentazione, Odum nominato come la svolta biografica che ha trasformato un fisico in eco-fisico — senza che io avessi ancora fatto il passo di metterli in fila come quello che effettivamente sono: gli anelli di una linea di pensiero unica, cominciata fuori dalla fisica e mai pienamente assorbita da essa.
Il punto di partenza, che nel 2014 citavo solo come tecnicismo per la modellizzazione di popolazioni interagenti, è in realtà l’origine di tutto il filone: Alfred Lotka. Le equazioni che portano il suo nome insieme a quello di Volterra sono note quasi sempre come puro strumento matematico — un sistema di equazioni differenziali per prede e predatori — ma Lotka le aveva inserite in un progetto molto più ampio, quello di un’energetica generale dei sistemi viventi, dove la selezione naturale stessa veniva riletta come un processo che favorisce i sistemi capaci di catturare e mettere al lavoro il flusso di energia disponibile più efficacemente dei concorrenti. È un’idea che la biologia successiva ha in gran parte lasciato cadere, salvo poi vederla riemergere, decenni dopo, da un’altra porta.
Quella porta è Howard T. Odum, l’ecologo che nel capitolo dedicato a Ulgiati compariva già come la figura che gli ha “cambiato la vita” nel 1990. Quello che nel 2014 non avevo ancora messo a fuoco è che Odum non stava semplicemente applicando l’energia in modo originale all’ecologia: stava riprendendo esplicitamente il programma lotkiano del “maximum power principle” — l’idea che i sistemi ecologici, lungi dall’essere semplicemente regolati dalla disponibilità di risorse, evolvono selezionando le configurazioni capaci di massimizzare il flusso di potenza utile attraverso il sistema, non la sua semplice quantità immagazzinata — e lo stava trasformando in un linguaggio analitico completo: i diagrammi a circuito energetico di Odum, con i loro simboli per sorgenti, serbatoi, e trasformazioni di qualità energetica, sono in sostanza un tentativo di dare all’ecologia lo stesso rigore formale che la termodinamica classica aveva dato all’ingegneria. È esattamente il tipo di operazione che nel 2014 cercavo di descrivere come necessaria — l’ecologia letta con gli strumenti della fisica, senza diventarne succube — senza sapere che era già stata tentata, con risultati solidi, due generazioni prima.
Sertorio rappresenta, in questa genealogia, il punto in cui la linea torna a varcare il confine in senso opposto: non più un ecologo che si appropria del linguaggio della fisica, come Odum, ma un fisico che si lascia ridefinire il proprio oggetto di studio dall’ecologia. La sua “ecofisica” — il termine compare già nel titolo di uno dei suoi libri, e lo cito ampiamente nel capitolo sull’ecofisica di questo stesso lavoro — è in un certo senso la versione fisica del programma di Odum: prendere il sistema Sole-Terra-Spazio come oggetto termodinamico unitario, con i suoi flussi di energia, exergia ed entropia, e farne il punto di partenza per qualunque discorso sulla sostenibilità, invece di partire dai sottosistemi tecnologici isolati (un motore, un impianto, un singolo processo industriale) come fa l’ingegneria convenzionale. Quello che nel 2014 non avevo ancora colto è che questa mossa di Sertorio — risalire dal sottosistema al sistema planetario completo prima di scendere di nuovo all’applicazione specifica — è strutturalmente identica alla mossa di Odum quando inserisce un singolo ecosistema locale dentro la contabilità energetica globale del pianeta. Sono due autori che non si citano necessariamente a vicenda, ma che hanno trovato indipendentemente la stessa soluzione metodologica al problema di evitare il riduzionismo settoriale: cominciare sempre dal bilancio energetico più ampio possibile, e solo dopo restringere il campo.
Ulgiati chiude la linea genealogica saldandola esplicitamente, perché è proprio lui — nella citazione che riportavo già nel 2014 — a dichiarare che l’incontro con Odum gli ha “cambiato la vita”, e perché il suo lavoro successivo, in particolare quello sviluppato insieme a Mark Brown che cito nello stesso capitolo, è esplicitamente la prosecuzione tecnica del programma odumiano: l’emergia (la quantità di energia di un certo tipo, tipicamente solare, necessaria a produrre un bene o un servizio, contabilizzata lungo l’intera catena dei processi che lo generano) è precisamente lo sviluppo analitico maturo di quello che nei diagrammi di Odum era ancora rappresentazione grafica. È anche, va detto con la stessa onestà con cui Ulgiati la presentava nella sua autopresentazione, un programma che resta a tutt’oggi minoritario rispetto sia all’ecologia tradizionale sia alla fisica accademica — il “fallimento del sistema educativo” che Ulgiati denunciava nel passaggio che ho già discusso a proposito di Deutsch non ha risparmiato la possibilità che questa stessa linea di pensiero diventasse patrimonio comune, restando invece confinata a una comunità di specialisti relativamente piccola.
Quello che questa genealogia mostra, vista oggi e non più come titolo vuoto in un indice, è che il problema posto dal titolo dell’intero lavoro — quale fisica per la sostenibilità — non è mai stato un problema senza risposte tentate: ha già una tradizione di un secolo, da Lotka a Ulgiati, che attraversa più volte il confine fra fisica ed ecologia in entrambe le direzioni, raggiungendo ogni volta risultati solidi e venendo ogni volta riassorbita ai margini delle rispettive discipline madri invece di costituirne la base. Il compito che mi resta, rispetto al 2014, non è più colmare un vuoto bibliografico — quello, almeno nei suoi nodi principali, oggi è colmato — ma capire perché un secolo di tentativi riusciti sul piano tecnico non sia mai riuscito a spostare il baricentro istituzionale delle due discipline.
Nota: Krauss, La fisica del cambiamento climatico
Nel 2014 avevo scelto di tenere distinte la Scienza della Sostenibilità e l’Anthropogenic Global Warming, non perché il secondo contasse meno, ma perché il principio di sostenibilità regge da solo, a prescindere dall’esito di quel dibattito. Restava però un vuoto: non avevo allora una sintesi rigorosa del meccanismo fisico del riscaldamento, solo la fiducia nel consenso scientifico. Il libro di Lawrence Krauss (2022, ed. italiana 2023) — cosmologo, non climatologo, ed è proprio questo a renderlo un buon espositore — colma quel vuoto con lo stesso metodo che rivendico per la termodinamica: dal modello più semplice, aggiungendo complessità un passo alla volta.
Il nucleo storico-fisico del libro va da Fourier (1824), che per primo si chiede perché la Terra non sia fredda come lo spazio e introduce l’idea di una “coperta” atmosferica, ad Arrhenius (1896), primo a quantificare il legame fra CO2 e temperatura superficiale con un modello sostanzialmente ancora valido. Il punto più istruttivo è però la disputa successiva con Ångström, che sosteneva l’assorbimento infrarosso della CO2 già “saturo” — un errore di categoria fisico, perché la saturazione non è uniforme su tutta l’atmosfera: dipende dalla frequenza e soprattutto dall’altitudine. L’effetto reale dell’aumento di CO2 non è “assorbire di più” in senso semplice, ma spostare verso l’alto la quota a cui l’atmosfera diventa trasparente alla radiazione termica in uscita; quote più alte sono più fredde, irradiano con potenza minore (quarta potenza della temperatura, Stefan-Boltzmann), e lo squilibrio energetico risultante è ciò che oggi chiamiamo forcing radiativo.
A questo si aggiungono i meccanismi di retroazione non lineare — disgelo artico che espone acque più scure e assorbenti, calotta groenlandese che si abbassa esponendosi a quote più calde, piattaforme glaciali che, erodendosi, smettono di fare da contrafforte ai ghiacciai retrostanti — che Krauss giustamente individua come il rischio meno controllabile: superata una soglia, il sistema può procedere verso un nuovo equilibrio anche rimuovendo la causa iniziale.
Krauss non offre una termodinamica della sostenibilità nel senso in cui la intendo io, e il libro non tocca l’exergia né la critica al riduzionismo. Ma proprio per questo si presta a un innesto pulito nel mio lavoro: dà gli strumenti quantitativi per capire perché il riscaldamento globale sia un fatto fisico solido, con lo stesso rigore — modello semplice, incertezze dichiarate, nessun rifugio nella complessità per evitare conclusioni — che cercavo di praticare già nel 2014.