I fondamenti biofisici della sostenibilità

La sostenibilità è sopravvivenza: è basata sui flussi di energia, di materia e sul contesto ambientale nel quale viviamo

[13 aprile 2018]

Qualunque sistema vivente o soggetto dotato di una certa vitalità deve essere collocato tra due elementi: una sorgente e un pozzo di scarico. La sorgente è necessaria per fornire al sistema le risorse (energia e materia) che gli occorrono per vivere; il pozzo è necessario per recepire i rifiuti, le emissioni e il calore che il sistema, per legge fisica, produce vivendo e di cui, sempre per legge fisica, si deve liberare.

Ogni sistema che abbia l’ambizione di sopravvivere necessita di un flusso continuo di risorse e si deve continuamente liberare di scarti degradati. La cosa interessante, e che sistematicamente trascuriamo, è che questa regola vale per una cellula, un albero, l’Irlanda (che cito perché mi è simpatica e ci vive un mio amico), te che stai leggendo, una produzione agricola, una città. Per tutti questi sistemi, caratterizzati da una preponderante componente vivente, valgono due regole fondamentali mediate dalla termodinamica evolutiva: 1) non è l’energia di per sé che permette la sopravvivenza di un sistema ma il flusso di energia che lo attraversa; 2) il pozzo è tanto necessario quanto la sorgente perché il sistema continui ad esistere.

Per fare un esempio, in questo esatto momento stiamo metabolizzando le risorse che abbiamo assunto mangiando e stiamo respirando; allo stesso tempo queste risorse si stanno trasformando in scarti che dovremo espellere e contemporaneamente, senza accorgercene, stiamo emettendo vapore acqueo e calore.

La sostenibilità, che è sopravvivenza, è dunque fondata su principi fisici, basati sull’energia e la materia e sul contesto ambientale nel quale viviamo. Un passo molto importante nella comprensione del concetto di sostenibilità non è dunque costruire l’ennesima definizione ma comprenderne l’essenza biofisica, che è comune a molti dei sistemi che incontriamo e attività che svolgiamo. Per fare ciò, possiamo identificare alcuni fondamenti o pilastri sui quali poggia il concetto.

Tempo: Carrying capacity è una nota espressione ecologica che indica il numero di individui di una popolazione che un dato territorio può sostenere; il verbo “to carry” infatti significa tenere, portare. Il concetto di sostenibilità supera quella espressione perché aggiunge un elemento: il verbo “to sustain”, infatti, significa mantenere nel tempo. Sostenibile, dunque, è qualcosa che ha la capacità di sopravvivere o esistere nel tempo e ciò significa considerare le dinamiche dell’attività umana non come semplice sequenza di cambiamenti di stato ma come evoluzione.

E ora prendiamo in prestito un pianoforte e suoniamo un accordo con una mano. Se togliamo la mano dalla tastiera l’accordo svanisce subito. Se invece premiamo un pedale alla base dello strumento e suoniamo di nuovo l’accordo, quando togliamo la mano il meccanismo azionato dal pedale fa durare le note nel tempo. Il pedale si chiama “sustain” e il tempo è intrinseco alla sostenibilità. Lo sviluppo sostenibile è dunque uno sviluppo che dura nel tempo, uno sviluppo per il futuro.

Limiti biofisici: Riferire l’aggettivo sostenibile alla natura è inutile. La meravigliosa e lenta evoluzione biologica occorsa in 4,5 miliardi di anni è stata possibile grazie all’adozione di strategie vincenti. La natura diversifica, e la biodiversità è un importante attributo della sopravvivenza. La natura ha imparato a usare la più certa e abbondante forma di energia, quella del sole, nutrendo con essa i meccanismi primordiali a partire dalla fotosintesi. La natura ha ottimizzato la gestione delle risorse, degli scarti e dell’energia degradata, chiudendo i cerchi o espellendo il calore in eccesso nello spazio. In breve, la natura è riuscita a sopravvivere nel tempo.

La specie umana tende a ignorare queste strategie comportandosi paradossalmente in modo opposto: la controparte della biodiversità è l’omologazione a cui si ispira il consumismo globale e l’erosione dei confini geografici per stimolare la crescita economica; la controparte dell’energia solare è quella fossile, più concentrata e disponibile ad essere sfruttata efficientemente; la controparte della chiusura del cerchio è l’uso scriteriato delle risorse e il loro esaurimento nonché l’accumulo di rifiuti che vengono prodotti da un sistema produttivo lineare, in barba alla capacità della natura di rigenerare le prime e assorbire i secondi.

La società umana ha dunque molto bisogno di sostenibilità, la stessa società che deve regolare il proprio comportamento rispetto al pianeta finito (non infinito) e caratterizzato da limiti fisici con i quali essa deve convivere.

Relazioni: la termodinamica è la scienza dei  limiti. Essa ci insegna che l’energia esiste e che si conserva; ci dice inoltre che quando assistiamo a qualsiasi trasformazione, una parte dell’energia disponibile si degrada irreversibilmente. L’universo, che è un sistema isolato, tende quindi verso una completa degradazione dell’energia, verso il massimo disordine (entropia).

I sistemi biologici, che scambiano energia e materia con il loro ambiente, sembrano violare questi principi dal momento che si evolvono nella direzione dell’ordine, manifestando colori, forme, odori meravigliosi e armonici. Essi hanno infatti la capacità di processare il flusso di risorse che catturano dall’ambiente, e di liberarsi degli scarti nell’ambiente. Essi, quindi, prosperano in virtù degli scambi che intrattengono con l’esterno e ciò mostra l’importanza delle relazioni di questi sistemi e della dipendenza che essi hanno dal contesto che li circonda.

La complessità e la sopravvivenza di questi sistemi aperti si manifesta nelle relazioni che essi intrattengono con l’ambiente circostante e il modo in cui si auto-organizzano. Il comportamento umano e le sue manifestazioni assomigliano ad essi: i sistemi economici, i sistemi sociali, i sistemi regionali e i sistemi urbani si sviluppano sfruttando flussi di energia e materia, rilasciando rifiuti, emissioni e calore nei loro dintorni.

Il concetto di sostenibilità si basa quindi su tre pilastri: tempo, limiti biofisici e relazioni. Un sistema, un progetto, un’attività, un’azione non possono essere definiti sostenibili a dispetto di  questi fondamenti. L’uso della parola sostenibile sarebbe inappropriato, fuorviante, illusorio e falso.

I concetti esposti in questo testo sono tatti da:

  • Pulselli F.M., Bastianoni S., Marchettini N., Tiezzi, E. “La Soglia della Sostenibilità – ovvero quello che il PIL non dice”. Edizione Ampliata. Donzelli, Roma, 2011, 272 pp.
  • Jørgensen S.E., Fath B.D., Nielsen S.N., Pulselli F.M., Fiscus D.A., Bastianoni S. “Flourishing Within Limits to Growth – Following nature’s way” Earthscan from Routledge – Taylor & Francis Group, Florence, KY, USA, 2015, 288 pp.