Energia e materia
Il I principio della termodinamica, ∆U = UF -UI = Q-W, noto come legge di conservazione dell’energia, determina l’equivalenza tra calore e lavoro sul presupposto che l’E non si genera, non si distrugge e che in un sistema isolato è costante: “La variazione di Energia interna è uguale alla quantità di calore assorbito o ceduto meno la quantità di lavoro fatto sul o dal sistema” .
Il II principio della termodinamica chiarisce il perché una trasformazione avviene spontaneamente in un modo piuttosto che in un altro, basti pensare al calore che fluisce naturalmente da una sorgente più calda ad una più fredda, il contrario è impossibile. L'entropia ∆S ≥ 0 è un concetto cardine del II principio, indica lo stato di disordine di un sistema, essa può essere generata e non può essere distrutta. Nell’Universo l’entropia è in continuo aumento.
L’applicazione dei due principi si riscontra nei processi economici dove le materie prime sono convertite in modo irreversibile in parte in beni finali e in parte in inquinamento.
Da uno stock iniziale di E, dato un lavoro svolto dall’esterno o all’interno del sistema, avvengono tutta una serie di trasformazioni che mantenendo costante il livello di Etot, riducono la capacità di svolgere un lavoro: F = L x S, in quanto una parte di questa non è più utilizzabile Eut, come si desume dal secondo principio entropico, poiché l’energia può essere trasformata in una sola direzione, da uno stato disponibile ad uno non disponibile. L’Etot rimane costante essendo la somma di quella utilizzata e quella libera: Etot = Elib + Eut, = K , l’energia svolgendo un lavoro passa da uno stato libero a uno stadio degradato non più utilizzabile; in un sistema a T uniforme (morte termica) non sono più possibili trasformazioni Etot = Eut,, Elib=0.
L’Universo è la manifestazione dell’esplosione del punto singolare che creò spazio, materia, tempo; nell’attimo iniziale tutta l’energia era disponibile Etot=Elib, la T° incommensurabile, in seguito, con l’espansione e l’abbassamento di T°, il sistema cominciò a rivelare la sua capacità a svolgere Lavoro, all’inizio si formarono quark e fotoni poi, dopo infinite interazioni, il sistema si è evoluto e auto organizzato nella materia oggi conosciuta nella Tavola Periodica, definendo le condizioni per l’evoluzione biologica.
Nell’universo l’energia libera a disposizione si è trasformata in energia degradata, attraverso il lavoro svolto all’interno, procurando l’aumento del disordine entropico e l’abbassamento della T iniziale.
I sistemi biotici, aperti e caratterizzati da neg entropia, utilizzano i flussi di energia solare per le funzioni organiche necessarie alla vita; in questi processi, interattivi con i sistemi abiotici, tutte le trasformazioni rimettono in ricircolo i flussi di materia, la più piccola particella, ogni atomo o molecola vengono riutilizzati dal sistema.
Il bilancio energetico della Terra è dato dall’apporto prevalente dei flussi solari e da quelli provenienti dal decadimento degli elementi presenti all’interno del pianeta; queste due forme di energia,endogena ed esogena, sono destinate in tempi geologici molto lunghi a degradarsi ed ad esaurirsi contribuendo all’aumento dell’entropia generale. Il Sole emette energia a bassa entropia, la Terra restituisce all’esterno energia ad alta entropia mentre quella catturata dalla fotosintesi viene trasformata in parte in energia vitale e in parte in energia ad alta entropia sotto forma di idrocarburi. I depositi di combustibili fossili non sono altro che i prodotti di scarto della trasformazione fotosintetica: essi sono stati, nel corso di milioni di anni, seppelliti sotto la crosta terrestre; ecco perché utilizzare i combustibili fossili significa liberare nell’aria tutta la spazzatura che la natura ha accumulato in tempi geologici come conseguenza della trasformazione fotosintetica.
Dalla Rivoluzione Industriale, il sistema economico, basato su un consumismo spinto, incrementa la naturale velocità di crescita entropica del sistema, accelerando la dissipazione dell’energia libera in energia non utilizzabile, provocando l’inibizione della capacità della biosfera di autodepurazione, ossia le reazioni atte a mantenere le condizioni abiotiche favorevoli, dette resilenza.

Interazione tra ecosistema e antroposfera
Il concetto di Ecosistema è stato coniato, dall’inglese Tansley nel 1934, in seguito perfezionato da E.P.Odum; esso sussume differenti altri pensieri provenienti dalla biologia, ecologia, cibernetica,termodinamica e infine la teoria generale dei sistemi.
Due sono i concetti particolarmente associati a questo termine: 1) ecologia, coniato dal tedesco Haenkel nel 1862, per indicare la scienza che studia le relazioni tra un organismo e l’ambiente in cui vive; 2) sistema, visto come un insieme, complesso ma determinato, di molti elementi funzionali, interagenti tra di loro, per formare un tutt'uno organico e caratteristico.
Il padre dell’ecologia, E.P.Odum, definisce nel 1983 il concetto di ecosistema, dalla constatazione che esseri viventi e il loro ambiente abiotico sono legati tra loro in modo inseparabile e interagiscono reciprocamente: “ il sistema ecologico è una unità che include tutti gli organismi che vivono insieme in una data area, interagenti con l’ambiente fisico, in modo tale che un flusso di energia porta ad una ben definita struttura biotica e ad una ciclizzazione dei materiali tra viventi e non viventi all’interno del sistema (biosistema)”
Un Ecosistema utilizza l’energia per trasformare la materia e rimetterla in circolo senza generare prodotti esclusi dal riciclo, ovvero scarti.
L’Antroposfera, il sistema umano, utilizzando diverse forme di energia trasforma la materia e ne ricava utensili, cibo.
Dalla rivoluzione industriale la società umana genera dei prodotti di scarto in tempi insostenibili per il sistema di riciclo naturale, la materia non viene rimessa in circolo, anzi ne viene aggiunta di nuova, messa in deposito da tempi geologici, gli idrocarburi.

La normativa e i limiti di emissione
L’inquinamento è una conseguenza del superamento della capacità dell’ambiente di rimettere in ricircolo la materia, dovuta all’insostenibilità del sistema produttivo, dimostrata dal I e II principio della termodinamica; ogni trasformazione della materia produce beni e scarti in un processo irreversibile, rimuovere tecnologicamente gli scarti costerebbe ancor più energia ed inquinamento.
Il legislatore si è trovato in “dovere” di scegliere un compromesso tra esigenze di sviluppo industriale e salute pubblica. Negli ultimi anni il concetto e la sensazione di salute nell’opinione pubblica è andata sempre più a collimare con la salubrità dell’ambiente e la salvaguardia degli ecosistemi, infatti, tra i prerequisiti della salute determinati dall’OMS, è citata la stabilità dell’ecosistema.
La normativa ambientale nel nostro Paese era caratterizzata da una frammentazione tale che rendeva difficoltoso operare nel settore, con il DLgs 3 aprile 2006, n.152 si è fatto il tentativo di unificare la materia in un “Codice Ambientale”.
Il legislatore nel determinare i limiti delle sostanze emesse in aria, acqua, suoli, in un quadro disgiunto, in base alla Valutazione di Rischio ha fissato i limiti delle singole sostanze:
Il Rischio (R), come definizione derivata originariamente dalle procedure di sicurezza industriale, è inteso come la concomitanza della probabilità di accadimento di un evento dannoso (P) e dell’entità del danno provocato dall’evento stesso (D): R=PxD
Il danno conseguente all’evento incidentale (D), a sua volta, può essere dato dal prodotto tra un fattore di pericolosità (Fp), dipendente dall’entità del possibile danno, e un fattore di contatto (Fe), funzione della durata di esposizione: D = Fp × Fe
Nel caso di siti inquinati, la probabilità (P) di accadimento dell’evento è conclamata (P=1), il fattore di pericolosità è dato dalla tossicità dell’inquinante (T [mg/kg d]-1 ) ed il fattore di contatto è espresso in funzione della portata effettiva di esposizione (E [mg/kg d]), per cui, in generale, il rischio (R) derivante da un sito contaminato è dato dalla seguente espressione:
R = E × T
Dove E ([mg/kg d]) rappresenta l’assunzione cronica giornaliera del contaminante e T ([mg/kg d]-1) la tossicità dello stesso. Il risultato R, viene poi confrontato con i criteri di accettabilità individuali e cumulativi del rischio sanitario, per decidere se esistono o meno condizioni in grado di causare effetti sanitari nocivi.
Il calcolo del rischio si differenzia a seconda che l’inquinante sia cancerogeno oppure non-cancerogeno.
Per le sostanze cancerogene:
R = E x SF
Dove R rappresenta la probabilità di casi incrementali di tumore nel corso della vita, causati dall’esposizione alla sostanza, rispetto alle condizioni di vita usuali, SF (Slope Factor [mg/kg d]-1) indica la probabilità di casi incrementali di tumore nella vita per unità di dose.
Per le sostanze non cancerogene:
HQ = E / RfD
Dove HQ (Hazard Quotient [adim]) è un ‘Indice di Pericolo’ che esprime di quanto l’esposizione alla sostanza supera la dose tollerabile o di riferimento, RfD (Reference Dose [mg/kg d]) è la stima dell’esposizione media giornaliera che non produce effetti avversi apprezzabili sull’organismo umano durante il corso della vita.
La procedura di analisi di rischio può essere condotta in modalità diretta (forward mode) o inversa (backward mode). La modalità diretta permette di stimare il rischio sanitario per il recettore esposto, sia posto in prossimità del sito (on-site) che ad una certa distanza (off site), conoscendo la concentrazione in corrispondenza della sorgente di contaminazione. Avendo invece fissato il livello di rischio per la salute ritenuto accettabile per il recettore esposto, la modalità inversa permette il calcolo della massima concentrazione in sorgente compatibile con la condizione di accettabilità del rischio.
Le Tabelle non tengono conto sia dell’effetto interagente di tutte le concentrazioni di inquinanti presenti nelle varie componenti ambientali, sia del ciclo degli elementi; le concentrazioni degli inquinanti trasportati da tutte le componenti ambientali, sono misurate nei corpi recettori come indice di qualità ambientale, ma i valori di emissione, da misurare alla fonte, sono stabiliti senza questo parametro, che può essere indicato come un fattore di fondo di inquinamento antropico. Considerare questo “fattore di fondo” significherebbe rendere elastica tutta la procedura su come vengono determinati i valori limite di emissione, i quali sarebbero diversificati e legati alla realtà della loro unità fisiografica.
Il D.Lgs 152/2006 nell’art 101, comma 2 prevede: “le Regioni, nell’esercizio della loro autonomia, tenendo conto dei carichi massimi ammissibili, delle migliori tecniche disponibili, definiscono i valori limite di emissione, diversi da quelli di cui all’Allegato 5, sia in concentrazione massima ammissibile sia in quantità massima per unità di tempo in ordine ad ogni sostanza inquinante e per gruppi o famiglie di sostanze affini”.
Risulta chiaro l’approccio “approssimativamente” scientifico del legislatore, che ha permesso un “certo margine” di inquinamento per lo sviluppo e competitività del sistema economico. E’ lo scotto da pagare per il benessere della società tecnologica. D’altra parte il cittadino non viene informato sullo stato dell’ambiente, i dati in possesso delle Amministrazioni Locali non vengono diffusi, questo determina uno stato di conoscenza approssimativa che incrementa il senso di sfiducia delle popolazioni verso queste istituzioni. Dati sensibili come la funzionalità dei Depuratori, la qualità delle acque, dell’aria e del suolo, i rischi sanitari e i progetti intrapresi dovrebbero essere divulgati e diffusi.
Vediamo la strada che il legislatore ha percorso:
Il D.Lgs 152/2006 impone degli standard ambientali diretti ad individuare la misura di inquinamento “consentita”, in questo modo si viene a costituire un cardine essenziale tramite il quale si tenta di garantire la tutela della risorsa idrica, dei corpi recettori e dell’ambiente nel suo complesso. Il rispetto dei valori limite fissati dalla legge insieme all’obbligo di preventiva autorizzazione costituisce la pietra di volta della regolamentazione di qualsiasi scarico. Il Decreto definisce gli obbiettivi di qualità delle diverse risorse idriche e quindi le concentrazioni consentite di inquinanti negli scarichi, in base ad una classificazione condotta unitariamente, prima in base ad un modello di qualità ambientale di carattere generale, poi in base a diversi modelli di qualità per specifica destinazione, legando in questo modo i due aspetti della tutela delle acque e delle misure contro l’inquinamento. La disciplina generale degli scarichi viene strutturata tramite una combinazione tra limiti di emissioni e obbiettivi di qualità costituendo un sistema in cui anche le Regioni e Provincie Autonome possono fissare limiti alle emissioni nell’ambito dei Piani di Tutela sulla base degli obbiettivi di qualità.
L’art 101, primo comma, prescrive come regola fondamentale del sistema:
“Tutti gli scarichi sono disciplinati in funzione del rispetto degli obbiettivi di qualità dei corpi idrici e devono comunque rispettare i valori limite di emissione previsti dall’allegato 5 della terza parte del presente decreto”.
Si afferma quindi che ogni limite di emissione deve essere rivisto alla luce del carico inquinante che può essere immesso in un corpo recettore senza alterarne “in modo eccessivo” le caratteristiche naturali, inoltre tali limiti devono uniformarsi ai valori limite di emissione indicati nel’Allegato 5 fino a quando non venga conosciuto lo stato di qualità ed il carico inquinante del corpo idrico.
Il valore limite di emissione è definito dall’art. 74 comma 1 :
“limite di accettabilità di una sostanza inquinante contenuta in uno scarico, misurata in concentrazione, oppure in massa per unità di prodotto o di materia prima lavorata o in massa per unità di tempo”.
Questo programma è difficile da realizzare in quanto si basa su parametri naturali estremamente variabili, sia la capacità di autodepurazione che il carico massimo ammissibile variano nello spazio e nel tempo, a volte in modo del tutto difforme; ne consegue che anche i limiti di emissione dovrebbero cambiare nello spazio e nel tempo, cosa che renderebbe qualunque amministrazione meritevole di apprezzamento per efficienza.
Gli elementi biotici, idrogeologici, idrologici,geologici, climatici sono talmente variabili da rendere la determinazione di tali valori solo su basi statistiche, inoltre diversi limiti di emissione dovrebbero interessare lo stesso corpo recettore nelle sue diversità.
L’approccio, forse, non è quello giusto, si pensa a curare gli effetti ma non la causa, legando i limiti di emissione alla capacità di autodepurazione o al carico massimo ammissibile, si interviene sugli effetti.

E’ interessante veder come 30 anni fa si inquadrava il problema:
Il Commoner nel 1971 in “The Closing Circle” fu probabilmente il primo a parlare di “massimo tasso di inquinamento prodotto” ossia la capacità di sopportazione degli ecosistemi in funzione del carico demografico e del modello economico attraverso la quantità di merci prodotte e gli stili di vita indotti secondo l’espressione:
I = P x A x T ≤ C.S. l’inquinamento deve essere uguale o inferiore alla capacità di sopportazione.
I : la misura dell’inquinamento, per ridurre I si può intervenire separatamente sui singoli fattori o su tutte e tre.
P : la popolazione.
A: quantità di merci e servizi per individuo.
T: fattore tecnologico che misura l’inquinamento associato all’unità di merce o servizio prodotto, esso può intendere anche la produzione di beni a basso consumo energetico o a basso tasso di scorie prodotte o alta riciclabilità. Per T = 0 I = 0.
L’autore, negli anni 70, proponeva per abbattere l’inquinamento, interveti gestionali sul territorio e sul sistema tecnologico produttivo.

Diversamente da quanto accade per gli scarichi idrici, dove è presunto “quanto” inquinamento un corpo recettore può assorbire, per l’atmosfera questo principio non è previsto, per i suoli si interviene con la bonifica. In teoria, ma non tanto, si possono avere infiniti scarichi tutti a norma in un piccolo spazio, inoltre per l’atmosfera non viene considerato il principio, esistente per le acque, del carico massimo accettabile, anzi per l’aria il concetto di diluizione è auspicato non vietato.
Nel quadro degli interventi contro l’inquinamento atmosferico è del tutto assente una pianificazione degli scarichi, in pratica fissare i limiti di emissione delle sostanze ai punti di scarico, senza fissarne i limiti quantitativi e qualitativi in relazione alla capacità biofisica di sopportazione dell’atmosfera, è inefficace. Per l’inquinamento atmosferico la situazione è drammatica in quanto non sono previsti nemmeno gli obbiettivi di qualità come per inquinamento idrico, ma esiste una normativa specifica per singole sostanze pericolose.
Ma che cos’è l’inquinamento?
L’art.2 comma 2 della direttiva 96/61/CE relativa alla prevenzione e riduzione integrata dell’inquinamento così lo definisce:
“introduzione diretta o indiretta, a seguito di attività umana, di sostanze,vibrazioni, calore o rumore nell’aria, nell’acqua, o nel terreno che potrebbero nuocere alla salute umana o alla qualità dell’ambiente, causare il deterioramento di beni materiali, oppure danni o perturbazioni a valori ricreativi dell’ambiente o altri suoi legittimi usi”.
Abbiamo una sola causa dell’inquinamento, una definizione, ma non esiste un unico modo per prevenirlo e limitarlo, per ogni componente ambientale sono presenti diverse procedure e criteri.
Per effetto di un approccio settoriale nella problematica delle emissioni prodotte , la normativa si è evoluta senza tener conto della causa comune a tutti gli inquinamenti, differenziandosi nei metodi, nelle procedure e nelle definizioni. Non sarebbe opportuna, nella diversità tipologica, un’unica visione, una sola metodologia?
Le caratteristiche comuni a tutte le emissioni in aria,acqua,suolo nella prevenzione dell’inquinamento sono:
• Qualificazione, Quantificazione,Autorizzazione.
• Rispetto della capacità auto depurativa.
• Considerazione dell’effetto simultaneo e sinergico delle emissioni sull’ambiente.
• I PRG devono vincolare la pianificazione del territorio in base alle emissioni emesse dall’attività umana.
Sarebbe utile un unico testo normativo sulle emissioni/inquinanti, con una sola procedura che consideri le differenze tipologiche dei recettori (aria,suolo,acqua), con limiti tabellari che valutino anche il ciclo degli elementi e quindi il fattore di inquinamento di fondo, che siano differenti in funzione della qualità ambientale .
La progettazione urbanistica
Nel 1995 A.Magnaghi, in: “Ecologia verso Urbanistica - Urbanistica verso Ecologia.”, affermava: “un progetto di città e territorio che, fondandosi sulla valorizzazione delle identità dei luoghi e della cultura dell’abitare, recuperi sapienza ambientale perduta, i valori estetici dello spazio pubblico, la misura dell’insediamento e il limite della città attraverso regole insediative della città e del territorio che risultino di per sé generatrici di nuovi equilibri ambientali durevoli”.
Esiste quindi una responsabilità specifica nell’urbanistica nel dettare le regole del nuovo progetto di città. Regole che non possono, non devono, essere espressione del modello economico dominante, ma espressione di una riconciliazione verso i processi omologanti e di globalizzazione. Un modello di città che interpreti le funzioni biologiche ed ecologiche del mondo vivente, che sappia esprimere le capacità dei sistemi di assorbire l’inquinamento, i rumori, le variazioni climatiche. Una città a misura d’Uomo.
L’Agenzia Europea per l’Ambiente ha stimato che una città europea di un milione di abitanti preleva in media ogni giorno, dall’ambiente, 11.500 tonnellate di combustibili fossili, 320.000 tonnellate di acqua e 2000 tonnellate di cibo, il tutto poi restituito sotto forma di 1.500 tonnellate di inquinanti atmosferici, 300.000 tonnellate di acque inquinate, 1.600 tonnellate di rifiuti solidi.
Tutto il sistema si regge sullo sfruttamento illimitato delle risorse e degli idrocarburi, quando uno di questi pilastri crollerà non ci saranno paracadute poiché la micro economia e le antiche conoscenze e capacità saranno scomparse. Una delle prime lotte all’inquinamento è proprio quella della riforma del sistema produttivo, “Another Development”, da globale a più localistico, decentralizzato, da omologato e uniforme a variegato e multiforme. Più i sistemi si fanno globali, complessi, superveloci, più consumano energia e prima crollano.
Le analisi urbanistiche effettuate per settori: edilizia, trasporti, demografia, etc., devono essere sostituite con più efficaci analisi per cicli: acqua, rifiuti, energia-materia, merci, etc, più adeguate ad interpretare i processi reali che regolano il mondo vivente e più corrispondente ad un modello ecosistemico di città.

L’economia del villaggio
Nei piccoli centri urbani risulta più facile organizzare le economie nel versante sostenibile, tra l’altro il nostro Paese è costituito maggiormente da queste realtà, dove i provvedimenti per la salvaguardia delle acque, del suolo, dell’aria dall’inquinamento sono di più facile applicazione. La gestione del territorio e la pianificazione delle attività umane diventa un valore di più facile assimilazione soprattutto con una normativa adeguata alle realtà specifiche. Il sistema di raccolta totale differenziata dei rifiuti partendo dai villaggi, anche porta a porta, ha successo soprattutto se l’alternativa fosse una discarica o un termovalorizzatore sotto casa, rimane solo la frazione organica da trasformare in fertilizzanti. Eliminato il problema dei rifiuti, eliminate spese di discarica, gestione, termovalorizzatori, eliminato soprattutto l’inquinamento, anche grazie ad una sapiente gestione del territorio attraverso i PR, ecco che la società umana rientra nel ciclo naturale, nel sistema ecologico. Nei Villaggi le Energie rinnovabili sono di più facile utilizzo e installazione, solare, eolico, biocombustibili. L’incentivazione delle piccole attività rimetterebbe in moto le economie del “villaggio” l’artigianato, agricoltura, allevamento e le tradizioni,.
Conclusioni
Occorre ripartire da altri punti di vista con regole semplici e generali con una pianificazione che comprenda il ciclo degli inquinamenti, una valutazione di impatto ambientale dei PRG, una diversa visione delle attività umane in relazione al territorio e alla salute umana e ambientale.
Secondo il tipo di territorio, contraddistinto dalle caratteristiche: biologiche, orografiche, geomorfologiche, idrologiche e idrogeologiche e atmosferiche, dovrebbero essere valutate in qualità e quantità, progettate e pianificate le diverse attività umane, “il territorio stesso ci dice qual è la sua vocazione”.
L’emergenza inquinamento atmosferico delle metropoli e l’emergenza rifiuti, ormai endemica in Campania, indicano la difficoltà tecnico-scientifica e soprattutto politica nel dare risposte soddisfacenti. Con una sapiente raccolta differenziata dei rifiuti, rimarrebbe una piccola frazione non recuperabile da inviare all’inceneritore, le tonnellate/anno immesse in atmosfera sarebbero sostenibili, viceversa basando la gestione rifiuti solo sull’inceneritore sarebbe insostenibile e disastroso, le paure dei residenti sono più che comprensibili.

Studio Oikos
Sviluppo sostenibile per l’impresa
Geol Mario De Luca
E-mail: deluca.studio@alice.it
http://www.webalice.it/deluca.studio

Bibliografia
Jeremy Rifkin: Entropia - Mondadori
DLgs 3 aprile 2006, n.152
Scarichi e inquinamento idrico dopo il T.U. ambientale- Luca Prati- IPSOA
Oltre i limiti dello sviluppo – D.H. Meadows, D.L.Meadows, J. Randers- il Saggiatore
L’ambiente dell’uomo- Enzo Scandurra - ETALIBRI