Il mondo sta cambiando, ma non abbastanza velocemente. Il riscaldamento della Terra, causati dall'aumento delle emissioni di gas serra, ha sollevato abbastanza preoccupazione tra i leader politici del mondo per poter finalmente agire. L'accordo di Parigi, ora ratificata da 168 Stati membri nell'ambito della Convenzione quadro delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici (UNFCCC), si è posta l'ambizioso obiettivo di ridurre radicalmente le emissioni di gas serra fino alla metà di questo secolo. L'obiettivo è limitare l'aumento delle temperature medie mondiali a meno di 2 °C al di sopra dei livelli preindustriali, e forse solo 1,5 °C. Ma gli scienziati avvertono che le emissioni di gas serra sono ancora in aumento e continueranno a farlo per alcuni anni a venire, forse così tanto che sarà impossibile mantenere il limite di 2 °C e si raggiungeranno temperature medie sostanzialmente più elevate.

Tuttavia l'umanità cambia il suo stile di vita insostenibile e qualunque soluzione venga sviluppata e implementata, una cosa è ovvia:stiamo vivendo un periodo di transizione. Sul piano economico e tecnologico, e sul piano delle conseguenze geostoriche, stiamo vivendo all'inizio dell'Antropocene, un'era in cui l'azione umana sta avendo effetti planetari di lunga durata e che attualmente è discussa come un nuovo periodo geologico. I prossimi decenni vedranno cambiamenti drammatici nella produzione industriale con nuovi cicli di materiali, nuove forme di lavoro, necessaria cooperazione globale, scambio di tecnologia e, in particolare, nella produzione di energia. Un futuro sistema energetico è di fondamentale importanza per tutti gli altri processi e il loro impatto sul sistema Terra.

Le implicazioni sociali e culturali degli sviluppi nel settore dell'energia e delle risorse sono poco conosciute. È fin troppo spesso visibile che le scienze umane da un lato e le scienze naturali e ingegneristiche dall'altro vivono in mondi diversi. Troppo spesso, gli scienziati trascorrono poco tempo al di fuori del regno della propria disciplina. In molti casi, tecnicamente, questo potrebbe funzionare. Ma quando si tratta di sfide su scala storica e geostorica, la mancanza di un'ampia prospettiva storica può anche limitare fortemente le possibilità di una corretta gestione del processo di transizione. Una comprensione più profonda del contesto storico dei processi di trasformazione dell'energia non è solo di valore accademico, è l'unico modo per avere una chiara comprensione della dimensione dello sviluppo in corso.

Per questa ragione, la sezione di scienze umane della Max Planck Society sta esplorando la possibilità di stabilire una nuova iniziativa di ricerca. Un progetto pilota, un dipartimento, o anche un istituto completamente nuovo potrebbe essere costruito attorno a una domanda semplice ma di vasta portata:come interagiscono i cambiamenti tecnologici nei regimi energetici con le condizioni sociali e culturali e, in particolare, con i sistemi di conoscenza? La nuova iniziativa di Max Planck avrà un'ampia prospettiva storica e sistematica sugli scenari tra il Neolitico e il presente. Coinvolgerà esperti di diversi campi accademici per stabilire nuovi metodi per la ricerca storica sulla trasformazione dell'energia. L'importanza di un'ampia prospettiva storica sarà il primo principio fondante. La seconda sarà la convinzione che la transizione energetica in corso interagisce con il nucleo del nostro sistema sociale. Ciò richiede un approccio riflessivo di ampia concezione poiché concetti moderni di base come libertà individuale, ricchezza e progresso hanno coevoluto con l'attuale regime di energia fossile. Il terzo principio riguarda i processi di trasformazione dell'energia, che devono essere analizzati nel contesto materiale degli impianti industriali, distretti minerari e cicli globali di produzione, consumi e inquinamento.

Nuove forme di analisi e descrizione devono concentrarsi sulle interazioni storiche tra specifiche microsfere e la macrosfera planetaria. Non ultimo, l'Antropocene e la ricerca associata sull'Antropocene saranno un principio guida dello sforzo scientifico interdisciplinare nella nuova iniziativa di ricerca.

In linea con la tradizione della Max Planck Society, gli studiosi coinvolti nell'iniziativa Max Planck avranno ampio spazio per sviluppare le proprie idee e lavorare su problemi di ricerca di base. Questo tipo di ambiente di lavoro aiuterà a comprendere le sfide sociali delle dinamiche energetiche e delle risorse alla base del cambiamento climatico. I giovani ricercatori avranno grandi opportunità e libertà, ma farà anche parte di un clima di lavoro veramente interdisciplinare.

Comprendere l'energia e il cambiamento sociale

Riflettendo sugli eventi dell'inizio dell'era dell'industrializzazione, è concepibile che i prossimi anni e decenni saranno anche punti di svolta nella storia dell'umanità. L'invenzione della macchina a vapore ha cambiato il volto del mondo. La possibilità di spostare oggetti quasi inamovibili con la forza del calore e del vapore, e la possibilità di aumentare la produzione in fabbrica con macchine a livelli precedentemente senza precedenti ha catapultato la nostra specie nell'era moderna. All'alba dell'era industriale, il carbone era il vettore energetico che alimentava i motori a vapore e poi le centrali elettriche. Insieme all'acciaio, carbone ha permesso la costruzione di ferrovie, grandi fabbriche, e l'elettrificazione delle città.

Da allora, nuovi materiali e tecnologie hanno fatto la loro parte per cambiare il volto del mondo - e gli esseri umani, pure. Si ritiene che fino a un atomo di azoto su tre nel nostro corpo abbia avuto origine negli impianti industriali Haber-Bosch per ammoniaca e fertilizzanti. I processi industriali chimici hanno avuto un impatto globale sull'agricoltura, biologico, processi culturali e politici.

Dopo il carbone venne il petrolio, poi plastica, e poi silicio. I circuiti integrati avanzati basati sulle proprietà elettroniche di questo elemento hanno fornito ai computer una potenza senza precedenti per calcolare e simulare tutti i tipi di problemi. L'era dei computer ha portato all'era di Internet con tutti i sorprendenti fenomeni culturali che sperimentiamo oggi. Ma anche se facciamo ancora fatica a comprendere le implicazioni culturali globali dell'era di Internet, con lo scambio mondiale di idee, opinioni, moda o musica, stiamo affrontando l'urgenza di incorporare le nostre intuizioni nel quadro più ampio di come l'umanità vivrà in futuro. Il benessere delle generazioni future dipenderà dalle nostre decisioni, come il modo in cui condividiamo la conoscenza e la rendiamo produttiva.

Ci troviamo a un bivio, ma le nostre mappe delle aree davanti a noi sono in parte vuote. E questo non è solo dovuto alla necessità di ulteriori ricerche sulla sostanza chimica fondamentale, processi fisici e biologici nel sistema Terra. È anche vero che non sappiamo abbastanza su come le società umane interagiscono con questo sistema e su come affronteranno le sfide del cambiamento climatico e altre trasformazioni del nostro ambiente planetario. Non è chiaro quale politica, le misure economiche e tecnologiche ci condurranno verso un futuro più sostenibile. La ricerca ci aiuterà a determinare il modo più rapido ed efficiente per implementare reti sicure e affidabili per le fonti di energia rinnovabile, che sono più inclini alle fluttuazioni rispetto alle centrali fossili o nucleari convenzionali. Molte questioni politiche sono legate a questi problemi. Se si guarda ad un'entità regionale integrata come l'Unione Europea, con tutte le sue molteplici opinioni e diversi interessi, ci si fa un'idea di quanto sarà difficile trovare accordi globali sui passi verso un futuro sostenibile nella produzione di energia.

Parigi è solo l'inizio

Sono necessari massicci investimenti mondiali nella produzione di energia rinnovabile per evitare un eccessivo riscaldamento ambientale. Il limite di 2°C non è una decisione arbitraria. Il consenso tra gli scienziati è che anche temperature più elevate avranno conseguenze drammatiche per molte regioni del nostro mondo, alcuni dei quali li stiamo già vedendo oggi. I modelli globali delle precipitazioni cambieranno, causando forti siccità in alcuni luoghi e forti temporali in altri. I sistemi meteorologici alterati porteranno a cambiamenti diffusi nell'agricoltura e aumenteranno la possibilità di carestie, che a sua volta provocherà migrazioni e presumibilmente conflitti armati in molte delle parti più povere del nostro pianeta. L'aumento della temperatura atmosferica non sarà distribuito uniformemente e alcune regioni diventeranno effettivamente più fredde. Altre aree, come la regione del Golfo Persico o parti dell'Africa, sperimenteranno temperature estreme molto più elevate, soprattutto nei mesi estivi, il che può significare che le persone devono rimanere in casa durante i periodi di caldo intenso. I paesi sottosviluppati soffriranno maggiormente del riscaldamento globale, sebbene siano meno preparati ad affrontarlo e non vi abbiano contribuito. La quota di gran lunga maggiore di gas serra è stata emessa dalle regioni industrializzate, in particolare Europa e Stati Uniti, ma la Cina e altri paesi industrializzati stanno ora entrando a far parte del club.

L'accordo di Parigi è di importanza cruciale, ma ha anche i suoi inconvenienti. Non è vincolante; nessuna sanzione può essere invocata contro i paesi che non mantengono le promesse di ridurre le emissioni di gas serra. Anche i metodi di misurazione delle emissioni di anidride carbonica non sono inequivocabilmente concordati da molti governi. Anziché, sono la causa di discussioni in corso e future.

Produzione di energia elettrica, lo stoccaggio e la distribuzione sono solo uno dei problemi chiave nella lotta ai cambiamenti climatici. Le emissioni di tutti i tipi di traffico – via terra, veicoli marittimi e aerei – sono ancora più difficili da sostituire con fonti energetiche sostenibili rispetto alla generazione di elettricità. Lo stesso vale per le emissioni provenienti dall'agricoltura, riscaldamento e processi industriali.

Lo stato delle cose nelle politiche climatiche

Ancora, c'è qualche motivo per essere ottimisti. In un'economia globalmente competitiva, i prezzi dell'energia contribuiscono in modo determinante alla competitività di qualsiasi nazione. Grazie a decenni di lavoro dedicato da parte di scienziati di tutto il mondo, il costo della produzione di energia elettrica da fonti energetiche rinnovabili è arrivato all'incirca al livello dei combustibili fossili. I prezzi dell'energia eolica nelle regioni ricche di vento sono da tempo competitivi. E gli anni passati hanno visto una rapida diminuzione del costo di produzione di energia fotovoltaica. In alcune zone con alti livelli di irraggiamento solare, gli impianti fotovoltaici sono già la fonte di energia più economica disponibile, purché splenda il sole. L'immagazzinamento di calore o elettricità per la notte o nei giorni di pioggia è costoso e presenta sfide scientifiche e tecnologiche di base. Integrare l'elettricità volatile in sistemi energetici costituiti da vettori energetici sia elettrici che molecolari, non è sufficiente considerare le rinnovabili e lo stoccaggio come soluzioni 'drop-in'. Dobbiamo riprogettare l'intero sistema di approvvigionamento energetico e materiale. La riprogettazione include tecniche, economico, aspetti normativi e sociali e deve basarsi su una comprensione rigorosa dell'interrelazione tra le interazioni tecniche e sociali mediate da misure economiche e normative. Con questa prospettiva, è opportuno iniziare con una considerazione olistica delle strutture e dei concetti nei nostri sistemi energetici. I mercati dell'energia si stanno muovendo con velocità crescente. Forse non è un puro caso che l'accordo di Parigi sia stato firmato nel 2015, lo stesso anno in cui la nuova capacità di energia elettrica rinnovabile per la prima volta nella storia ha superato l'aggiunta di centrali elettriche fossili. L'importanza di questi progressi tecnologici ed economici non può essere sottovalutata. Investitori e compagnie assicurative stanno iniziando a pensare di investire in pacchetti di energia rinnovabile su scala molto ampia.

Per ridurre i rischi di investimento, gli attori dei mercati finanziari stanno cercando di trovare i modi migliori per implementare enormi pacchetti di investimento, dove il fallimento – tecnologico o politico – di un grande progetto non metterà in pericolo l'intero investimento. Queste considerazioni sono particolarmente importanti perché molte opportunità di investimento saranno in parti del mondo che non sono politicamente, socialmente o economicamente stabile. I negoziati di Parigi riguardavano principalmente la ricerca di un accordo che quasi tutti i paesi sarebbero stati pronti a firmare. Un anno dopo, al vertice sul clima di Marrakech, Marocco, molte discussioni si sono concentrate su nuove soluzioni tecnologiche e opportunità di business.