Le moderne pratiche di sostenibilità spesso incoraggiano l'efficienza delle risorse e dell'energia in settori separati, come la produzione alimentare o i biocarburanti, ma questo approccio a silos potrebbe effettivamente portare a un degrado ambientale in corso, secondo un recente commento di ricercatori del College of Engineering dell'Università della Georgia.

Utilizzando la nuova tecnologia per migliorare l'efficienza, in particolare, possono accelerare questo degrado ambientale creando più prodotti a prezzi più convenienti. I materiali e l'energia "risparmiati" non vengono effettivamente conservati ma dirottati ad altri usi, gli autori hanno scritto in un articolo pubblicato di recente in Sostenibilità della natura .

"La sostenibilità richiede che gli esseri umani scelgano di fare di meno con meno, " ha detto l'autore principale John Schramski, professore associato presso la Facoltà di Ingegneria. Schramski e colleghi sono stati invitati a scrivere il commento per il giornale.

"Cerchiamo di bilanciare materiali come azoto o acqua, che sono tecnicamente rinnovabili, ma la preponderanza dell'energia no, " ha detto. "Una volta che l'energia è bruciata, è andato. Non riavremo mai biomassa o combustibili fossili".

Schramski, Brock Woodson del College of Engineering e James Brown dell'Università del New Mexico hanno esplorato i problemi associati al bilancio energetico negli ecosistemi e nelle industrie e come l'uso dell'energia da parte della civiltà continua a salire alle stelle.

Utilizzando la premessa che l'energia è la "capacità di provocare il cambiamento, " gli autori notano che il consumo di energia è aumentato in modo significativo negli ultimi 70 anni, e continua a crescere. Essenzialmente, una scarica di energia in aumento esponenziale crea un cambiamento ambientale in aumento esponenziale.

"Una ragione per cui non riusciamo a comprendere la gravità di queste circostanze è che pochi comprendono davvero il concetto fondamentale di energia, " hanno scritto nel commento. La scienza energetica punta sulla qualità, quantità e fonte, eppure tutto l'uso di energia di qualsiasi tipo continua a cambiare l'ambiente, se da combustibili rinnovabili o non rinnovabili.

"Quando la scienza tipica della sostenibilità dice che un nuovo processo è progettato con il 20% in meno di carburante, tutto ciò che sta realmente facendo è rendere quelle risorse disponibili per qualcun altro, " ha detto Schramski.

In realtà, ridurre il consumo di risorse forestali, ad esempio, non significa che la foresta non verrà mai più utilizzata. Anziché, la foresta sarà rinviata per un altro uso in un secondo momento, Egli ha detto. In definitiva, in un sistema chiuso, nessun sistema meccanico o ambientale può resistere indefinitamente a questo tipo di attività in aumento esponenziale.

"Tutto ciò che facciamo costa energia, e non ne abbiamo infinite scorte, " Woodson ha detto. "Lo sappiamo dalla nostra vita quotidiana, quando ci svegliamo affamati e abbiamo esaurito le nostre riserve di carburante personali."

Già a metà del 1800, L'economista inglese William Stanley Jevons ha mostrato che un miglioramento dell'efficienza nella progettazione ingegneristica spesso porta a un aumento del consumo di energia e risorse piuttosto che a una diminuzione. Le innovazioni consentono alla tecnologia di essere più redditizia, e prezzi più bassi portano a un aumento della domanda, nonché un più rapido esaurimento delle risorse.

"Gli scienziati stanno cercando modi migliori per spiegare la relazione tra tecnologia ed energia, " ha detto Schramski. "I bisogni energetici della tecnologia sono una funzione forzante sull'ambiente".

Nella carta, gli autori hanno indicato i sistemi alimentari, carne e biocarburanti come esempi delle sfide "complesse e talvolta controintuitive" che attendono le iniziative di sostenibilità. Produzione di cibo, ad esempio, è diventato sempre più complesso nel tempo. Le società di cacciatori-raccoglitori utilizzavano una piccola quantità di biomassa terrestre per soddisfare i propri bisogni biologici, che progrediva man mano che le società agricole e industriali utilizzavano più processi per ottenere e distribuire cibo.

"La maggior parte delle persone oggi non si rende conto di quanta energia entra nel sistema alimentare. È una questione di consapevolezza, e quando le persone imparano di più, possono fare scelte migliori, " ha detto Woodson. "Anche se questo non si fermerà in una generazione, possiamo iniziare a rendere questa discussione parte del nostro processo decisionale culturale".

Nella civiltà contemporanea di oggi, circa il 15%-30% di tutto il consumo di energia viene utilizzato per il sistema alimentare globale per macchinari, fertilizzanti, pesticidi, sistema di irrigazione, raccolta, trasporto, Conservazione, commercializzazione e preparazione. Ciò include giardini e pascoli più piccoli attraverso l'agricoltura industriale e la pesca marittima, hanno scritto gli autori.

Gli umani hanno bisogno di circa 2, 000-2, 400 calorie al giorno. Per soddisfare questa esigenza, sulla base dei dati del 2013, gli autori hanno calcolato, una popolazione globale con 7 miliardi di persone raccoglie circa quattro volte l'energia delle piante necessaria per ogni unità a valle di energia alimentare sulla tavola. La carne è il maggior contributore a questa inefficienza che richiede circa il 60% di queste energie vegetali raccolte per produrre solo il 20% delle calorie finali consumate.

I calcoli sui biocarburanti mostrano un risultato simile. Il doppio dell'energia dell'impianto viene raccolto per ogni unità a valle di energia da etanolo e biodiesel, hanno scritto gli autori. Ironia della sorte, gli autori sottolineano che quantità uguali di combustibili fossili vengono utilizzate per distillare biocarburanti liquidi dalle piante, e i biocarburanti liquidi rappresentano solo il 2,6% circa del petrolio utilizzato per il trasporto globale. "Questi sono numeri ridicolmente inefficienti, " ha detto Schramski.

"Da questo punto di vista, la riduzione del consumo di carne e biocarburanti liquidi offre un notevole miglioramento, " scrivono gli autori. "Ovviamente, riconosciamo l'enormità del socioeconomico, complessità e sfide comportamentali e nutrizionali associate a questi percorsi futuri".

Però, un futuro sostenibile senza una sostanziale riduzione dei consumi energetici non è possibile, hanno aggiunto. Quando Schramski presenta pubblicamente questo tipo di dati, mostra spesso immagini della Terra dallo spazio di notte, dove le luci brillano intensamente nelle principali città.

"La realtà è che quelle luci sono un'esplosione controllata, " dice spesso al pubblico. "Il pianeta sta bruciando".

L'attuale devastante pandemia di coronavirus offre uno sguardo a breve termine su ciò che è possibile. Con centinaia di paesi in tutto il pianeta bloccati sotto l'ordine del rifugio, gli umani stanno a casa, limitare i viaggi e considerare le proprie risorse in modo più consapevole.

"Non possiamo tenere il passo a questo livello, ma con qualche piccola modifica ai nostri stili di vita, possiamo ridurre una quantità significativa di consumo di energia, " Woodson ha detto. "Anche consentire ai dipendenti di lavorare a casa uno o due giorni alla settimana potrebbe avere un impatto. Vedremo cosa succederà quando l'economia si riprenderà".