Risorse naturali

Da TecnoLogica.

Definizioni

Le risorse naturali sono rappresentate da tutte le fonti alimentari, minerarie, idriche ed energetiche immediatamente disponibili sulla Terra per l’uomo e a lui utili^[1].

L’insieme delle sostanze, degli esseri viventi, delle fonti di energia, dei luoghi disponibili sul pianeta, e che possono costituire un bene, cioè possono (anche solo potenzialmente) soddisfare un bisogno umano.
Unitamente a quelle frutto del lavoro umano, costituiscono l’insieme delle risorse disponibili.

Le risorse naturali in genere vengono suddivise in materiali, in quanto costituite di materia, ed energetiche, perché in grado di fornire direttamente energia; sono però considerabili risorse anche quelle legate alla disponibilità di spazio.

Negli ecosistemi le risorse biotiche ed abiotiche sono in equilibrio attraverso la catena alimentare, un ciclo attraverso il quale:

1. le risorse abiotiche vengono utilizzate dagli organismi autotrofi per produrre sostanze organiche; tali organismi sono detti produttori, e tra essi si annoverano batteri fotosintetici, alghe azzurre e piante verdi; il processo necessita di energia, che può essere solare (fotosintesi) o chimica (chemiosintesi) e, grazie a carbonio, idrogeno e ossigeno sintetizza carboidrati;
2. organismi eterotrofi si cibano direttamente degli organismi autotrofi ricavando da questi ultimi i carboidrati e l’energia in essi contenuti; vengono detti consumatori primari;
3. organismi eterotrofi si cibano dei consumatori primari, e per tali motivi sono considerati consumatori secondari; allo stesso modo si definiscono i consumatori terziari, quaternari, e così via;
4. organismi autotrofi ed eterotrofi alla loro morte vengono attaccati da altri organismi decompositori che scompongono le complesse molecole organiche nei più semplici composti inorganici, che vanno a ricostituire l’insieme delle risorse abiotiche poste all’origine della catena; nel caso in cui i decompositori siano insufficienti, la materia organica diventa fossile (carbon fossile, torba, idrocarburi).

Alcuni organismi possono far parte di diversi ecosistemi, e quindi partecipare a più catene: in tal caso si parla di rete alimentare': è il caso degli ecosistemi posti nei fondali marini non raggiunti dalla luce solare (e quindi incapaci di utilizzare la fotosintesi), nei quali la materia organica giunge grazie ad organismi morti più in superficie che precipitano sul fondo.

Dal punto di vista ecologico, è molto importante conoscere il tempo di (ri)formazione di una risorsa; se questo è sufficientemente breve, allora si dirà risorsa rinnovabile; al contrario sarà considerata una risorsa non rinnovabile.

Ogni risorsa materiale, per essere impiegata, generalmente deve essere prelevata allo scopo di essere impiegata tal quale o per realizzare un prodotto. Il prelievo è quindi il processo produttivo necessario a rendere disponibile una risorsa; esso può essere la semplice raccolta se non si rende necessaria alcuna lavorazione; al contrario, se occorre impiegare uno o più processi meccanici e/o chimici, si dovrà parlare più correttamente di estrazione.

Risorse materiali

Sono tali tutte le risorse naturali costituite da materia, e quindi dotate di una massa.
L’origine può essere biotica, se appartenente o prodotta da un organismo vivente, o abiotica in caso contrario. In entrambi i casi, la quasi totalità della materia accessibile proviene dalla biosfera, cioè dalla superficie terrestre avente quelle caratteristiche che permettono la vita: sarà quindi possibile distinguere risorse provenienti dalla litosfera, dall’idrosfera, e dall’atmosfera.

Risorse biotiche

Le risorse biotiche comprendono tutto ciò che può essere ricavato dagli organismi viventi o dai prodotti delle loro attività vitali.

La classificazione degli esseri viventi viene in generale articolata in cinque regni^[2]:

• funghi;
• protisti;
• monera;
• vegetali;
• animali.

Le specie appartenenti ai regni vegetale e animale, a causa della loro complessità, forniscono la maggiore quantità di risorse materiali; batteri, funghi, lieviti, muffe ed altri organismi mono e pluricellulari vengono soprattutto utilizzati per sfruttarne il metabolismo, alla base di processi di trasformazione di altra materia biotica e abiotica.

Le risorse materiali si ricavano soprattutto dagli organi e dai tessuti biologici vegetali e animali, a loro volta costituiti da cellule specializzate e da sostanze di riempimento^[3], ma talvolta anche dai prodotti dei cicli vitali, come secrezioni, escrementi, eccetera.

Dal punto di vista chimico, organi e tessuti sono miscugli di composti ricchi di carbonio^[4], ed in special modo di proteine, lipidi, glicidi.

L’impiego delle risorse biotiche è vario: in primis vengono utilizzate nell’alimentazione da tutti gli organismi eterotrofi; nel consumo umano sono utilizzati piante, animali, funghi (anche i lieviti, per la preparazione di alimenti fermentati).

Anche gli vegetali e animali, comprese le deiezioni, possono essere usati, a volte tal quali ed altre dopo essere stati parzialmente decomposti, come concimi in agricoltura; in alcune condizioni, i prodotti aeriformi dovuti alla decomposizione possono essere raccolti ed impiegati nella produzione di energia in quanto infiammabili (biogas).

Dal punto di vista della salvaguardia dell’ambiente, l’impiego di risorse biotiche è in generale da preferire, in quanto più velocemente rigenerabili rispetto a quelle abiotiche. Inoltre, se tali risorse non vengono impiegate in processi di trasformazione complessi e quindi mantengono inalterata la loro natura chimica, sono più facilmente dismissibili in quanto soggetti a biodegradazione. Tenendo poi conto di ciò che necessita alla rigenerazione delle risorse, sia in materia che energia, i criteri di scelta possono essere elencati come segue:

1. utilizzare organismi autotrofi rispetto a quelli eterotrofi in quanto, posti all’origine della catena alimentare, necessitano di minori quantità di materia/energia per riprodursi;
2. preferire consumatori primari per le risorse animali;
3. scegliere, quando possibile, risorse che non richiedono la soppressione dell’organismo che le fornisce.

Risorse abiotiche

Le risorse abiotiche comprendono tutti i prodotti dei processi geologici che caratterizzano l’ambiente naturale, articolato nelle sue tre partizioni dette:

• litosfera;
• idrosfera;
• atmosfera.

La litosfera è composta per la quasi totalità da rocce, miscugli di minerali allo stato solido che, in relazione alla loro dimensione, si distinguono in rocce litificate o rocce lapidee, comunemente dette pietre, e rocce terrigene o rocce sciolte, anche dette terre.
A queste si aggiungono il mercurio e il petrolio, anche detto olio minerale^[5], che si rinvengono entrambi allo stato liquido, ed i gas combustibili, la cui origine è comune a quella dei petroli.

Le acque invece compongono l’idrosfera, alla quale appartengono sia fiumi, laghi e mari, che quelle presenti in atmosfera sotto forma di vapore, quelle che scorrono nel sottosuolo, e quelle ghiacciate sulle montagne e ai poli. Il loro insieme prende il nome di risorse idriche.
Oltre all’acqua, l’idrosfera contiene anche le sostanze in essa disciolte in forma di soluzione e sospensione; sono minerali solubili o finemente frantumati che vengono trasportati dalle correnti, e che successivamente possono sedimentare contribuendo alla formazione di nuove rocce appartenenti alla litosfera. Allo stesso modo, l’azione dilavante dell’acqua contribuisce all’erosione della pietra, sottraendo materiale.

L’atmosfera è costituita dalla miscela di gas che avvolge la Terra, che nella parte più bassa (troposfera) permette la respirazione degli esseri viventi. Qui la composizione chimica è così composta da:

• azoto, 78%;
• ossigeno, 21%;
• argon, 1%;
• anidride carbonica, 0,04%;
• neon, 0,002%;
• elio, 0,0005%;
• metano, 0,0002%;
• kripton, 0,0001%;
• idrogeno, 0,00005%;
• xeno, 0,000009%;

in essa è escluso il vapore acqueo (quantità estremamente variabile, detta umidità relativa) in quanto appartenente all’idrosfera, e il particolato che invece è la parte solida fine trasportata dal vento, a cui si aggiungono particelle di liquido che a vario titolo sono disperse nella miscela. Il particolato può avere origine sia naturale, effetto dell’erosione, sia antropica, dovuta all’inquinamento.

Risorse energetiche

Sono tutte le risorse naturali in grado di trasportare o rilasciare energia in forme utilizzabili dall’uomo. Si distinguono in particolare:

• energia proveniente da fonti di radiazioni elettromagnetiche;
• energia originata dal movimento di fluidi;
• energia presente in forma di calore proveniente dal sottosuolo;
• energia ottenibile dalla combustione di materiali infiammabili.

Le fonti energetiche naturali più utilizzate sono:

• l’energia solare, sia come fonte di calore (captabile attraverso i pannelli solari) che di elettricità (grazie ai sistemi fotovoltaici);
• l’energia cinetica dovuta al movimento di acqua (trasformata in elettricità nelle centrali idroelettriche), di aria (nei sistemi eolici e micro eolici), del moto ondoso e delle maree;
• l’energia geotermica proveniente dal sottosuolo, dovuta alla presenza di magma, attività vulcanica, o comunque sfruttando il gradiente termico sotterraneo;
• l’energia liberata dalle trasformazioni chimiche originate dalla combustione di materiali.

Altre fonti energetiche, come quelle dovute alla fissione ed alla fusione nucleare, necessitano di materiali non direttamente disponibili in natura.

Energia solare

È la fonte di energia fondamentale per la vita sulla Terra, in quanto permette agli organismi autotrofi di produrre il nutrimento sul quale si poggia l’intera piramide alimentare della biosfera.

Questa energia nasce dai processi di fusione nucleare che hanno origine all’interno di ogni stella attiva; questi rilasciano energia sotto forma di radiazione elettromagnetica, che giunge sulla Terra dopo aver subìto il filtraggio degli strati alti dell’atmosfera, grazie ai quali gran parte delle frequenze ultraviolette (UV-B e UV-C) - nocive per i tessuti biologici - vengono bloccate. Al suolo quindi giungono le radiazioni infrarosse, lo spettro visibile e gli ultravioletti UV-A; in particolare sono presenti:

• le componenti infrarosse, con lunghezza d’onda λ compresa tra i 700 e i 2500 nm (0,7 - 2,5 μm), percepite come calore; sono la causa della variazione della temperatura del suolo e quindi del clima meteorologico e di tutti i fenomeni naturali legati al riscaldamento naturale;
• le componenti visibili tra i 400 e i 700 nm, che costituiscono anche le radiazioni fotosinteticamente attive (PAR), le quali permettono la visione umana e la fotosintesi clorofilliana;
• le componenti ultraviolette (UV) suddivise tra UV-A (315 - 400 nm) e una piccola percentuale UV-B (280 - 315 nm).

Spettro solare prima che attraversi l’atmosfera e (linea frastagliata) al livello del mare

L’irradiazione solare infrarossa viene utilizzata in numerosi modi, che vanno dalla corretta esposizione degli ambienti di una costruzione fino alla captazione con pannelli solari, allo scopo di riscaldare fluidi termovettori o per l’acqua calda sanitaria.

La luce visibile permette la fotosintesi clorofilliana e la visione sia umana che di una gran parte delle specie animali. Attraverso i pannelli fotovoltaici può essere prodotta energia elettrica.

L’energia solare viene considerata una fonte rinnovabile in quanto non prevede il consumo di risorse sulla Terra.

Energia idraulica

È la fonte di energia che sfrutta la caduta di acqua dovuta all’azione della gravità. Il flusso mette in movimento un elemento girante (turbina) che, attraverso un sistema di trasmissione, può:

• mettere in movimento macchinari per effettuare delle lavorazioni, come avviene nei mulini ad acqua;
• azionare una dinamo o un alternatore per la produzione di energia elettrica, come avviene nelle centrali idroelettriche.

Perché il saldo energetico sia in attivo, è fondamentale utilizzare una massa d’acqua che si trova naturalmente ad un’altitudine più elevata rispetto alla turbina (laghi naturali o artificiali in quota, alimentati da fiumi), o che sia già in movimento (fiumi, corsi d’acqua).

L’energia idraulica è considerata una fonte rinnovabile in quanto utilizza l’energia cinetica dovuta al movimento dell’acqua per effetto del campo gravitazionale.

Energia eolica

È la fonte di energia che utilizza il moto dell’aria che lambisce la superficie terrestre; non sono stati ad oggi sviluppati sistemi in grado di utilizzare i forti venti che caratterizzano gli strati più alti della troposfera.
I flussi d’aria, innescati dalla differenza di pressione esistente tra due luoghi geografici, mette in movimento una struttura girante formata da una o più pale. La sua rotazione può essere collegata:

• a macchinari in grado di svolgere lavorazioni, come accade nei mulini a vento;
• azionare una dinamo o un alternatore per la produzione di energia elettrica, come avviene nelle centrali eoliche.

Sono disponibili anche piccoli sistemi di produzione di energia elettrica, detti microeolici in grado di fornire moderate quantità utilizzando flussi d’aria non particolarmente veloci, adatti ad applicazioni domestiche o al campeggio.

L’energia eolica è considerata una fonte rinnovabile in quanto utilizza l’energia cinetica dovuta al movimento dell’acqua per effetto della differenza di pressione.

Energia marina

È la fonte di energia che utilizza il moto dell’acqua del mare, ed in particolare:

• il movimento verticale dovuto alle maree;
• il movimento orizzontale sotto il pelo dell’acqua dovuto alle correnti marine (tidal stream energy';
• il movimento alternato dovuto al moto ondoso (wave energy).

Allo stato attuale la tecnologia disponibile non ha ancora permesso l’uso su vasta scala di questa fonte di energia cinetica^[6]; la spinta verso un suo utilizzo è tanto maggiore in quanto quella marina è una fonte rinnovabile in quanto sfrutta il movimento delle masse d’acqua che avviene naturalmente, senza consumo di risorse.

Energia geotermica

È la fonte di energia che utilizza le alte temperature che si trovano nel sottosuolo profondo, o che affiorano nelle parti più superficiali a causa dell’attività vulcanica (magma), della risalita di acque riscaldate (acque termali o dal flusso di vapore (geyser).
Oltre ad impiegare direttamente i fluidi che naturalmente si portano in superficie, alcuni sistemi geotermici portano un fluido termovettore (di solito acqua) in profondità attraverso sistemi di tubi; qui avviene uno scambio termico (il fluido si scalda), ed in tali condizioni viene riportato in superficie ed immesso in un secondo impianto che ne utilizza il calore.

L’energia geotermica è considerata una fonte rinnovabile in quanto utilizza l’energia termica presente all’interno della Terra.

Energia chimica

È la fonte di energia che utilizza il calore liberato durante alcune trasformazioni chimiche, in special modo quelle che rientrano nella combustione, dovute alla modifica dei legami chimici all’interno di un materiale utilizzato come combustibile.
La scomposizione delle sostanze nutritive e il conseguente rilascio di energia è uno dei meccanismi sostanziali dell’attività metabolica degli esseri viventi, ed è quindi la fonte energetica fondamentale della vita sulla Terra.
L’uso del fuoco, risalente al paleolitico inferiore ad opera dell’homo erectus, è la forma più antica di impiego di energia da parte del genere umano, se si esclude il beneficio tratto in modo “involontario” dall’irradiazione solare. Il materiale impiegato è stato prima il legno e successivamente il carbone di legno, in grado di sviluppare temperature più elevate, rendendo possibile la realizzazione di manufatti in terracotta e la lavorazione dei metalli, tappe fondamentali nello sviluppo tecnologico dell’homo sapiens.
Oggi la combustione viene impiegata allo scopo di generare energia termica nelle caldaie nei camini, nelle stufe e nei forni, energia meccanica nei motori a combustione (a scoppio e, nel passato, nei motori a vapore), ed energia elettrica nelle centrali termoelettriche. I combustibili sono:

• il legno, sia naturale che trattato (come nel pellet),
• il carbone di legno o il carbon fossile,
• gli idrocarburi (solitamente ricavati dal frazionamento del petrolio),
• la carta ed i suoi affini,
• i rifiuti in genere avviati alla termovalorizzazione.

Ad esclusione di quest’ultima, tutte le altre voci in elenco sono risorse o prodotti derivati da risorse che richiedono tempi lungi, se non lunghissimi, di rigenerazione; inoltre la combustione libera in atmosfera grandi quantità di anidride carbonica responsabile dell’effetto serra, fumi e ceneri volatili il cui particolato può essere dannoso all’apparato respiratorio di uomini ed animali. Per questi motivi, attualmente l’impiego di energia chimica liberata dalla combustione è sconsigliato in quanto le fonti non sono facilmente rinnovabili e l’inquinamento dell’aria costituisce un serio problema, soprattutto nelle zone densamente abitate.

Voci correlate

• Materiale
• Minerale
• Risorsa
• Risorse animali
• Risorse idriche
• Risorse minerali
• Risorse vegetali

Note

1. ↑ Voce Risorsa dell’Enciclopedia online Treccani.
2. ↑ Voce regno dell’Enciclopedia online Treccani.
3. ↑ Vedi voce tessuto biologico dell’Enciclopedia online Treccani.
4. ↑ Non a caso, la branca della chimica che si occupa di studiare tali composti nel passato era detta organica.
5. ↑ Voce petrolio dell’Enciclopedia online Treccani.
6. ↑ Vedi Energia marina sul sito Enel.