Un mondo sostenibile deve garantire energia abbondante, pulita e accessibile per tutti. E’ la più antica sfida che affrontano tutti gli esseri viventi.

Immaginiamo di svegliarci in un mondo senza energia. Non c’è luce, non c’è calore, non c’è vita:  non c’è nulla. Ogni essere vivente, dai batteri alle balene, deve la sua esistenza a una singola, inalienabile necessità: la capacità di catturare e utilizzare l’energia che lo circonda. Questa capacità è alla base di ogni forma di vita che conosciamo, da miliardi di anni, in un ciclo che ha modellato la storia del nostro pianeta e che continuerà a farlo.

L’origine della vita: i pionieri del pianeta

Il nostro viaggio inizia circa 3,8 miliardi di anni fa, quando la Terra era un posto decisamente inospitale: l’atmosfera era densa di gas tossici e il pianeta era soggetto a continui bombardamenti di meteoriti. Eppure, in questo ambiente ostile, sono emersi i primi organismi viventi costituiti da cellule semplicissime.

Questi esseri primordiali avevano già capito una cosa fondamentale: per sopravvivere, dovevano essere in grado di raccogliere energia dall’ambiente. Come? Assorbendo azoto e altre sostanze nutritive dall’acqua e poi dal terreno; trasformandole in molecole semplici che servivano per alimentare il loro metabolismo e costruire i propri corpi.

Questi organismi monocellulari, noti come procarioti, si trovavano sul gradino più basso della scala evolutiva, ma furono i pionieri della vita sulla Terra. Alcuni di essi svilupparono la capacità di fissare il carbonio, creando le prime forme di fotosintesi, sebbene in una versione molto primitiva rispetto a quella che conosciamo oggi. Questi organismi primitivi prepararono il terreno (letteralmente!) per forme di vita più avanzate, creando una base energetica su cui poggiare il futuro della vita sul nostro pianeta.

La rivoluzione della fotosintesi: energia solare per tutti

Circa 2,5 miliardi di anni fa, accadde qualcosa di straordinario: un gruppo di microrganismi, i cianobatteri, perfezionò la capacità di sfruttare l’energia del Sole per produrre energia chimica. Era nata la fotosintesi. Questo processo permetteva di catturare l’energia solare e di utilizzarla per convertire l’anidride carbonica e l’acqua in glucosio, una molecola ricca di energia, rilasciando ossigeno come sottoprodotto. La fotosintesi rivoluzionò la vita sulla Terra, trasformando questi umili microrganismi in autentiche centrali energetiche.

Grazie alla fotosintesi, l’ossigeno di scarto iniziò ad accumularsi nell’atmosfera terrestre, creando le condizioni per lo sviluppo di forme di vita più complesse. Questo gas, che oggi rappresenta un quinto dell’aria che respiriamo, era allora un elemento tossico per molti organismi anaerobi (quelli che non utilizzano ossigeno per vivere) che furono in gran parte spazzati via dalla sua crescente concentrazione. Ma per altre forme di vita, l’ossigeno rappresentò una nuova opportunità: nacque la respirazione aerobia, un processo che permette di estrarre molta più energia dalle molecole di glucosio rispetto ai processi anaerobi precedenti.

I vegetali, discendenti di questi cianobatteri fotosintetici, divennero i grandi produttori di energia del pianeta. Con il tempo, le alghe colonizzarono i mari; poi le piante iniziarono a coprire le terre emerse, trasformando il paesaggio terrestre e rendendo possibile lo sviluppo di nuovi ecosistemi.

Gli erbivori: i primi consumatori vegan

Con l’abbondanza di energia chimica immagazzinata nelle piante, emerse una nuova categoria di organismi: gli erbivori. Questi animali, che variavano dalle piccole creature marine ai giganteschi dinosauri erbivori, impararono a nutrirsi delle piante per ottenere l’energia necessaria per crescere, muoversi e riprodursi. Questa energia, infatti, dopo giorni o anni di duro lavoro, era già stata concentrata dalle piante in gustosi steli, foglie e nei primi gustosi frutti. Leccornie da divorare in un solo boccone invece di stare a prendere il Sole tutto il giorno, come fanno i vegetali.

Gli erbivori svolgono un ruolo cruciale nella catena alimentare. Essi trasformano l’energia chimica immagazzinata nelle piante in tessuto animale, rendendo questa energia ancora più concentrata e … disponibile per altri organismi.

Senza erbivori, l’energia solare catturata dalle piante rimarrebbe intrappolata nella biomassa vegetale, inaccessibile a gran parte degli altri esseri viventi. Pensiamo ai grandi brucatori delle savane africane, come gli elefanti, che trasformano enormi quantità di piante in energia animale, alimentando interi ecosistemi.

I carnivori: ma mangiare carne è meglio

Mentre gli erbivori prosperavano, un altro ordine di organismi stava affinando una diversa strategia di sopravvivenza: la predazione. I carnivori, dal punto di vista energetico, rappresentano il culmine della catena alimentare. Essi si nutrono di erbivori (e talvolta di altri carnivori), ottenendo l’energia necessaria per vivere non direttamente dalle piante, ma attraverso l’ingestione di altri animali dove la trovano ancora più concentrata e disponibile. Ovviamente, le prede non sono mai d’accordo e cercano di difendere il patrimonio energetico accumulato nel proprio corpo scappando o anche contrattaccando chi cerca di … derubarli o, meglio, di divorarli.

La comparsa dei carnivori segnò un altro passo fondamentale nell’evoluzione della vita sulla Terra. L’energia, originariamente catturata dal Sole e trasformata dalle piante, passava ora attraverso più livelli – i cosiddetti livelli trofici – aumentando la complessità e l’interdipendenza degli ecosistemi.

I carnivori, con il loro ruolo di predatori, contribuirono a mantenere in equilibrio le popolazioni di erbivori, impedendo che questi ultimi esaurissero le risorse vegetali e garantendo la sostenibilità degli ecosistemi.

Un esempio di questo equilibrio è la gestione dei lupi nel parco nazionale di Yellowstone. Dopo la loro reintroduzione negli anni ’90, i branchi di lupi hanno ridotto le popolazioni di cervi, che stavano devastando la vegetazione del parco. Con meno cervi, le piante hanno potuto riprendersi, portando a una cascata di effetti benefici per l’intero ecosistema, inclusa l’aumentata biodiversità. In Italia, problemi fra gli enti preposti hanno impedito di adottare la stessa strategia, ma l’inclusione del lupo fra le specie protette nell’Unione Europea ha permesso ai branchi di ricolonizzare lentamente Alpi e Appennini.

Dalla natura alle tecnologie: l’umanità e la cattura dell’energia

Mentre le altre specie viventi affinavano i loro meccanismi per catturare e trasferire energia, anche gli esseri umani, parte integrante di questo ciclo anche se ultimi arrivati, hanno cercato modi per dominare e sfruttare l’energia a loro vantaggio. Questa spinta alla sopravvivenza ci ha portato a scoprire il fuoco, probabilmente la prima grande rivoluzione energetica nella storia dell’umanità. Il fuoco non solo ci ha permesso di cucinare il cibo, rendendolo più digeribile e sicuro, ma ha anche fornito calore e protezione contro i predatori. Inoltre, il fuoco è stato essenziale per l’espansione degli umani in ambienti più freddi, estendendo il loro dominio su gran parte del pianeta.

Con il passare dei millenni, abbiamo sviluppato tecnologie sempre più sofisticate per sfruttare le risorse energetiche naturali. Seimila anni fa, ad esempio, gli antichi egizi utilizzavano l’energia cinetica dei fiumi per muovere mulini ad acqua; mentre i romani perfezionarono queste tecniche per l’irrigazione e la produzione agricola su larga scala. Le prime tecnologie idrauliche rappresentavano una tappa fondamentale: l’umanità stava imparando a catturare l’energia non solo per soddisfare i bisogni immediati, ma anche per sostenere una crescente complessità sociale ed economica.

Nel Rinascimento, inventori come Leonardo da Vinci contribuirono a immaginare nuovi modi per sfruttare l’energia. Leonardo progettò macchine che avrebbero potuto trasformare l’energia del vento, dell’acqua e persino della forza muscolare in movimento utile, aprendo la strada all’era delle invenzioni meccaniche. Anche se molte delle sue invenzioni rimasero solo su carta, il suo lavoro teorico ispirò generazioni di inventori e ingegneri.

La rivoluzione industriale: l’energia fossile

Con l’avvento della Rivoluzione Industriale, l’umanità fece un balzo nella capacità di sfruttare l’energia. Le scoperte nel campo della termodinamica permisero di costruire macchine a vapore, che utilizzavano il calore prodotto dalla combustione del carbone per generare movimento. Questo portò alla nascita delle prime industrie, alimentando una crescita economica senza precedenti e cambiando per sempre il volto delle società umane.

Il carbone, seguito dal petrolio e dal gas naturale, divenne la principale fonte di energia per il mondo moderno. Questi combustibili fossili sono essenzialmente energia solare immagazzinata in forma chimica da organismi viventi nel corso di centinaia di milioni di anni. La loro combustione rilascia velocemente questa energia accumulatasi nel tempo, permettendo di alimentare di tutto: dalle automobili agli aerei, dalle centrali elettriche agli impianti industriali.

Ma sappiamo bene che l’uso massiccio di combustibili fossili ha anche portato a gravi problemi ambientali, come l’inquinamento atmosferico e il cambiamento climatico. Oggi, siamo più che mai consapevoli della necessità di trovare fonti di energia più sostenibili per preservare il nostro pianeta.

Le energie rinnovabili: un ritorno alla natura

In risposta a queste sfide, l’umanità sta ora rivolgendo la propria attenzione a fonti energetiche rinnovabili, che imitano i processi naturali per catturare l’energia in modo sostenibile. I pannelli fotovoltaici, ad esempio, sfruttano direttamente l’energia del Sole, proprio come fanno le piante con la fotosintesi, per generare elettricità. Gli impianti eolici trasformano l’energia cinetica del vento in energia elettrica, mentre le centrali idroelettriche catturano l’energia prodotta dal movimento dell’acqua.

Anche l’energia nucleare, pur essendo una tecnologia complessa e controversa, offre una fonte energetica a basse emissioni di carbonio, con il potenziale di fornire grandi quantità di energia senza gli stessi impatti ambientali negativi dei combustibili fossili tradizionali. Tuttavia, come abbiamo imparato dalla natura, ogni forma di energia ha i suoi pro e contro, e la chiave del futuro consisterà nel trovare un equilibrio tra le diverse fonti energetiche.

Un futuro energetico sostenibile

La capacità di catturare e utilizzare l’energia è stata la forza motrice dell’evoluzione della vita sulla Terra e continua a essere cruciale per il nostro futuro. Oggi l’umanità deve affrontare la sfida di sviluppare, utilizzare e distribuire l’energia in modo razionale per noi, per il pianeta e per il futuro. Gli obiettivi di sviluppo fissati da Agenda 2030 richiedono un’innovazione continua, che si basi sull’esperienza del passato e su nuove scoperte nel campo delle tecnologie energetiche.

In definitiva, il nostro successo come specie dipenderà dalla nostra capacità di imparare dalle lezioni della natura e di applicare queste conoscenze per garantire un futuro in cui l’energia sia abbondante, pulita e accessibile per tutti. La natura ci ha mostrato la strada: ora sta a noi continuare a seguire questo percorso, usando la scienza e la tecnologia per costruire un mondo migliore.