Il gruppo di esperti scientifici sull'energia della Commissione per la salute e l'ambiente dell'OMS (1992a) ha ritenuto che quattro questioni relative all'energia fossero di massima preoccupazione immediata e/o futura per la salute ambientale:
- esposizione ad agenti nocivi nel corso dell'utilizzo domestico di biomasse e carbone
- esposizione derivante dall'inquinamento atmosferico urbano in numerose grandi città del mondo
- i possibili impatti sulla salute dei cambiamenti climatici
- incidenti gravi con impatti ambientali sulla salute della popolazione.
La valutazione quantitativa dei rischi per la salute derivanti da diversi sistemi energetici richiede una valutazione a livello di sistema contro tutti i fasi di un ciclo del combustibile, che iniziano con l'estrazione delle risorse grezze e si concludono con il consumo finale di energia. Per effettuare confronti intertecnologici validi, i metodi, i dati e le richieste di utilizzo finale devono essere simili e specificati. Nel quantificare gli effetti delle richieste degli utenti finali, devono essere valutate le differenze nelle efficienze di conversione dei dispositivi specifici per l'energia e il combustibile in energia utile.
La valutazione comparativa si basa sull'idea del sistema energetico di riferimento (RES), che descrive i cicli del combustibile passo dopo passo, dall'estrazione alla lavorazione, alla combustione e allo smaltimento finale dei rifiuti. Il RES fornisce un quadro comune e semplice per definire i flussi di energia ei relativi dati utilizzati per la valutazione del rischio. Un RES (figura 1) è una rappresentazione in rete dei componenti principali di un sistema energetico per un dato anno, specificando il consumo di risorse, il trasporto di combustibile, i processi di conversione e gli usi finali, incorporando così in modo compatto le caratteristiche salienti del sistema energetico fornendo al contempo un quadro per la valutazione dei principali effetti sulle risorse, sull'ambiente, sulla salute e sull'economia che possono derivare da nuove tecnologie o politiche.
Figura 1. Sistema energetico di riferimento, anno 1979
Sulla base dei loro rischi per la salute, le tecnologie energetiche possono essere classificate in tre gruppi:
- I gruppo combustibili è caratterizzato dall'uso di grandi quantità di combustibili fossili o biomasse - carbone, petrolio, gas naturale, legno e così via - la cui raccolta, lavorazione e trasporto hanno un alto tasso di incidenti che domina i rischi professionali e la cui combustione produce grandi quantità di inquinamento atmosferico e rifiuti solidi che dominano i rischi pubblici.
- I gruppo rinnovabile è caratterizzata dall'utilizzo di risorse rinnovabili diffuse a bassa densità energetica - sole, vento, acqua - disponibili in enormi quantità a costo zero, ma la cui captazione richiede vasti spazi e la costruzione di costose strutture in grado di “concentrarle” in utili le forme. I rischi professionali sono elevati e dominati dalla costruzione delle strutture. I rischi pubblici sono bassi, per lo più limitati a incidenti a bassa probabilità, come cedimenti di dighe, guasti alle attrezzature e incendi.
- I gruppo nucleare comprende le tecnologie di fissione nucleare, caratterizzate da densità energetiche estremamente elevate nel combustibile trattato, con corrispondenti basse quantità di combustibile e rifiuti da trattare, ma con basse concentrazioni nella crosta terrestre, che richiedono un grande sforzo di estrazione o raccolta. I rischi professionali sono, quindi, relativamente elevati e dominati dagli incidenti minerari e di lavorazione. I rischi pubblici sono piccoli e dominati dalle operazioni di routine dei reattori. Particolare attenzione deve essere prestata ai timori del pubblico sui rischi derivanti dall'esposizione alle radiazioni delle tecnologie nucleari, timori che sono relativamente elevati per unità di rischio per la salute.
Gli effetti significativi sulla salute delle tecnologie per la generazione di energia elettrica sono riportati nella tabella 1, nella tabella 2 e nella tabella 3.
Tabella 1. Effetti significativi sulla salute delle tecnologie per la generazione di elettricità - gruppo combustibili
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Tecnologia |
Professionale |
Effetti sulla salute pubblica |
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Carbone |
Malattia polmonare nera |
Effetti sulla salute dell'inquinamento atmosferico |
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Olio |
Traumi da incidenti di perforazione |
Effetti sulla salute dell'inquinamento atmosferico |
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Olio di scisto |
Malattia polmonare marrone |
Cancro da esposizione a |
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Gas naturale |
Traumi da incidenti di perforazione |
Effetti sulla salute dell'inquinamento atmosferico |
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Sabbie bituminose |
Traumi da incidenti minerari |
Effetti sulla salute dell'inquinamento atmosferico |
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Biomassa* |
Trauma da incidenti durante |
Effetti sulla salute dell'inquinamento atmosferico |
* Come fonte di energia, solitamente considerata rinnovabile.
Tabella 2. Effetti significativi sulla salute delle tecnologie per la generazione di energia elettrica - gruppo rinnovabili
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Tecnologia |
Professionale |
Effetti sulla salute pubblica |
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Geotermico |
Esposizione a gas tossici - |
Malattia da esposizione a sostanze tossiche |
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Energia idroelettrica, |
Trauma da costruzione |
Traumi da cedimenti della diga |
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fotovoltaico |
Esposizione a materiali tossici |
Esposizione a materiali tossici |
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Vento |
Trauma da incidenti durante |
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Solare termico |
Trauma da incidenti durante |
Tabella 3. Effetti significativi sulla salute delle tecnologie per la generazione di energia elettrica - gruppo nucleare
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Tecnologia |
Professionale |
Effetti sulla salute pubblica |
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scissione |
Cancro da esposizione a radiazioni
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Cancro da esposizione a radiazioni
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Gli studi sugli effetti sulla salute della combustione del legno negli Stati Uniti, come le analisi di altre fonti energetiche, si basavano sugli effetti sulla salute della fornitura di una quantità unitaria di energia, cioè quella necessaria per riscaldare un milione di anni di abitazione. Questo è 6 × 107 Calore GJ, o 8.8 × 107 Immissione di legna GJ al 69% di efficienza. Gli effetti sulla salute sono stati stimati nelle fasi di raccolta, trasporto e combustione. Le alternative al petrolio e al carbone sono state ridimensionate da lavori precedenti (vedi figura 2). Le incertezze nella raccolta sono ± un fattore di ~2, quelle negli incendi domestici ± un fattore di ~3 e quelle nell'inquinamento atmosferico ± un fattore maggiore di 10. Se i pericoli dell'elettricità nucleare fossero tracciati sulla stessa scala, il totale il rischio sarebbe circa la metà di quello dell'estrazione mineraria per l'estrazione del carbone.
Figura 2. Effetti sulla salute per unità di quantità di energia
Un modo conveniente per aiutare a comprendere il rischio è ridimensionarlo a una singola persona che fornisce legname a un'abitazione per 40 anni (figura 3). Ciò si traduce in un rischio totale di morte di ~ 1.6 x 10-3 (vale a dire, ~ 0.2%). Questo può essere confrontato con il rischio di morte in un incidente automobilistico negli Stati Uniti nello stesso periodo, ~ 9.3 x 10-3 (vale a dire, ~ 1%), che è cinque volte maggiore. La combustione del legno presenta rischi che sono dello stesso ordine delle tecnologie di riscaldamento più convenzionali. Entrambi sono ben al di sotto del rischio complessivo di altre attività comuni e molti aspetti del rischio sono chiaramente suscettibili di misure preventive.
Figura 3. Rischio, per una singola persona, di morte dovuto all'approvvigionamento di un'abitazione con legna da ardere per 40 anni
Si possono fare i seguenti confronti per i rischi per la salute:
- Rischio professionale acuto. Per il ciclo del carbone, il rischio occupazionale è nettamente superiore a quello associato a petrolio e gas; è circa uguale a quello associato ai sistemi di energia rinnovabile, quando la loro costruzione è inclusa nella valutazione, ed è circa 8-10 volte superiore ai rischi corrispondenti per il nucleare. I futuri progressi tecnologici nelle fonti rinnovabili di energia solare ed eolica possono comportare una significativa riduzione del rischio professionale acuto associato a questi sistemi. La produzione di energia idroelettrica comporta un rischio professionale acuto relativamente elevato.
- Rischio professionale tardivo. Gli incidenti mortali tardivi si verificano principalmente nell'estrazione di carbone e uranio e hanno all'incirca le stesse dimensioni. L'estrazione sotterranea di carbone, tuttavia, sembra essere più pericolosa dell'estrazione sotterranea di uranio (calcolo sulla base di un'unità normalizzata di elettricità generata). L'uso del carbone estratto in superficie, d'altra parte, porta in totale a un minor numero di vittime tardive rispetto all'uso dell'energia nucleare.
- Rischio pubblico acuto. Questi rischi, per lo più dovuti a incidenti di trasporto, dipendono fortemente dalla distanza percorsa e dal modo di trasporto. Il rischio del nucleare è 10-100 volte inferiore a quello di tutte le altre opzioni, soprattutto a causa della quantità relativamente bassa di materiali da trasportare. Il ciclo del carbone ha il più alto rischio pubblico acuto a causa del grande trasporto di materiale usando lo stesso ragionamento.
- Rischio pubblico tardivo. Ci sono grandi incertezze associate ai rischi pubblici tardivi associati a tutte le fonti energetiche. I rischi pubblici tardivi per il nucleare e il gas naturale sono pressoché uguali e almeno dieci volte inferiori a quelli associati al carbone e al petrolio. Si prevede che gli sviluppi futuri porteranno a riduzioni significative dei rischi pubblici tardivi per le energie rinnovabili.
Chiaramente, gli effetti sulla salute delle diverse fonti energetiche dipendono dalla quantità e dal tipo di energia consumata. Questi variano notevolmente geograficamente. La legna da ardere è il quarto maggior contributo all'approvvigionamento energetico mondiale, dopo petrolio, carbone e gas naturale. Quasi la metà della popolazione mondiale, in particolare quella che vive nelle aree rurali e urbane dei paesi in via di sviluppo, ne dipende per cucinare e riscaldarsi (legno o suoi derivati, carbone di legna o, in mancanza di uno di questi, da residui agricoli o letame). La legna da ardere costituisce più della metà del consumo mondiale di legno, raggiungendo l'86% nei paesi in via di sviluppo e il 91% in Africa.
Nel considerare fonti di energia nuove e rinnovabili come l'energia solare, l'energia eolica e i combustibili alcolici, l'idea di un "ciclo del combustibile" deve comprendere industrie come il solare fotovoltaico, dove praticamente nessun rischio è connesso al funzionamento del dispositivo ma un sostanziale quantità, spesso ignorata, può essere coinvolta nella sua fabbricazione.
Sono stati fatti tentativi per affrontare questa difficoltà ampliando il concetto di ciclo del combustibile per includere tutte le fasi nello sviluppo di un sistema energetico, incluso, ad esempio, il calcestruzzo che entra nell'impianto che produce il vetro per il collettore solare. Il problema della completezza è stato affrontato osservando che l'analisi a ritroso delle fasi di lavorazione equivale a un insieme di equazioni simultanee la cui soluzione, se lineare, è esprimibile come matrice di valori. Tale approccio è familiare agli economisti come analisi input-output; e i numeri appropriati, che mostrano quanto ogni attività economica attinge dalle altre, sono già stati ricavati, anche se per categorie aggregate che potrebbero non corrispondere esattamente alle fasi di produzione si desidera esaminare per misurare i danni alla salute.
Nessun singolo metodo di analisi comparativa dei rischi nel settore energetico è di per sé pienamente soddisfacente. Ognuno ha vantaggi e limiti; ognuno fornisce un diverso tipo di informazioni. Dato il livello di incertezza delle analisi dei rischi per la salute, i risultati di tutti i metodi dovrebbero essere esaminati per fornire un quadro il più dettagliato possibile e una comprensione più completa dell'entità delle incertezze associate.