I paesi in via di sviluppo stanno progettando di espandere drasticamente la produzione di energia idroelettrica nel loro disperato bisogno di elettricità e irrigazione. È anche una decisione strategica per utilizzare le proprie risorse. Secondo solo all’energia nucleare nel fornire una produzione di base affidabile a lungo termine e a basse emissioni di carbonio, l’idroelettrico è un modo eccellente per aumentare la produzione di energia senza ipotecare il futuro del tuo paese alle forniture di combustibili fossili di un altro paese.
Oltre seicento dighe idroelettriche sono attualmente in costruzione e oltre 3.000 sono previste per il prossimo futuro. La maggior parte di questi siti sono in Asia e in America Latina (Vox.com). Questo raddoppierebbe la quantità di energia idroelettrica nel mondo (vedi figura sotto).
Questa quantità di energia idroelettrica richiederà circa 3.000 miliardi di dollari di investimenti e produrrà circa 60.000 miliardi di kWh di elettricità entro la metà del secolo. Fornirebbe acqua per l’irrigazione e sufficiente energia per sollevare quasi un miliardo di persone dalla povertà. E tutta questa energia idroelettrica eviterebbe che 50 miliardi di tonnellate di emissioni di carbonio entrino nell’atmosfera.
A chi non piacerebbe?
I paesi in via di sviluppo stanno progettando di espandere drasticamente la produzione di energia idroelettrica nel loro… disperato bisogno di elettricità e irrigazione, e come decisione strategica di usare le proprie risorse per fornire una produzione di base affidabile e a basso contenuto di carbonio. Ma ci sono costi nascosti per il pianeta e per il sostentamento di molti dei suoi cittadini che devono essere mitigati. O ci aspettano altre conseguenze indesiderate. Qui si vede la diga McNary lungo il fiume Columbia al confine tra Washington e Oregon. Fonte: DOE EERE
Ma c’è un altro lato di questa storia. Una drammatica espansione dell’idroelettrico, specialmente nelle regioni tropicali dove si trovano molti di questi paesi in via di sviluppo, influenzerà drammaticamente anche gli ecosistemi fluviali. Ci sono anche domande sugli aspetti a basso contenuto di carbonio dell’energia idroelettrica, anche se sono esagerate.
La ricerca di energia a basso costo potrebbe danneggiare la maggior parte dei fiumi importanti di questo pianeta.
Le dighe idroelettriche possono danneggiare le specie di pesci di fiume, la maggior parte delle quali sono già in pericolo o a rischio. Infatti, i pesci d’acqua dolce sono uno dei gruppi di vertebrati più in pericolo sulla Terra. La perdita di questi pesci, anche a livello locale, può danneggiare le società e le economie che dipendono dal fiume. Poiché la maggior parte di queste società sono anche povere e stanno vivendo una rapida crescita della popolazione, questo diventa un doppio problema.
In alto: Oltre seicento grandi dighe idroelettriche sono attualmente in costruzione (punti blu – 17%)… e oltre 3.000 sono previste per il prossimo futuro (punti rossi – 83%), soprattutto in Asia e America Latina. Una tale crescita nell’idroelettrico fornirebbe acqua per l’irrigazione ed energia sufficiente per sollevare quasi un miliardo di persone dalla povertà estrema ed eviterebbe 50 miliardi di tonnellate di emissioni di carbonio entro la metà del secolo. Si noti che nessuno è previsto negli Stati Uniti o in Europa occidentale, dove si trovano ora la maggior parte degli impianti esistenti. In basso: Dighe idroelettriche esistenti. Fonte: Christiane Zarfl et al, Aquatic Sciences (DOI: 10.1007/s00027-014-0377-0)
Durante l’avvicinamento iniziale dei pesci a una diga idroelettrica, la pressione aumenta nell’acqua sempre più profonda dietro la diga. I pesci entrano poi in un tubo di pescaggio o nuotano sotto una porta, dove c’è una rapida decompressione e un’ondata d’acqua. La velocità spesso supera la velocità alla quale i pesci possono mantenere il controllo del loro nuoto, gettandoli in giro e sbattendoli contro oggetti, pareti o altri pesci. Vengono sbattuti mentre vengono trascinati attraverso il sistema.
Finalmente, il pesce entra nel fiume a valle della diga dove i forti vortici e il violento mescolamento di acque diverse causano sollecitazioni di taglio che possono strappare squame e pinne o causare la morte.
Il danno fisico risultante dai rapidi cambiamenti di pressione è definito trauma barometrico, o barotrauma (vedi figura del barotrauma sotto). La rapida decompressione può tirare fuori organi interni come l’intestino, l’esofago, lo stomaco e la vescica natatoria. Gli occhi possono saltare fuori.
Pensate al barotrauma di Arnold Schwarzenegger alla fine di Total Recall, quando viene gettato sulla superficie marziana per morire di decompressione nella sua sottile atmosfera.
Le lesioni subite dai pesci che passano le dighe idroelettriche includono l’essere sbattuti contro gli oggetti nelle… acque violente e il barotrauma – danni indotti dalla pressione come l’estrazione di parte delle interiora del pesce, visti qui come emboli (bolle) nell’occhio di un giovane salmone Chinook mentre i suoi occhi saltano fuori. Quando viene rapidamente decompresso, la vescica natatoria del pesce, usata per mantenere il galleggiamento, può rompersi e il gas può entrare negli organi, nei tessuti e in questo caso nell’occhio. Credit: PNNL Ecology Group
La gravità di questi effetti nocivi è decisa da:
– la prevalenza operativa o la differenza di elevazione nelle acque davanti e dietro la diga
– la progettazione dell’impianto
– l’idrologia del sito
– la tolleranza individuale di ogni specie di pesce
La conoscenza di questi effetti dovrebbe permetterci di progettare dighe idroelettriche migliori per i pesci. Questo argomento è ora seriamente studiato.
Richard Brown e collaboratori al Pacific Northwest National Laboratory stanno studiando da vicino il barotrauma. Brown nota che le vesciche natatorie sono un organo bersaglio particolarmente comune, poiché contengono molta aria. E la maggior parte dei pesci hanno vesciche natatorie. Due delle poche eccezioni sono le lamprede e la rana pescatrice.
Specie come i salmoni hanno un singolo episodio riproduttivo nel fiume prima della morte. Quindi l’unico stadio di vita che può essere influenzato dal passaggio a valle è il novellame di salmone. Altri pesci, come la trota, passano attraverso le turbine più di una volta mentre migrano indietro verso l’oceano dopo la deposizione delle uova e si muovono avanti e indietro all’interno del fiume.
Un altro problema, secondo Brown et al, 2014, coinvolge i grandi fiumi alluvionali nel Sud-Est asiatico, Sud America e Australia, dove la deriva di uova e larve è una parte comune della vita di molti pesci e aumenta la probabilità di incontrare le dighe. Anche in Nord America, uova di walleye e storione, larve e piccoli giovani possono andare alla deriva per lunghe distanze e la loro fragilità li rende altamente suscettibili al barotrauma.
“Comprendere l’ecologia e i tempi della deriva larvale, così come il momento del primo gonfiaggio della vescica natatoria nella vita di un pesce, sarà fondamentale per capire la loro suscettibilità al barotrauma.”
Conoscere l’idraulica delle dighe e la biologia, i cicli di vita e lo sviluppo dei giovani pesci, consentirà una migliore progettazione delle dighe idroelettriche. Le turbine possono essere modificate per evitare rapidi e grandi cambiamenti di pressione. Questo aiuterà anche a ridurre l’usura delle turbine stesse. Percorsi alternativi attraverso il sistema da parte dei pesci, senza deviare molta acqua, permetteranno ai pesci di sopravvivere meglio a questa sfida.
Ma le opzioni di mitigazione sono costose. E non si sa se i paesi in via di sviluppo possono permettersele o sceglieranno di attuarle. Lungo il nostro fiume Columbia qui nel nord-ovest del Pacifico, più di 7 miliardi di dollari sono stati spesi dal 1950 negli sforzi per salvare le specie di salmone attraverso il miglioramento degli stock, la costruzione di passaggi per i pesci come scale o gradini, lo screening delle deviazioni di irrigazione, la riabilitazione dell’habitat e la fornitura del passaggio a valle. Anche così, ci affidiamo ancora alla produzione in incubatoio lungo il fiume per salvare queste specie dall’estinzione.
Tuttavia, le soluzioni attuali negli Stati Uniti sono state sviluppate in gran parte per il salmone, e potrebbero non trasferirsi bene alle varie specie d’acqua dolce in luoghi diversi del mondo.
Le dighe nelle regioni tropicali presentano una sfida diversa rispetto alle zone temperate. I pesci di molti fiumi alluvionali tropicali sono adattati agli straordinari cambiamenti tra la stagione umida e quella secca. La riproduzione e la crescita sono ottimizzate durante la stagione umida, quando enormi flussi d’acqua generano un habitat per la deposizione delle uova, la nursery e l’alimentazione sia per i pesci adulti che per quelli giovani.
Durante la stagione secca, il completo prosciugamento o la generazione di una serie di piscine di rifugio rende difficile trovare un habitat sopravvivibile. In entrambi i casi, un’alta connettività degli habitat è critica per permettere il libero movimento dei pesci all’interno e tra gli habitat fluviali e di pianura alluvionale.
È facile immaginare la difficoltà di progettare una diga idroelettrica in questi ecosistemi che possa preservare le corrette condizioni stagionali di bagnato e asciutto e operare permettendo il libero movimento tra i diversi habitat.
Pertanto, è essenziale che noi del mondo sviluppato aiutiamo ad educare quei governi che vogliono costruire dighe idroelettriche e fornire nuovi progetti che rispettino i pesci che, se adottati, sarebbero accompagnati da incentivi economici da parte della Banca Mondiale e delle Nazioni Unite.
Se il mondo deve raddoppiare la sua produzione idroelettrica, dobbiamo renderla sicura. E possiamo farlo.
Altrimenti, i costi per il pianeta e i suoi abitanti potrebbero essere più grandi di quanto possiamo permetterci.
Nota postuma: un articolo pubblicato proprio oggi sull’American Institute of Physics’ Review of Scientific Instruments, descrive un pesce sintetico, il Sensor Fish, che è un piccolo dispositivo tubolare pieno di sensori che analizzano le sollecitazioni fisiche che i pesci sperimentano durante questa sfida attraverso le dighe idroelettriche e fornirà dati essenziali per la progettazione di dighe più rispettose dei pesci.