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By eugenio saraceno, 2012/07/26

In un precedente articolo ho fornito una lettura su eroei e redistribuzione rimandando ripetutamente ad un successivo articolo (cioè questo) i dovuti dettagli a supporto di quanto affermato.

I dati disponibili dagli studi dei paleontologi e da fonti classiche e medioevali ci dicono che nell’antichità il legame tra energia investita nelle attività produttive ed energia ottenuta sotto forma di cibo era molto ben visibile, oggi è mascherato dalle sovrastrutture economiche dei mercati energetici e dei processi produttivi ma questo non significa che possiamo trascurare le considerazioni sull’EROEI quando analizziamo l’impatto del costo dell’energia sull’economia.
Nella preistoria l’umanità visse di caccia e raccolta. Dalle ricerche sugli ultimi popoli che ancora si basano su un’economia di caccia e raccolta, come i boscimani o alcune popolazioni della Nuova Guinea si è stimato che un cacciatore esperto ottiene mediamente 10 cal di cibo per ogni cal di energia che consuma durante la caccia. Ma sembra improbabile che la fonte energetica utilizzata nella preistoria possa arrivare ad un eroei di 10. Se consideriamo alcune fonti energetiche oggi disponibili, come il solare fotovoltaico, saremmo su livelli inferiori. Più avanti calcoleremo che le grandi civiltà antiche sfruttavano fonti energetiche con eroei ancora più bassi. Alla luce delle considerazioni su eroei e redistribuzione, riportate nel precedente articolo e considerando che l’uomo preistorico visse in società a complessità sociale inferiore a quello tipico delle grandi civiltà antiche è necessario approfondire il ragionamento.. Anzitutto sarebbe da considerare la tipologia di fonte energetica utilizzata, i prodotti della caccia e raccolta sono tipicamente deperibili in brevissimo tempo in special modo nei climi tropicali; il prodotto della caccia viene abitualmente consumato immediatemente e condiviso dai gruppi familiari estesi di cacciatori/raccoglitori. E’stato osservato che i gruppi di pigmei nell’africa centrale, quando, a volte, hanno a disposizione un elefante come preda, ne consumano sul posto quanto più possibile finchè non sono sazi o la carne non deperisce, abbandonando i resti che non riescono a consumare né tantomeno a trasportare. Questo vincolo limita fortemente l’efficienza dei cacciatori/raccoglitori nel procurarsi la loro fonte di energia. Inoltre bisogna considerare che non tutti i membri del gruppo sono in grado di cacciare (es. bambini piccoli) e che non tutti i cacciatori sono così abili,ad esempio i giovani alle prime armi devono accumulare esperienza. Quindi il dato eroei=10 non è corretto nell’ambito delle tecnologie disponibili nella preistoria per la conservazione del cibo e per la peculiare struttura sociale. Se un clan nomade fosse riuscito a procurare effettivamente 10 calorie per ciascuna investita (si intende il metabolismo basale di un maschio adulto 2-3000 kcal) è probabile che la battuta di caccia venisse interrotta per consumare prima possibile il cibo quando lo si reputa essere sufficiente per tutto il gruppo. Sarebbe assurdo continuare la battuta in quanto non sarebbe possibile consumare (e trasportare!) rapidamente tutto. Dunque finchè non si è trovata una tecnica di conservazione del cibo ed una maniera di trasportarlo agevolmente l’eroei della fonte energetica disponibile alle società dedite a caccia e raccolta è stato presumibilmente pari a 1:1 o poco più per quelle società preistoriche più dedite ad attività artistiche e spirituali, le quali denotano la capacità di procurare cibo in maniera sufficientemente efficiente per avere il tempo libero da dedicare all’espressione artistica.
Il passaggio dall’economia di caccia e raccolta a quella agricola non fu immediato, vi furono popoli che praticarono entrambe le attività o che si dedicarono all’agricoltura solo nella buona stagione, praticando la caccia nomadica per il resto dell’anno e molte altre combinazioni di queste attività, ma senza approfondire tutte le casistiche vorrei mettere in evidenza che con lo sviluppo dell’agricoltura si hanno cambiamenti radicali, innanzitutto il problema trasporto passa in secondo piano. Divenendo stanziali le popolazioni coltivano i territori adiacenti all’insediamento, riducendo notevolmente le distanze di trasporto. Inoltre si privilegiano raccolti facilmente conservabili, eventualmente applicando semplici tecniche come la fermentazione. Non a caso i più importanti prodotti agricoli dell’antichità furono cereali e leguminose, conservabili con semplice essiccazione per oltre 1 anno. Tra gli ortaggi si prediligevano i bulbi di liliacea, dotati di potenti antibatterici naturali che ne favoriscono la conservazione anche se non a lungo come i cereali e con opportuni accorgimenti. Il vitto degli operai che costruirono le piramidi fu pane e aglio o cipolle, due bulbi abbastanza facili da conservare.
Col progredire delle tecniche di conservazione acquisirono importanza altri prodotti come le bevande fermentate, l’olio e i latticini (formaggi in occidente e yogurt in oriente). L’allevamento in generale consentì di avere prodotti animali senza dover inseguire le prede.
Possiamo considerare che nell’età classica si fosse raggiunto il culmine della tecnica agricola antica, per tale epoca abbiamo anche disponibilità di trattati e manuali che forniscono preziosi dati che ci consentono di effettuare alcuni calcoli indicativi dell’eroei disponibile per quelle civiltà.
Lucio Giunio Columella, proprietario terriero all’epoca di Nerone stilò un interessante trattato “De re rustica et de arboribus”. I cereali sono il carburante dell’epoca, minestre di cereali e pane sono i cibi base destinati alle masse di lavoratori o combattenti. Conviene quindi focalizzarsi su questi dati riportati da Columella:

Quantità di sementi necessarie alla coltura: 4-5 modii di grano per jugero
1 modium (o moggio)=6,6 kg
1 jugero=0,25 ha
una coppia di buoi è sufficiente per arare 30 jugeri
uno iugero produce 15-20 modii con l’impiego di 10-11 giornate di lavoro e una coppia di buoi.

Tenuto conto che nelle grandi metropoli imperiali l’annona, essenzialmente per esigenze di ordine pubblico, forniva un reddito di sussistenza pari a 40 modii di grano procapite annui ad ogni capofamiglia che fosse cittadino romano in base al numero di membri della famiglia se ne può dedurre che una tale quantità venisse considerata più che sufficiente per nutrire uno schiavo. Considerando che non tutti i lavoratori agricoli erano di condizione schiavile è lecito ipotizzare anche quantità superiori (intorno ai 50 modii, quantità che effettivamente trasformata in farina consentirebbe di fornire una pagnotta al giorno e le dovute calorie per portare avanti un lavoro pesante).
Possiamo trascurare l’apporto energetico assorbito dai buoi aratori, questi animali non venivano certo nutriti con granaglie ma con biomasse ricavate dal maggese, cioè dai campi posti in riposo biennalmente o triennalmente. L’apporto energetico degli animali da tiro nella società antica non si riflette dunque sull’eroei della fonte energetica agricola ma sulla produzione totale della stessa, dovendo limitare al 50% o al 66% del totale la superfice coltivabile ogni anno. Si vede bene che il combinato disposto tra meccanizzazione dell’agricoltura ed uso intensivo dei fertilizzanti abbia reso non necessaria la pratica della rotazione moltiplicando per due la superficie arabile e sostenendo la produttività del suolo. Considerando gli altri miglioramenti nelle tecniche colturali, la messa a coltura di territori un tempo vergini, la possibilità di raggiungere falde acquifere profonde per irrigare territori altrimenti troppo aridi,  la meccanizzazione dei trasporti e le migliorie nella conservazione del cibo è spiegabile la differenza di popolazione di un fattore 15 tra l’età antica e la presente.

Tornando all’agricoltura antica pertanto consideriamo un caso ottimo in cui:
semino 4 modii e raccolgo 25, investendo 1 moggio per nutrire la necessaria manodopera schiavile per 10 giornate lavorative
in tal caso a fronte di un investimento 5 si ottiene 25 ovvero eroei=5
Caso peggiore:
semino 5 e raccolgo 20 ,investendo 1,5 modii per remunerare braccianti di stato libero per 11 giornate
in tal caso a fronte di un investimento 6,5 si ottiene 20 ovvero eroei=3.
Possiamo in base a tali dati considerare 4 una buona approssimazione dell’eroei disponibile per la fonte agricola nell’età classica.
Passando ad analizzare l’età alto medioevale, fonti interessanti dal nostro punto di vista sono i polittici e gli inventari dei monasteri, vere e proprie aziende agricole ed artigianali i cui metodi di produzione erano certamente allo stato dell’arte poichè diretti da monaci aventi accesso al meglio del sapere del’l'epoca, da essi custodito nelle biblioteche.
L’inventario del monastero di S.Tommaso Apostolo, in Emilia, riporta che a fronte della coltivazione di 5 moggi di cereali se ne ottenevano da 14 a 19. Le modalità operative di coltivazione non erano inferiori a quelle applicate in età romana, quindi valgono le considerazioni sia sulle giornate di lavoro necessarie, sia sull’utilizzo degli animali di lavoro. Ciò che cambia è il ricorso a manodopera non schiavile, ma di coloni, che erano comunque servi della gleba. Non sono sicuro che il reddito di questi coltivatori fosse maggiore del sostentamento dovuto agli schiavi in epoca classica. La diversa organizzazione economica, basata sulla curtes, di proprietà di un feudatario o di un monastero, prevedeva che le terre del feudo fossero suddvise tra i coloni e che ciascuno di essi dovesse un canone fisso, il che espone il solo coltivatore ai rischi di mancata produzione mentre assicura ai proprietari una rendita fissa (e pure arbitraria). Se si proietta nel tempo un simile sistema l’unica soluzione è che i contadini vengano tenuti al mero livello di sussistenza come fossero schiavi pur senza esserlo. Se il feudatario fissa il canone (se è libero di farlo lo fa certamente) in base ad un annata di buon raccolto, negli anni di carestia il colono non riesce a pagare il dovuto e contrae debiti con il feudatario stesso che pagherà con prestazioni lavorative gratuite, le corvéé. Il feudatario rinuncerebbe a qualcosa solamente se vedesse i coloni stremati rischiare la morte per fame, cosa che sarebbe un danno anche per il feudo e per lui stesso. Il fatto che si dovesse vincolare per legge il colono alla terra la dice lunga sulle scarse possibilità di rimpiazzare la forza lavoro. Dunque l’equilibrio è il reddito di pura sussistenza, esattamente come per gli schiavi.
Notiamo come i dati del monastero, sopra riportati siano peggiori di quelli riportati da Columella e attestino eroei compresi tra il 2,1 e il 3,1. Eppure l’area di Reggio Emilia cui si riferiscono è, dal punto di vista agricolo, sicuramente ottimale e, nel medioevo, una delle zone più ricche d’Europa.   Se ci facciamo ancora guidare dalla relazione tra eroei e redistribuzione ipotizzata nel precedente post, spiegheremmo benissimo la caduta di complessità della società altomedioevale rispetto alla civiltà antica classica. Ho argomentato altrove che la gigantesca crisi del mondo antico classico tra il III e V secolo, risoltasi nella caduta dell’Impero Romano fosse dovuta ad una crisi agricola e dunque energetica con calo delle rese causato dal depauperamento del manto boschivo (e relativo dilavamento del suolo), lo sfruttamento intensivo e l’indisponibilità di concimi (ancor oggi in alcune società arretrate in aree deforestate i rifiuti animali non vengono utilizzati come fertilizzanti ma essiccati e bruciati come combustibili). La popolazione calò, la complessità sociale si ridusse, gli stati divennero più piccoli e più poveri rinunciando ad ogni forma di redistribuzione, il potere centrale doveva venire a patti con i feudatari per ricevere i tributi. Le basse rese agricole avevano imposto un modello economico chiuso e asfittico dominato dalle figure legate alle gerarchie feudali: vassalli, valvassori, valvassini. Una piramide il cui unico scopo era raccogliere le poche risorse disponibili nel modo più capillare ed economico possibile e convogliarle verso l’alto, al costo di dover negoziare ad ogni gradino.
Nel basso medioevo la situazione migliorò, come testimoniato dall’aumento di popolazione. Gli avanzamenti tecnologici permisero innovazioni come la rotazione triennale o quadriennale, l’aratro a versoio, la trazione pettorale anzichè iugulare, che aumentarono l’eroei agricolo. Dal punto di vista sociale si vede il rafforzarsi delle monarchie nazionali ai danni della nobiltà e l’ascesa delle borghesie, ma certamente il salto maggiore nella disponibilità energetica si ha con lo sfruttamento delle fonti fossili delle quali parleremo più diffusamente in un successivo articolo.

(fine parte 3 – continua)

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By eugenio saraceno, 2012/07/20

Continua la pubblicazione dei seminar di KiteGen a cura dell’Ing.Andrea Papini. In questo capitolo è illustrato il principio di funzionamento del Kitegen Stem.

Per visualizzare la presentazione potrebbe essere necessario installare Adobe Shockwawe

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By eugenio saraceno, 2012/07/13

Canaleenergia, il portale web del Gruppo Italia Energia, che pubblica anche QE – QuotidianoEnergia , dedica uno spazio a KiteGen nella directory delle aziende specializzate in innovazione del settore energetico, con intervista al sottoscritto e presentazione video.

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By eugenio saraceno, 2012/07/01

Nel precedente articolo della serie Storia energetica della civiltà ho parlato di benessere medio perchè se in un mondo ideale tutti i fattori della produzione beneficiano pro quota di un miglioramento di efficienza, esiste ovviamente un problema politico di redistribuzione, in qualche modo anch’esso è legato all’eroei. Immaginiamo una civiltà che ha accesso ad una data fonte energetica e ad un insieme di tecnologie per sfruttarla.  Se l’eroei della fonte di cui si dispone, mediante le migliori tecnologie di estrazione è sufficientemente alto vuol dire che con piccole quantità di fattori di produzione ovvero lavoro e capitale si ottengono grandi risultati in termini di produzione. Tale vantaggio si suddivide tra capitale e lavoro secondo i rapporti di forza intercorrenti nel contesto storico in cui avviene la trasformazione economica indotta dall’adozione della nuova fonte energetica, ma è indubbio che avendo a disposizione una torta più grande da distribuire, anche la parte più debole può ottenere con minore sforzo un miglioramento delle condizioni economiche. Soffermiamoci su due esempi in diverse epoche storiche e con livelli di tecnologia molto diversi: la Roma repubblicana e la rivoluzione industriale.

Nel corso del medioevo si hanno alcuni avanzamenti tecnologici (quali il miglioramento dell’aratro e la trazione pettorale che permisero arature più profonde e meno costose, la rotazione triennale che ridusse la superficie a riposo dei terreni da 50% a 33%) che consentono di spezzare la struttura feudale: il miglioramento produttivo indotto investe il gradino più alto della piramide con maggiori risorse e permette ai monarchi di disfarsi dei vassalli sostituendoli con burocrati.  E’lo stato assolutistico nazionale che consente la formazione di potenti borghesie produttive e mercantili che da un lato erodono i vecchi privilegi di chiesa e nobili, dall’altro chiedono al monarca minore pressione normativa e fiscale.  Con la scoperta delle Americhe e l’avvio della colonizzazione alcuni stati nazionali si rinforzano talmente da avviare un processo che sfocia nell’ancor più radicale mutamento sociale indotto dalla rivoluzione industriale e dallo sfruttamento dei combustibili fossili ad alto EROEI.  In quasi tre secoli di storia il pianeta è stato letteralmente sconvolto, anche a livello sociale.  L’immensa disponibilità di energia da carbone era nota fin dall’antichità ma vi erano alcune problematiche che avevano impedito lo sviluppo di questa fonte energetica, in primo luogo il carbone superficiale, di facile estrazione non era disponibile ovunque, richiedendo un onerosissimo trasporto, estrarre a maggiore profondità non era possibile (in particolare prima dell’invenzione della pompa e delle lampade di sicurezza le gallerie erano sottoposte ad allagamenti ed esplosioni).  Per tutta l’antichità ed il medioevo la fonte di energia più economica e diffusa fu il legname.  La disponibilità in situ, nonostante il minor potere calorico del legno a parità di massa rispetto al carbone, eliminava la necessità di lunghi trasporti, che come ovvio, oltre certe distanze, annulla il vantaggio del carbone rispetto alla biomassa in termini di eroei.  Le condizioni favorevoli per la nascita della civiltà industriale si verificano in Inghilterra nel XVIII secolo.  La disponibilità di carbone superficiale a breve distanza dal mare o da fiumi navigabili è l’interruttore che ne consente lo sfruttamento, complice anche la diffusa deforestazione che affliggeva l’isola.  Oltre agli usi energetici il legname era infatti sovrautilizzato per la costruzione ed in particolare per le flotte, che dovevano competere, pena la fine dello stato nazionale inglese, con quelle imperiali spagnole e con le olandesi, per tacere delle francesi.  La macchina a vapore con l’applicazione ferroviaria e come pompa della stessa risolve definitivamente le problematiche che impedivano l’utilizzo diffuso del carbone come fonte di energia.   Il carbone poteva essere estratto sempre a maggiori profondità e trasportato al costo di una piccola frazione che veniva consumata per la trazione.  Inoltre consentiva migliori lavorazioni siderurgiche, disponibilità di forza motrice per sostituire in parte e poi sempre più diffusamente la forza lavoro dei campi e negli opifici.  Le macchine, nuove schiave a vapore, abbassano progressivamente il costo di produzione e trasporto di cibo ed altri beni innescando da un lato la riduzione della necessità di forza lavoro agricola e l’inurbamento di grandi masse di ex contadini che trovano impiego nelle nascenti industrie.  L’aumento della popolazione è un chiaro indicatore del miglioramento delle condizioni alimentari e sanitarie.  Le condizioni di lavoro operaio potevano essere dure quanto si vuole, ma l’aumento della popolazione nelle nascenti economie industriali indica che i salari erano sufficienti alla sussistenza delle famiglie ed anche all’accesso a rudimentali presidi sanitari e cure mediche che non erano disponibili a tutti in un contesto dominato da un’economia prevalentemente agricola basata sul lavoro delle braccia.

La presa di coscienza delle masse lavoratrici dello squilibrio tra prodotto creato per i padroni industriali e reddito destinato ai salari innescò una dialettica politica e sociale che con alterne vicende ha consentito il miglioramento delle condizioni economiche delle classi lavoratrici a fronte di lotte e rivendicazioni anche dure e dolorose.   Il miglioramento della tecnologia e lo sfruttamento di fonti energetiche con eroei sempre più alti (il carbone ha eroei tra 80 e 20 in base alla tipologia di miniera, il petrolio ebbe eroei anche intorno ai 100 barili estratti a fronte di una spesa energetica di 1 barile, attestati nei primi giacimenti superficiali nel mid-west USA negli anni ’30) consentì una tale riduzione dei costi di produzione dei beni di consumo che gli stessi industriali reputarono di poter allargare immensamente il bacino di mercato dei propri prodotti rendendoli accessibili ai redditi degli operai (si ricordi il pensiero di H.Ford riguardo al popolare modello Ford T che doveva essere accessibile alle tasche anche del lavoratore Ford meno retribuito).

La trasformazione sociale indotta da tali cambiamenti fu un crerscendo, i paesi sviluppati istituirono i sistemi di welfare come la sanità e le pensioni, tutte volte a redistribuire a tutti i cittadini parte del valore dei beni e servizi prodotti, raccolta tramite tassazione.

Il legame tra accesso a fonti energetiche ad alto eroei e modello sociale “generoso” di redistribuzione basato sul welfare è ancor più manifesto se osserviamo che lo stato ormai permanente di crisi economica, accompagnato da severi tagli del welfare avviene in concomitanza con la riduzione dell’eroei delle nostre fonti energetiche, testimoniato inequivocabilmente dagli stabili aumenti di prezzo dell’energia.  Prezzi guidati verso l’alto anche per indicizzazione a quello del petrolio che essendo la più utilizzata e versatile tra le fonti energetiche (consente trasporti a costo inferiore di tutte le altre fonti) è di riferimento per tutte le fonti di energia ed è anche quella che più rapidamente sta riducendo il suo eroei (oggi stimata tra 20 e 10).

Siamo una civiltà che affronta il declino dell’eroei della sua principale fonte energetica.  Il nostro lavoro vale sempre meno energia, quindi possiamo consumare sempre meno prodotti e servizi a parità di energia incorporata e dunque siamo progressivamente più poveri, l’economia e i consumi ne risentono, il gettito fiscale si riduce ed il welfare lo segue.  Chi possiede il debito si chiede se rientrerà, chi può specula su questo stato di cose.  La conclusione di questa analisi è che dal punto di vista del welfare e della redistribuzione la ricerca di fonti alternative al petrolio è vana se l’eroei di tali fonti non è sufficientemente alto.   Si parla in alcuni studi di eroei minimo di mantenimento della civiltà intorno al 10 ma non si è approfondito quale sarebbe il modello sociale prevalente in una società che si basa su fonti energetiche con tali caratteristiche.  Per quanto qui illustrato il fattore energetico indurrebbe profonde trasformazioni sociali la cui costante sarebbe la proporzionalità tra livello di inclusione e mobilità sociale misurabile con un indice del tipo Gini, e livello di eroei delle risorse energetiche disponibili.  Il modello economico Sogno Americano di benessere e diritti per tutti non è altro che un effetto del poter disporre di 100 barili di petrolio a fronte di uno investito mentre l’incubo del Ritorno al Medioevo altro non è che l’impossibilità di espansione ed inclusione economica per una civiltà che fronteggia un impoverimento delle proprie risorse.

Spesso il declino energetico e dunque economico che sta affliggendo il pianeta viene letto in chiave escatologica come fenomeno positivo che livellerà tutte le iniquità e saremo più poveri ma più felici; si smetterà di utilizzare le automobili ed andremo in bicicletta, mangeremo cibi biologici e non ci saranno più centrali a carbone ma avremo tutti il fotovoltaico sul tetto alla faccia delle major petrolifere e dei grandi distributori di energia elettrica.

La realtà delle cose è certamente più cruda alla luce dell’analisi su eroei e redistribuzione.  Non potrà esistere qualcosa come più poveri ma più felici, e nemmeno il livellamento delle iniquità.

Il sistema economico reagisce all’impoverimento energetico con l’accentramento delle risorse togliendo ai ceti più deboli non solo le risorse economiche ma anche le forze per ribellarsi.  I conflitti sociali volti ad una migliore redistribuzione sono una costante dei periodi di espansione o ripresa economica e sono quasi assenti nei periodi di crisi.  L’aumento del costo dell’energia non significherà l’abbandono della produzione energetica centralizzata a favore della distribuita, ma che essa sarà riservata prevalentemente ai più ricchi e dunque il sogno della distribuzione democratica dell’energia mediante generazione distribuita rimarrà tale poichè sempre più ristrette saranno le classi sociali che potranno permettersi di esercire tali tipi di impianti a mò di status symbol.  Per gli altri ci sarà il carbone o il buio ed il freddo.  Non si abbandoneranno le automobili per l’alto costo del petrolio, saranno riservate alle classi più benestanti ed alimentate con risorse energetiche sempre più costose e distruttive per l’ambiente.  I cibi biologici autoprodotti saranno una bella soddisfazione per chi avrà la disponibilità di terreno.  Per gli altri ammassati nelle città vi saranno cibi ogm o la fame a meno che non si pensi che pochi ettari di verde cittadino adibito ad orti possano sfamare milioni di abitanti.

Noi alla KiteGen stiamo lavorando per scongiurare questo scenario.  Se vinceremo la sfida di rendere disponibile una tecnologia in grado di fornire energia rinnovabile ad alto eroei ed a costo più basso del carbone avremo fornito all’umanità uno strumento per migliorare il proprio livello di benessere ed aspirare ad una migliore redistribuzione senza inquinare l’ambiente in modo insostenibile.  Certo sarà necessario un altissimo livello di consapevolezza ambientale ed ecologica per far si che le generazioni che avranno la disponibilità di un così immenso giacimento di energia nobile non lo sfruttino in modo distorto aumentando la pressione sugli ecosistemi e distruggendo il suolo con nuovo cemento ed asfalto ma, a parte il fatto che questa distruzione sta avvenendo comunque per tentare di mantenere in vita l’attuale insostenibile modello economico, ciò che ci fa sperare positivamente è l’alto eroei con cui è possibile sfruttare la fonte eolica troposferica.   Se il modello eroei/redistribuzione è corretto possiamo ipotizzare una forma di civiltà superiore, altamente consapevole delle dinamiche ecologiche del pianeta, ed in grado di rispettarle poichè può provvedere ai bisogni umani con un impatto ambientale minimo ma approfondiremo questi ragionamenti in un successivo articolo.

(fine parte 2 – continua)