Economia, consumo di risorse
e... informatica.

28 Luglio 2010 - Homepage a cura di Pancrazio Bertaccini

Consumo di risorse e ricchezza, l'approccio input-output

Normalmente il benessere di una società viene misurato in termini di beni o servizi che sono resi disponibili, posseduti o “consumati” dagli individui che la compongono. Una nazione che offre molte possibilità ai propri abitanti, in termini di libertà di spesa e di sicurezza sociale, è sempre individuata come un bel posto dove andare a vivere. Naturalmente per avere molti beni e servizi a disposizione, e avere la “libertà” di acquistarli e sostituirli, è necessario che quella società abbia alle sue spalle gli strumenti economici e il libero accesso alle risorse naturali necessari per dare la possibilità al sistema produttivo di rispondere alla quasi banale richiesta che gli viene posta: la domanda finale di beni, domanda che è in larga parte posta dalle famiglie.

Fin dai primi tentativi di misurare la sostenibilità dello stile di vita degli abitanti di una regione, è stato evidenziato come spesso i gruppi sociali che hanno una qualità della vita più elevata paghino il loro benessere con un altrettanto elevato consumo di risorse. Se si valuta un bilancio tra questo consumo e la capacità naturale del territorio di fornire risorse, si ottiene quasi sempre un valore deficitario, al punto che ad oggi si è ormai consapevoli di essere lontani da quello che, nell'accezione comune, si può definire uno sviluppo di tipo sostenibile; più difficile è fornire una strumento che definisca quanto siamo lontani da questa sostenibilità.

Per rispondere a questa esigenza, nell'ambito della contabilità ambientale e dell'analisi dei metabolismi socio-economici (cfr. l'articolo di Simone contu del 28/6/2010) l'analisi input-output applicata all'ambiente (Leontief, 1970) si propone come uno strumento che cerca di fornire una stima della richiesta di risorse associando la visione puramente economica delle tavole input-output (che descrivono in termini monetari le relazioni tra i settori produttivi (o branche) di un economia necessari per la fornitura di beni e servizi rivolti alla domanda finale, e sono fornite normalmente dagli istituti nazionali di statistica) ad indicatori ambientali in grado di descrivere le esternalità del sistema economico, quali: l'utilizzo di fonti energetiche, l'inquinamento prodotto, l'emissione di anidride carbonica ecc...

Un modello economico-ambientale

Con l'analisi input-output è possibile considerare tutte le interazioni economiche, in termini monetari, che esistono tra le branche produttive, definendo in questo modo le caratteristiche tecnologiche dell'intero sistema produttivo; tenendo in conto, allo stesso tempo, le interazioni che sussistono tra le branche produttive e la domanda finale, chiarendo, infine, come e in che misura i consumatori agiscono sul sistema economico. Inoltre, attraverso l'analisi input-output vengono considerati tutti i passaggi produttivi che precedono la realizzazione di un prodotto (ad esempio il processo che dall'estrazione del minerale di ferro porta alla produzione della lamiera) permettendo di evidenziare il ruolo reale di ogni branca, e quindi la sua esternalità o impatto sull'ambiente, non solo in base all'ultimo passaggio (l'effetto diretto, individuabile direttamente sulle tavole input-output) ma globalmente (considerando oltre agli effetti diretti, anche quelli indiretti dovuti alle interazioni esistenti fra tutte le branche produttive necessarie alla realizzazione del prodotto finale). Tutto questo viene descritto attraverso il modello che è normalmente sintetizzato con l'espressione:

dove l'esternalità totale è funzione del sistema produttivo (A) e della domanda finale (Y), e la matrice tra parentesi quadre è la cosiddetta matrice dell'impatto totale, che rappresenta l'impatto (diretto e indiretto) connesso agli scambi economici tra i settori.

I risultati ottenuti applicando questo metodo hanno il grande pregio di considerare tutta l'economia nel suo insieme, e, attraverso un procedimento di tipo top-down, di permettere di raggiungere in maniera rigorosa ogni bene che viene venduto dal sistema produttivo alla domanda finale, conservando una misura delle esternalità che ha incorporato. Inoltre, data la diffusione delle tavole input-output, è possibile applicarlo a quasi tutte le regioni del mondo in modo univoco, garantendo, generalmente, una buona confrontabilità dei risultati, permettendo di realizzare analisi accurate e scenari previsivi costruiti su basi univoche.

Attualmente questo modello tende a proporsi come lo strumento chiave per considerare il sistema economico di una o più regioni nel suo insieme, come dimostra l'ampia letteratura scientifica che ancora ne accompagna lo sviluppo, e sono infatti tuttora valide le parole di Leontief che a proposito dell'applicazione ambientale dell'input-output, nel 1970 scriveva:

“... conventional input-output computation can yield concrete replies to some of the fundamental factual question that should be asked and answered before a practical solution can be found to problems raised by the undesirable environmental effects of modern technology and uncontrolled economic growth”.

Per approfondimenti sul metodo input-output e alla sua applicazione in campo ambientale, una piccola selezione dalle origini fino alle pubblicazioni più recenti:
Martini, Fiorenzo, 2010. "La ricerca della sostenibilità. Modelli di interazione economia-ambiente.", Celid, Torino. (http://www.iris-sostenibilita.net/iris/comunicati/articolo_e.asp?idcontributo=25)
Miller, R. and Blair P., 1985, Input-Output Analysis: Foundations and Extensions. Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, New Jersey.
Leontief, Wassily, 1970. "Environmental Repercussions and the Economic Structure: An Input-Output Approach," The Review of Economics and Statistics, MIT Press, vol. 52(3), pages 262-71, August.
Cao-Pinna V., 1958 Analisi delle interdipendenze intersettoriali di un sistema economico, Edizioni Scientifiche Einaudi

Altri link sul tema:

Le tavole input-output italiane fornite dall'istat dal 1995 al 2006:
http://www.istat.it/dati/dataset/20090610_00/

THE 42-CUBE, La serie storica della tavole input-output italiane dal 1959 al 2000 per 42 branche produttive, raccolte dal prof. G.Rampa:
http://economia.unipv.it/pagp/pagine_personali/grampa/iotables/indice.html

The international input-output association:
http://www.iioa.org/

Gli ettari che ho nel portafoglio, ovvero input-output e impronta ecologica

Nella logica dell'analisi input-output ambientale l'impronta ecologica può essere individuata come la misura delle esternalità connesse ai consumi di un sistema economico e può essere quindi associata alle branche produttive e redistribuita in modo da fornire una stima della quantità di risorse che direttamente e indirettamente vengono impiegate per la produzione totale di beni.
L'impronta ecologica è infatti un indicatore della sostenibilità che misura il fabbisogno di risorse legato ad un certo “stile di vita”, ed è pensato in modo da convertire le risorse naturali utilizzate in una unità di misura che descriva la porzione di superficie terrestre di cui un individuo si appropria per soddisfare i propri bisogni: il global-hectares (gha) (Wackernagel and Rees, 1996).

Il caso piemontese

Un gruppo di ricercatori IRIS (Marco Bagliani e Pancrazio Bertaccini, con l'appoggio di Fiorenzo Martini) all'interno di un progetto dell'Istituto di Ricerche Economiche e Sociali del Piemonte, ha stimato il peso degli abitanti della regione Piemonte utilizzando la metodologia input-output applicata all'ambiente, dove l'esternalità ambientale è definita dall'impronta ecologica.
Questo approccio ha permesso di individuare chiaramente quali categorie di consumo sono più intensive nel consumo di risorse, fornendo una distinzione tra i vari tipi di risorse maggiormente richieste; inoltre ha proposto un nuovo punto di vista per ottenere una stima della quantità di impronta ecologica contenuta in ogni euro speso da ogni individuo per i suoi acquisti, quantità che ovviamente varia in base al bene considerato, come mostrato di seguito.

I numeri della nostra impronta

Nel bilancio complessivo del consumo di risorse, se poniamo che ogni cittadino Italiano abbia bisogno di 5.5 gha (dato del Global footprint Network per il 2001), l'analisi input-output ci dice che, di questi, 3.4 gha (62%) servono a sostenere la domanda di beni delle famiglie, che si conferma essere la più importante, mentre le altre voci della domanda finale (di cui le voci principali sono la formazione di capitale, le esportazioni e l'amministrazione pubblica) si dividono la parte restante.

Andando a scoprire nel dettaglio quali elementi della spesa delle famiglie incidono maggiormente nei 3.4 gha complessivi, si osserva che per ogni cittadino il consumo di generi alimentari richiede 0.521 gha/pc (15%), ed ha un fabbisogno di risorse simile a quello relativo al consumo di energia elettrica, gas e altri combustibili (0.495 gha/pc, 15%) e alle spese per i mezzi di trasporto (0.642 gha/pc, 18%), che sono di gran lunga le voci delle attività di consumo che maggiormente pesano sull’ambiente, occupando da soli il 50% dei consumi delle famiglie in termini di risorse.
I generi alimentari hanno un valore medio così elevato a causa della quantità di cibo consumato complessivamente dalla popolazione (all'interno della quale si può certamente ancora distinguere tra cibo più o meno impattante, si veda ad esempio l'articolo di Daniela Marchetti del 17 Maggio 2010 per approfondimenti in questo senso), mentre, negli altri casi, le cause sono legate soprattutto al notevole impatto intrinseco relativo all'uso di combustibili, tipicamente fossili. Infatti, osservandone l’impronta ecologica per euro speso si vede che per ogni euro di cibo sono necessari 5.78E-06 gha/pc/€ (global-hectares procapite per euro speso) mentre per le altre due tipologie di consumo sono necessarie rispettivamente 2.21E-05 e 1.28E-05 gha/pc/€, risultando evidentemente più impattanti.
Ovviamente lo stesso ragionamento può essere completato per tutti i tipi di bene consumati e una disaggregazione di questo tipo permette di assegnare gli specifici valori di impronta ecologica alla singola unità monetaria, in base alla tipologia di bene osservato.

Grazie a calcoli di questo tipo ognuno di noi sa a priori, in base alla spesa che ha intenzione di fare, quanti ettari di impronta ecologica trasporta nel portafoglio, come a dire che sa già quanto è pesante il suo passo. Così, strada facendo, potrebbe decidere di alleggerirsi cambiando le sue scelte di spesa e quindi riducendo la profondità delle sue impronte e il segno sul terreno lasciato al suo passaggio.


Approfondimenti sul medoto input-output descritto in questa sezione:

Il procedimento di calcolo seguito è sintetizzato insieme ad alcuni risultati ottenuti nelle diapositive visibili qui: http://www.slideshare.net/p.bertaccini/pb-ties09-ioanalysis

Per approfondimenti sul metodo di calcolo si veda anche: Wiedmann T., Minx J., Barrett J., Wackernagel M. “Allocating ecological footprints to final consumption categories with input-output analysis” (2006) Ecological Economics, 56 (1), pp. 28-48.

Per approfondimenti su metodi alternativi del calcolo dell'impronta ecologica del Piemonte attraverso l'input-output si veda: Bagliani, M., Ferlaino, F., and Martini, M. (2005). Ecological Footprint Environmental Account: Study cases of Piedmont, Switzerland and Rhone-Alpes. Edizioni IRES)

Per ulteriori approfondimenti sull'impronta ecologica: "L'Impronta Ecologica - Come ridurre l'impatto dell'uomo sulla Terra - Mathis Wackernagel, William E. Rees a cura di Gianfranco Bologna - Edizioni Ambiente - ISBN 978-88-89014-83-7".

Informatica e... sviluppo sostenibile

R è un ambiente per il calcolo statistico, molto versatile e scaricabile gratuitamente da internet sul sito del The R Project for Statistical Computing. E' il frutto del lavoro collettivo svolto da un ampio gruppo di ricercatori in campo statistico ed informatico a livello mondiale ed è un GNU-Software, cioè disponibile liberamente sotto i vincoli della GPL (General Public License). Costituito da una varietà di strumenti, orientato alla gestione, all'analisi dei dati e alla produzione di grafici, R risulta molto utile a tutti coloro che devono analizzare dati anche attraverso metodi di una certa complessità, ma non solo.

Si tratta di un software multipiattaforma (esiste per Unix, Linux, Windows, MacOS) e opensource: chiunque può accedere al codice sorgente e modificarlo, migliorarlo, integrarlo e mettere a disposizione della comunità scientifica il proprio lavoro.

Tra i vantaggi di usare software libero vi sono quindi la possibilità di istallazione, personalizzazione e implementazione autonoma e libera in qualsiasi momento, ovunque e senza costi aggiuntivi. Vi è sempre la garanzia che qualcuno nel mondo fornisca assistenza e ne permetta lo sviluppo. E infine c'è sempre la garanzia che il software sia utilizzabile anche su macchine di ridotta potenza, senza imporre costosi upgrade, proponendosi come aiuto a ridurre il divario tecnologico esistente tra diversi gruppi sociali e tra le diverse parti del mondo (cfr. Digital divide).

Un R-package per l'input-output ambientale

In questo ambito Bertaccini e Bagliani hanno sviluppato un R-package per l'applicazione dell'analisi input-output in campo ambientale: il pacchetto “EnvIO”. L'utilizzo di R permette di semplificare il lavoro garantendo la gestione di matrici input-output di grandi dimensioni e l'analisi contemporanea di molte esternalità, e, tra gli aspetti più tecnici, si può segnalare la possibilità di lavorare sia con matrici Simmetriche che con matrici Use and Supply (delle Risorse e degli Impieghi), nonché ottenere una matrice Simmetrica a partire dalle matrici Use and Supply.
Un altro aspetto molto utile da tenere in considerazione è relativo alla possibilità di modificare i dati in ingresso e ottenere contemporaneamente tutti i risultati utili, quali la ripartizione delle esternalità per settore economico, della domanda finale per settore economico, della domanda finale per esternalità ecc... Il pacchetto è stato utilizzato per gli studi descritti in questa pagina ed è attualmente disponibile in fase di sviluppo, la versione beta-testing verrà pubblicata entro ottobre 2010.

Per approfondimenti su R e sul software libero:

The R website:
http://cran.r-project.org/

Una guida ad R del prof. Mineo dell'Università di Palermo:
http://cran.r-project.org/doc/contrib/Mineo-dispensaR.pdf

Il sito ufficiale della Free Software Foundation:
http://www.fsf.org/about/

Sito ufficiale italiano per il software libero:
http://www.gnu.org/philosophy/free-sw.it.html

--- Archivio delle pubblicazioni in homepage ---

Crediti

Le immagini sono di (in sequenza sulla pagina):
- http://www.sicomputer.it/ambiente/
- Massimiliano Greco
- Massimiliano Greco
- Espressione generata da: http://latex.codecogs.com/
- Carta del Piemonte di P. Bertaccini IRES Piemonte, da: http://www.fimpvco.it/
- Illustrazione dell'Impronta ecologica da: http://www.berkeleyside.com/
- Logo del Progetto R (http://cran.r-project.org/)

Nuove pubblicazioni

Laura Colucci-Gray e Daniela Marchetti hanno partecipato nel luglio 2010 al Convegno internazionale di ERIDOB (European Researchers in Didactics of Biology) presso l’Università di Minho a Braga (Portogallo), presentando un Poster con alcuni dati di una ricerca in corso, svolta in collaborazione con Elena Camino e Marta Angelotti.

La ricerca ha per titolo: Flows of energy and matter cycles in the ecosystems: a conceptual tool to deal with issues of global sustainability.

Abstract:
Energy flows and matter transformations are key features of interaction between human societies and nature’s services. However, understanding of the topic of energy at all school levels remains problematic. This paper reports some data from an interactive course addressed to post-graduate students from various scientific backgrounds enrolled in a teacher education program. The course was offered, with ongoing adjustments, for ten years, to 161 students in all. Interdisciplinary and participatory activities were used to stimulate students to think across levels and across boundaries and to develop awareness of energy and matter transformations occurring in local and global contexts. Data were collected throughout the course from classroom observations and students’ own products. Analysis illustrates a continuous process of meaning-making, supporting a shift from looking at energy as an abstract and disciplinary concept, mainly defined in the realm of classical Physics, to using energy flows intertwined with matter transformations as a tool for exploring everyday processes occurring in the socio-ecological systems in which we are included. The participatory approach is presented as a context for expressing misconceptions alongside the acquisition of interdisciplinary thinking.

Il 13 luglio 2010 ha presentato il suo elaborato di Laurea triennale in Scienze Naturali la studentessa Lidia Larecchiuta, che ha svolto una ricerca su ‘Sostenibilità e Università’, presentando anche una stima dell’Impronta Ecologica del Dipartimento di Biologia Animale e dell’Uomo. Il testo della tesi è accessibile su questo sito dal link che segue.

Sostenibilità e Università – Una prospettiva di integrazione fra ricerca, educazione, azione attraverso misure del carico ambientale del Dipartimento di Biologia Animale e dell’Uomo

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