La teoria del picco di Hubbert (detta anche più brevemente picco di Hubbert) è una teoria scientifica che modella l'evoluzione temporale della produzione di una qualsiasi risorsa mineraria o fonte fossile esauribile o fisicamente limitata come una curva di Hubbert. La prima formulazione del modello è stata proposta nel 1956 dal geofisico statunitense Marion King Hubbert. In particolare, l'applicazione della teoria ai tassi di produzione petrolifera risulta oggi densa di importanti conseguenze dal punto di vista geopolitico, economico e ingegneristico.
Dopo la formulazione iniziale della teoria, molti lavori successivi sono stati effettuati per "raffinare" ulteriormente la parte matematica dei modelli nonché per estendere il campo di validità della teoria. Da menzionare sono, in questo ambito, i lavori di Colin CampbellThe coming oil crisis, Colin Campbell (in italiano: La crisi del petrolio imminente) del 1997The end of cheap oil , Colin J. Campbell e Jean H. Laherrère, apparso su Scientific American nel marzo 1998, tradotto in italiano da Le Scienze (La fine del petrolio a buon mercato) e Jean Laherrère.Jean Laherrere, Forecasting production from discovery , ASPO Lisbon (2005)
La teoria La teoria si propone di prevedere, a partire dai dati relativi alla "storia estrattiva" di un giacimento minerario, la data di produzione massima della risorsa estratta nel giacimento, così come per un insieme di giacimenti o una intera regione. Il punto di produzione massima, oltre il quale la produzione può soltanto diminuire, viene detto picco di Hubbert.
In una prima fase, la teoria fu proposta da Hubbert come modello puramente empirico basato esclusivamente sull'osservazione di dati estrattivi storici e dei fattori economici che possono intervenire in una economia di mercato quando ci si trova a che fare con una risorsa fisicamente limitata (come ad esempio il petrolio) e solo in seguito vi fu affiancata una trattazione matematica.
Fasi di estrazione
Possono essere distinte quattro macrofasi all'interno della storia estrattiva di un giacimento: espansione rapida - Inizialmente, dopo la prima fase di esplorazione, la risorsa è abbondante e bastano modesti investimenti per estrarla. In questa fase, la crescita della produzione è esponenziale. inizio dell'esaurimento - Le riserve "facili", ovvero quelle meno costose, sono quelle estratte per prime. Con l'esaurimento di queste, comincia a essere necessario sfruttare risorse più difficili e ciò richiede investimenti sempre maggiori. La produzione continua a crescere, ma non più esponenzialmente come nella prima fase. picco e declino - A un certo punto, il graduale esaurimento rende talmente elevati gli investimenti necessari che questi non sono più sostenibili. La produzione raggiunge un massimo (il picco di Hubbert) e poi comincia a declinare. declino finale - In questa fase non si fanno più investimenti significativi. La produzione continua, ma il declino procede fino a che non diventa talmente ridotta da cessare completamente.
Queste caratteristiche "empiriche" (osservate fisicamente in numerosi singoli giacimenti) possono essere estese a diversi insiemi di giacimenti ed essere simulate con diversi modelli matematici: empirici, stocastici oppure basati sulla dinamica dei sistemi. Da questi studi si ottengono sempre curve a campana, anche se non necessariamente simmetriche. La combinazione di queste curve a campana, come è logico, genera una risultante curva con caratteristiche analoghe di crescita iniziale, raggiunta di un picco e declino.
Funzione matematica
Alla base di questa teoria, vi è la descrizione del consumo della risorsa (ad esempio il petrolio) come una funzione continua (in costante crescita nell'età industriale) che possiede un massimo assoluto (chiamato brevemente "picco"). L'analisi delle serie storiche consente di posizionare questa funzione e calcolarne il valore massimo oltre il quale la funzione è decrescente.
È da notare tuttavia che l'analisi considera solo la variabile quantitativa, e non di prezzo. In altre parole, la quantità prodotta è la sola variabile indipendente, e il prezzo di mercato dipende dalla quantità domandata e offerta. Questo approccio trascura cioè il fatto che il prezzo stesso condiziona la quantità offerta, rendendo conveniente l'estrazione e la raffinazione di nuovi giacimenti, seppure meno "convenienti" o con costi maggiori. Quando il prezzo di mercato supera il costo industriale di una nuova tecnologia di estrazione o raffinazione, l'adozione di questa diviene economicamente conveniente e può generare un nuovo aumento della produzione, o anche un nuovo picco relativo.
Dopo il picco, in ogni caso (o meglio dopo il picco "principale"), sebbene la variabile di prezzo e tecnologica possano quindi creare delle discontinuità e dei salti nella produzione petrolifera, secondo tale teoria comunque la produzione non può che diminuire. Infatti, sebbene sotto l'ipotesi di una domanda crescente di petrolio non supportata dall'offerta i prezzi, salendo, possano portare (quando oltre un determinato valore critico), alla scoperta o allo sfruttamento di nuovi giacimenti, tali risorse sarebbero comunque meno convenienti, meno importanti o meno disponibili di quelle già sfruttate.
In particolare, la storia di produzione della risorsa nel tempo segue dunque una particolare curva a campana, detta appunto curva di Hubbert (che è la derivata della funzione logistica), che presenta in una fase iniziale una lenta crescita della produzione, che man mano aumenta fino ad un punto di flesso e quindi al picco per poi cominciare un declino dapprima lento, e quindi sempre più rapido.
Applicazioni
Hubbert basò inizialmente la sua teoria sull'osservazione dei dati storici della produzione di carbone in Pennsylvania, giungendo solo in seguito ad una trattazione matematica generalizzata applicabile anche ad altri casi. Estrapolando la sua teoria al futuro della produzione di petrolio degli stati continentali americani, Hubbert fece la previsione (nel 1956) che agli inizi degli anni '70, gli USA avrebbero raggiunto il loro "picco di produzione" petrolifera.
Le conclusioni di Hubbert furono inizialmente guardate con sufficienza dagli ambienti scientifici ed economici, situazione che cambiò radicalmente nei primi anni settanta, quando, effettivamente, i 48 stati continentali USA raggiunsero il loro picco di produzione. La concomitanza di questi eventi con le crisi petrolifere del 1973 e del 1979 fece di Hubbert forse il geofisico più famoso del mondo.
Negli ultimi anni diversi studiosi in tutto il mondo (tra cui Colin Campbell, Jean Laherrère ed altri) hanno ripreso le sue teorie cercando di estrapolare e formalizzare meglio i suoi risultati al fine di prevedere il picco di Hubbert della produzione mondiale di petrolio e gas naturale.
Sebbene tali analisi risultino molto più complicate a causa della grande incertezza sulle riserve petrolifere di molti stati (in particolare mediorientali), la maggior parte delle analisi fa cadere il "picco di Hubbert mondiale" all'incirca nel secondo decennio del XXI secolo o, più precisamente, tra il 2006 e, al più tardi, il 2020, anche in previsioni di eventuali crisi economiche che potrebbero temporaneamente ridurre la richiesta di petrolio.
Altri studi collegati, che tengono in conto anche lo sviluppo di fonti petrolifere "non convenzionali", quali le sabbie bituminose, gli scisti bituminosi, e i gas liquefatti (detti anche GNL) non giungono comunque a spostare di molto in avanti queste date.
Sono collegati anche altri studi, portati avanti parallelamente dal Club di Roma con il suo famoso Rapporto sui limiti dello sviluppo del 1972, che giungono essenzialmente alle stesse conclusioni della teoria del Picco di Hubbert.
Recentemente è stata sviluppata a contorno una teoria che modella gli effetti del declino produttivo petrolifero dal punto di vista dei paesi produttori e da quello dei consumatori, denominato Export Land Model. Tale modello prevede che, a causa dell'incremento di domanda interna petrolifera dei paesi produttori, congiuntamente al declino produttivo dei giacimenti, i paesi importatori dovranno fronteggiare un tasso di declino di offerta più che raddoppiato rispetto al declino naturale. Il limite di tale teoria è che esula da studi economici che riflettano eventuali retroazioni sulle economie dei paesi produttori dell'innesco di crisi economiche dei paesi importatori, innescate dalla carenza di offerta petrolifera.
Teorie derivate Sulla base degli studi intorno al Picco di Hubbert per la risorsa petrolifera sono sorte diverse teorie scientifiche e, principalmente, economiche e politiche, alcune delle quali anche di stampo più o meno "catastrofista".
Vogliamo qui solo menzionare, tra le più importanti, la teoria di Olduvai proposta da Richard Duncan, che lega l'esistenza stessa della civiltà industriale all'inclinazione "crescente" della curva di Hubbert, giungendo dunque a prevedere la fine di tale tipo di civiltà in un'epoca di curva di Hubbert "decrescente". Questo ovviamente postulando che la produzione energetica mondiale continui a basarsi prevalentemente sull'utilizzo del petrolio e di fonti fossili.
Conseguenze La grande crescita economica e prosperità del XX secolo sono state dovute in gran parte all'utilizzo di una risorsa energetica, come il petrolio, estremamente efficiente, versatile e a basso costo. Il petrolio rappresenta oggi quasi il 40% dell'energia primaria generata e circa il 90% dell'energia usata nei trasporti; importanti sono anche le sue applicazioni nell'industria chimica, in particolare quella dei fertilizzanti per l'agricoltura, nonché plastiche, colle, vernici, lubrificanti, detersivi. Eventuali sostituti del petrolio comportano in ogni caso diversi problemi di ordine tecnologico o politico e comunque non riescono a "coprire" totalmente tutti i settori di utilizzo attuali.
Risvolti tecnologici
Il fatto di prevedere, per il futuro a breve, un'epoca in cui il petrolio diverrà sempre meno disponibile ed economico, impone di ricercare sostituti adeguati per i principali campi di applicazione del petrolio (produzione di energia elettrica, mezzi di trasporto, industria chimica). Ciò potrebbe provocare grossi problemi (e costi) connessi alla produzione agricola, ove regnano la meccanizzazione ed il trasporto delle derrate anche in altre nazioni, la riconversione di apparati industriali, gli impianti di generazione elettrica, e anche al cambiamento di abitudini individuali e collettive.
Finché il petrolio era una merce abbondante e ad un costo relativamente basso, erano messe da parte soluzioni di produzione e consumo energetico, tecnicamente fattibili, ma economicamente non convenienti. I loro costi divengono confrontabili con quelli della situazione petrolifera che segue il picco di Hubbert. Un primo effetto del picco di Hubbert è quello di rendere conveniente l'estrazione di petrolio alle più alte profondità e di un greggio di minore qualità, che presenta maggiori costi di raffinazione. L'aumento dei prezzi rende economicamente fattibile lo sfruttamento di giacimenti dei quali era nota l'esistenza, così come l'investimento in nuove tecnologie di ricerca, estrazione e raffinazione dei giacimenti petroliferi.