ΕΝΤΡΟΠΙΑ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ - Ο ΜΥΘΟΣ ΤΗΣ ΑΝΑΚΥΚΛΩΣΗΣ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ:

Η εντροπία είναι μία λέξη που κουβαλάει ένα τεράστιο υπόβαθρο Φυσικής, πολλά παράδοξα, αμφίβολες αναλογίες και εξάρσεις μεταφυσικής φαντασίας. Σχετίζεται με την αταξία ενός συστήματος. Και για να απλουστεύσουμε τα πράγματα όταν Π.χ. το δωμάτιο του σπιτιού είναι ασυγύριστο μιλάμε για μεγάλη εντροπία (αταξία) ενώ για να συγυριστεί (να μειωθεί δηλαδή η εντροπία του) χρειάζεται να καταναλωθεί ενέργεια. Δηλαδή αν θέλουμε κάποιος να τακτοποιήσει το δωμάτιο του μπορούμε να του πούμε: «μείωσε σε παρακαλώ την εντροπία του δωματίου σου!». Η κατανάλωση ενέργειας για την μείωση της εντροπίας επιβάλλεται από ένα γενικό νόμο της Φύσης σύμφωνα με τον οποίο : Η εντροπία του σύμπαντος αυξάνεται συνεχώς. Αν π.χ αφήσετε ένα κτίριο χωρίς συντήρηση (κατανάλωση ενέργειας) αυτό σε μερικά χρόνια  θα  αρχίσει να καταρρέει (αυξάνεται η εντροπία του) μέχρι να γίνει ολόκληρο σκόνη που θα σκορπιστεί στο έδαφος. Και ο άνθρωπος ακόμη, αν κάποια στιγμή σταματήσει να καταναλώνει ενέργεια, καίγοντας τις τροφές που έχει αποθηκεύσει, θα μπει στην διαδικασία αύξησης της εντροπίας του, δηλαδή θα πεθάνει με τελικό αποτέλεσμα να σκορπίσει σε ιχνοστοιχεία στο έδαφος. Τα φυτά με τη σειρά τους θα μαζέψουν τα ιχνοστοιχεία που βρίσκονται στο έδαφος και προέρχονται από αποσυνθεμένους οργανισμούς , θα μειώσουν δηλαδή την εντροπία και θα φτιάξουν ένα προϊόν μειωμένης εντροπίας που περιέχει ενέργεια : το φρούτο, τον καρπό τους. Για να γίνει αυτό απαιτείται ενέργεια  την οποία τα φυτά την παίρνουν από τον ήλιο με την διαδικασία της φωτοσύνθεσης. Κάθε φυτικό προϊόν χαμηλής εντροπίας έχει αποθηκευμένη διαθέσιμη ενέργεια που την έχει δομήσει με τη βοήθεια του ήλιου. Τα φυτά δηλαδή είναι προνομιούχα διότι μπορούν και παίρνουν την ενέργεια για την συντήρησή τους (μείωση της εντροπίας τους) κατευθείαν από τον ήλιο. Τα ζώα με τη σειρά τους χρησιμοποιούν (τρώνε) τα προϊόντα μειωμένης εντροπίας (φυτά-καρποί) προκειμένου να πάρουν την αποθηκευμένη ενέργεια και να κρατήσουν τη δική τους εντροπία χαμηλή!

Η εναντίωση στο νόμο του σύμπαντος (αύξηση της εντροπίας)   για τα φυτά και τα ζώα είναι μικρής διάρκειας διότι τελικά υπακούουν  και καταλήγουν ιχνοστοιχεία στο έδαφος. Το «θράσος» της εναντίωσης γίνεται πάντως με τις «πλάτες» του ήλιου. Αλλά και ο ίδιος ο ήλιος  είναι «επαναστάτης» διότι το σύμπαν είναι κρύο και σκοτεινό ενώ αυτός είναι ζεστός και φωτεινός. Βέβαια ο νόμος της εντροπίας θέλει το ομοιόμορφο οπότε και ο ήλιος  μετά από 5 δισεκατομμύρια χρόνια θα πειθαρχήσει αφού θα έχουν τελειώσει τα «καύσιμά» του και δεν θα μπορεί να αντιστέκεται (να κρατά την εντροπία του χαμηλή).  

ΕΝΤΡΟΠΙΑ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ

Κάθε ζωντανός οργανισμός αγωνίζεται να διατηρεί μόνο την δική του εντροπία σταθερή. Αυτό το καταφέρνει , αυξάνοντας την εντροπία του περιβάλλοντος με το να καταναλώνει υλικά χαμηλής εντροπίας και να αποβάλλει αντίστοιχα υψηλής. Αν δε λάβουμε υπόψη , ότι η εντροπία ολόκληρου του συστήματος  (άνθρωπος και περιβάλλον ) πρέπει να αυξάνει, καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι η εντροπία του συστήματος αυξάνει γρηγορότερα όταν υπάρχει ζωή, απ ότι όταν αυτή απουσιάζει. Το γεγονός ότι κάθε ζωντανός οργανισμός προσπαθεί να αποφύγει την υποβάθμισή του, που συντελείται με την αύξηση της εντροπίας του, αποτελεί μία χαρακτηριστική ιδιότητα της ζωής, η οποία δεν έχει προβλεφθεί από τους Φυσικούς νόμους, χωρίς βέβαια να τους παραβιάζει. Μπορούμε να ορίσουμε την ζωή σαν μία προσπάθεια διατήρησης χαμηλής εντροπίας . Στη μορφή με την οποία άμεσα στο περιβάλλον , όλοι οι οργανισμοί ζουν ουσιαστικά με μικρή επιβάρυνση του περιβάλλοντος σε αύξηση της εντροπίας του. Μοναδική εξαίρεση αποτελεί ο άνθρωπος ο οποίος  εκτός του ότι μαγειρεύει τα φαγητά του , μεταμορφώνει της φυσικές πηγές (χαμηλής εντροπίας) σε χρήσιμα εργαλεία ή χρήσιμη ενέργεια (χαμηλής εντροπίας). Η μεταμόρφωση όμως αυτή , μολονότι καταλήγει σε προϊόν χαμηλής εντροπίας, έχει ένα κόστος , το οποίο χρεώνεται το περιβάλλον  καθώς αυξάνεται  η εντροπία του. Η εντροπία ενός καθαρού μετάλλου είναι χαμηλότερη από την εντροπία του ορυκτού του. Στο κόστος όμως για την εξόρυξή του πρέπει να προσθέσουμε και το «εντροπικό» κόστος που σχετίζεται με το χρονικό διάστημα που θα χρειαστεί για την αναπλήρωσή του. Η επεξεργασία του ορυκτού τελικά, προκαλεί περισσότερη αύξηση στην εντροπία του περιβάλλοντος , από την μείωση που επιφέρει. Ο νόμος της εντροπίας μας διδάσκει ότι ο κανόνας της βιολογικής ζωής  είναι πολύ σκληρός ώστε το κόστος οποιασδήποτε βιολογικής διαχείρισης να είναι πάντα σπουδαιότερο από το προϊόν. Δηλαδή, κάθε δραστηριότητα, κυρίως η ανθρώπινη, καταλήγει σε έλλειμμα.

Η συνεχής άντληση του ανθρώπινου από φυσικές πηγές χαμηλής εντροπίας, είναι μία δραστηριότητα που δημιουργεί ιστορία. Επειδή η εντροπική υποβάθμιση της ενέργειας είναι χωρίς επιστροφή, πολλοί άνθρωποι εξαναγκάσθηκαν να μεταναστεύσουν σε νέες περιοχές με φυσικές πηγές χαμηλής εντροπίας (αποικίες, Νέος κόσμος κ.λ.π). Η προσπάθεια να φθάσουμε σε άλλους πλανήτες , αποτελεί συνέχεια των παραπάνω μεταναστεύσεων. Η σπανιότητα  της χαμηλής περιβαλλοντικής εντροπίας, οδήγησε τον άνθρωπο, εκτός από την μετανάστευση, να επινοεί μέσα για να εκμεταλλεύεται  καλλίτερα τη χαμηλή εντροπία.

Ανεξάρτητα από την επιστήμη, που ισχυρίζεται ότι  μπορούμε να καταργήσουμε όλους τους περιορισμούς, εμείς πρέπει να συνειδητοποιήσουμε ότι δεν μπορούμε να κατασκευάσουμε π.χ. «μεγαλύτερα» και «πολύπλοκα» αυτοκίνητα  χωρίς να παράγουμε συγχρόνως  «μεγαλύτερα» και «πολύπλοκα» σκουπίδια. Όσο αρνούμαστε να αναγνωρίσουμε την εντροπική φύση της παραγωγικής διαδικασίας, τόσο θα συσσωρεύονται σκουπίδια στο περιβάλλον. Η σκέψη για διαρκή ανακύκλωση των σκουπιδιών  βελτιώνει την κατάσταση προσωρινά, διότι απαιτείται  συμπληρωματική  ποσότητα χαμηλής εντροπίας, η οποία είναι πολύ μεγαλύτερη  από την μείωση της εντροπίας που επιτυγχάνεται με την ανακύκλωση.

Η ελεύθερη ενέργεια στην οποία μπορεί να έχει πρόσβαση ο άνθρωπος προέρχεται από δύο διαφορετικές πηγές. Η πρώτη είναι η ίδια η γη με τις πηγές χαμηλής εντροπίας (ορυκτά κ.λ.π) και η δεύτερη ο ήλιος.  Ο άνθρωπος παίρνει την ενέργεια από τον ήλιο κυρίως έμμεσα, διότι οι πηγές χαμηλής εντροπίας της γης είναι αποτέλεσμα της επενέργειας του ήλιου (φωτοσύνθεση κ.λ.π). Για πρακτικούς λόγους δεν μπορεί να ελέγξει άμεσα την ενέργεια του ήλιου.  Τελικά, η γήινη παρακαταθήκη σε ενέργεια χαμηλής εντροπίας είναι ασήμαντη  σε σύγκριση με αυτή που δέχεται από τον ήλιο. Η ενέργεια που θα αποθηκεύσει η γη σε πηγές χαμηλής εντροπίας στα πέντε δισεκατομμύρια χρόνια που θα ζήσει, ισοδυναμεί με την ενέργεια που εκπέμπεται  για τέσσερις μέρες από τον ήλιο.

Πολλοί πιστεύουν ότι η γη μπορεί να θρέψει ως και σαράντα  πέντε δισεκατομμύρια κόσμο. Το ερώτημα όμως που τίθεται είναι: για πόσο καιρό; Σαν απάντηση έμμεση προτείνεται η εντατικοποίηση της εκμετάλλευσης των πηγών χαμηλής εντροπίας και η μηχανοποίηση της γεωργίας. Εδώ είναι το πρόβλημα με την εντροπία. Η μηχανοποίηση της γεωργίας έχει σαν αποτέλεσμα να ολιγοστεύσουν τα ζώα που χρησιμοποιούνται για την καλλιέργεια της γης και αποκτούν την μηχανική τους δύναμη από την ηλιακή ακτινοβολία έμμεσα , τρώγοντας τα φυτά (χαμηλή εντροπία μέσω της φωτοσύνθεσης). Την θέση τους  παίρνουν τα μηχανήματα, τα οποία χρειάζονται για την παραγωγή και την λειτουργία τους πηγές χαμηλής εντροπίας. Επιπλέον, με την μείωση των ζώων που καλλιεργούν τη γη, χάνεται και η κοπριά και την θέση της παίρνουν τα λιπάσματα που για την παρασκευή και μεταφορά τους απαιτείται επιπλέον σπατάλη πηγών χαμηλής εντροπίας.

Η «ποιότητα» της ζωής, όταν μεταφράζεται σε καταναλωτικά αγαθά επιφέρει αύξηση της εντροπίας του περιβάλλοντος. Σε πολλές περιοχές του πλανήτη το εντροπικό κόστος  είναι μικρό λόγω της φτώχιας που επικρατεί. Όσο περισσότερα καταναλωτικά αγαθά χρησιμοποιεί ο άνθρωπος, τόσο περισσότερο υποβαθμίζεται ενεργειακά το περιβάλλον του. Όταν όλοι οι άνθρωποι «αναπτυχθούν» οικονομικά τότε το εντροπικό κόστος θα είναι βαρύ. Το πρόβλημα δηλαδή δεν είναι το πόσοι άνθρωποι μπορούν να ζήσουν σ αυτό τον πλανήτη αλλά   το εντροπικό κόστος που επιφέρει κάθε άνθρωπος, δεδομένου ότι υπάρχει εντροπική ανισότητα ανάμεσα στους ανεπτυγμένους λαούς και τους υπό ανάπτυξη.

Αν παραστήσουμε με  Σ το απόθεμα της χαμηλής εντροπίας του πλανήτη και με α  την μέση ετήσια κατανάλωσή της, ο μεγαλύτερος αριθμός ετών  μέχρι την πλήρη υποβάθμιση της χαμηλής εντροπίας είναι  Κ= Σ /α , δεδομένου ότι ο ρυθμός αναπλήρωσης της  από τον ήλιο είναι αμελητέος. Αυτός θα είναι και ο αριθμός των ετών, που απαιτείται για να φθάσει η βιομηχανική φάση της ανθρωπότητας στο τέλος της. Αυτή η φάση θα είναι πολύ πριν εξαντληθούν τα καύσιμα του ήλιου , οπότε ο άνθρωπος θα εξαναγκαστεί ,αν δεν έχει βρεί άλλες πηγές χαμηλής εντροπίας από άλλους πλανήτες, να περάσει στη φάση των καρποσυλλεκτικών  ειδών, όπου ήταν κάποτε. Σ αυτή τη φάση θα καταναλώνει ένα πολύ μικρό ποσό ενέργειας χαμηλής εντροπίας, η οποία θα αντικαθίσταται από τον ήλιο.

Όσο υψηλότερος είναι ο βαθμός ανάπτυξης τόσο μεγαλύτερη είναι η ποσότητα α με αποτέλεσμα να μικραίνει ο λόγος  Κ=Σ / α , οπότε τόσο λιγότερη ζωή απομένει στο ανθρώπινο είδος με αυτή την μορφή. Το τελικό αποτέλεσμα  είναι μοιραίο. Κάθε φορά που παράγουμε ένα καταναλωτικό αγαθό καταστρέφουμε μία ποσότητα χαμηλής εντροπίας, την οποία στερούμε από τους απογόνους μας. Με άλλα λόγια μειώνουμε τον αριθμό των ανθρώπινων ζωών του μέλλοντος. Η οικονομική ανάπτυξη μπορεί να είναι μία ευλογία  τώρα για μας και γι αυτούς που θα είναι σε θέση  να την απολαύσουν στο κοντινό μέλλον, αλλά είναι αμετάκλητα αντίθετη  στο συμφέρον του ανθρώπινου είδους ως σύνολο, εάν το συμφέρον του είναι να έχει μια διάρκεια ζωής ανάλογα με τα αποθέματα σε χαμηλή εντροπία.

Σ αυτό το παράδοξο της ανάπτυξης του ανθρώπου μπορούμε να δούμε το τίμημα (κόστος της εντροπίας), που πρέπει ο άνθρωπος να πληρώσει για το μοναδικό προνόμιο της ύπαρξης, όταν γίνεται ικανός να υπερβαίνει τους βιολογικούς περιορισμούς στον αγώνα για την τη ζωή.

Όσο αρνούμαστε να αναγνωρίσουμε την εντροπική φύση της παραγωγικής διαδικασίας, τόσο θα συσσωρεύονται σκουπίδια στο περιβάλλον. Η σκέψη για διαρκή ανακύκλωση των σκουπιδιών  βελτιώνει την κατάσταση προσωρινά, διότι απαιτείται  συμπληρωματική  ποσότητα χαμηλής εντροπίας, η οποία είναι πολύ μεγαλύτερη  από την μείωση της εντροπίας που επιτυγχάνεται με την ανακύκλωση.
Από την άλλη μεριά η ανακύκλωση απαιτεί πηγές ενέργειας που έχουν τεράστιο εντροπικό κόστος. Για να συνθέσει ο ήλιος το πετρέλαιο  που χρησιμοποιείται για την ανακύκλωση θα χρειασθεί πολλά εκατομμύρια χρόνια (μεγάλο εντροπικό κόστος) ενώ για να αναπτυχθεί ένα δένδρο χρειάζονται μερικά χρόνια (μικρό εντροπικό κόστος).

Κάθε φορά που προπαγανδίζουμε την ανακύκλωση αποκρύπτουμε το εντροπικό κόστος της με αποτέλεσμα να στερούμε από τους απογόνους μας σπάνιες πηγές   χαμηλής  εντροπίας, οπότε δυσκολεύουμε την προσπάθεια μείωσης της εντροπίας τους δηλαδή την προσπάθειά τους να κρατηθούν στην ζωή.

Προπαγανδίζοντας μόνο την ανακύκλωση (γιατί άραγε;) δεν βοηθάμε την μείωση και την επαναχρησιμοποίηση. Ο καθένας «κοιμάται ήσυχος» διότι αφού κάνει ανακύκλωση νομίζει ότι λύνει το πρόβλημα και μπορεί να καταναλώνει αλόγιστα.

Μήπως θα ήταν πιο  φρόνιμο να προπαγανδίζουμε την επαναχρησιμοποίηση (reuse) και την μείωση (reduce) και την ανακύκλωση σαν αναγκαίο κακό προκειμένου να της στείλουμε λιγότερα σκουπίδια με αποτέλεσμα τη μείωση του εντροπικού κόστους ;

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

Γκεοργκέσκου-Ρέγκεν Ν. (1998), Ο νόμος της εντροπίας και το οικονομικό πρόβλημα, Μετ. Θ. Ανθογαλίδου, Virtual School, The sciences of Education Online, τόμος 1, τεύχος 1

R.S. Ellis, (1985),Entropy, Large Deviation and Statistical Mechanics,Springer Verlag, New York

Wojciech H. Zurek, (1998), Complexity, Entropy and the Physic of Information, Perseus Pr., Cambridge

Georgescu-Roegen N.,(1978), The Entropy Law and the Economic Process, Harvard Univ. Pr., σελ. 23-49

Halliday D.- Resnick R.,(1976), Φυσική,τ.2, εκδ. Πνευματικός, Αθήνα ,σελ. 638-643

Hugh D. Young, (1992)., Φυσική ,τ.2, εκδ. Παπαζήση, Αθήνα, σελ. 521

Μεγάλη Σοβιετική Εγκυκλοπαίδεια, (1978),Τόμος 1, εκδ. Ακάδημος, Αθήνα, σελ. 248

Libor Kubat και Ziri Zeman, (1975), Entropy and Information in Science and Philosophy, Elsevier, New York, σελ. 131