Sulle calorie, sull’energia e sul risparmio energetico

Oggi il mio post cambia un po’ discorso rispetto alla tematica del blog. Infatti parlerò di calorie. Traggo ispirazione dal fatto che, nell’università coreana in cui mi trovo in questo momento (la Ewha Womans University – rimando chi volesse approfondire il motivo della presenza di scuole femminili in Corea a questo mio articolo di qualche tempo fa), hanno tentato di invogliare la gente a far le scale (invece dell’ascensore – ma l’iniziativa non pare riscuotere molto successo…) appiccicando sugli scalini l’indicazione delle calorie consumate ogni due gradini, nonché dei secondi di vita risparmiati. Apparentemente si perdono 0,3 calorie ogni due gradini saliti, o meglio 0,3 Cal, che in realtà sono le grandi calorie, quelle usate in scienza della nutrizione, che comunemente si chiamano calorie. Il numero torna con quanto viene indicato su alcuni siti popolari in cui si parla di calorie e nutrizione, come ad esempio questo sito, dove si dice che salire le scale richiede circa 8÷11 calorie al minuto. Beh, nell’ipotesi, non così campata per aria, di salire un gradino al secondo, questo significa un consumo calorico di 0,13÷0,18 calorie al gradino, numero che è in linea con l’indicazione sui gradini dell’università Ewha. Ma è un numero che, in realtà, non ci dice molto, di per sé. Sembra soltanto molto piccolo, e forse è per questo motivo che “non tira”. Ma è davvero piccolo?

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Fig. 1 – dettaglio di una rampa di scale dell’istituto che ospita il Dipartimento di Atmospheric Sciences and Engineering presso la Ewha Womans University, Seoul, Corea.

Proviamo a fare alcuni “conti della serva”. L’altezza media di un gradino varia tra 10 e 15 cm. Se una persona di 70 kg sale verticalmente di un metro, deve spendere energia per vincere la forza di gravità. Tale energia equivale all’energia potenziale gravitazionale, ed è data da E=mgh dove m è la massa della persona (70 kg, abbiamo detto), g l’accelerazione di gravità (9,81 m s-2) e h lo spostamento in verticale (diciamo 10 cm, ovvero 0,1 m). Si ottiene E=68,67 J. E siccome 1 J = 0,239 cal = 2,39 10-4 Cal, questo significa circa 0,016 Cal a gradino. Cioé circa un decimo rispetto al valore indicato… ma questa è solo l’energia spesa per salire… l’energia spesa da un essere umano non si limita alla sola energia contro la forza di gravità. Il dispendio energetico complessivo, stando in piedi inattivi, è quantificato in 1,0 Cal/min (ovvero 0,016 Cal/s) mentre, se si cammina, tale dispendio è circa tre volte maggiore (2,5÷3,5 Cal/min camminando in piano a 4 km/h, pari a circa 0,042÷0,058 Cal/s). Pertanto, se si considera che una persona salga un gradino al secondo, ecco che al lavoro fisico fatto contro la gravità vanno già sommati il consumo di una persona inattiva e il consumo nel camminare in piano (camminare in salita equivale a camminare in piano più lo spostamento verticale), ovvero si arriva in media a circa 0,08 Cal al gradino, che è circa metà del valore indicato. Poi, naturalmente, ci sono altri aspetti da considerare, ma intanto vediamo che l’ordine di grandezza del dato pare sensato.

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Fig. 2 – Articolo “Il destino del grasso” pubblicato nella sezione “Pentole e provette” del numero di Marzo 2016 de Le Scienze.

Vediamo di approfondire ancor più il discorso: in questo, prendo ispirazione anche dal magistrale articolo di Dario Bressanini uscito sul penultimo numero de Le Scienze, e dai consumi riportati su quest’altro sito, che è molto ricco di spunti. Qui il consumo energetico richiesto per salire le scale è quantificato in 12,8 cal/min, a cui viene aggiunto il dato di 6 cal/min per la discesa dalle scale. Tali dati sono riferiti ad una persona di 70 kg, e – sempre nell’ipotesi di salire o scendere un gradino al secondo, possono rispettivamente tradursi in 0,21 e 0,10 Cal per scalino salito/sceso. Essi risultano un po’ maggiori rispetto ai dati appiccicati agli scalini dell’università Ewha, ma occorre notare che essi sono riferiti ad una persona con normopeso di 70 kg, mentre presumibilmente le studentesse dell’università della Ewha sono più vicine ai 50 kg: in tal caso le cifre cambiano rispettivamente in 9,2 Cal/min per salire le scale e 4,3 Cal/min per scenderle, pari rispettivamente a 0,15 e 0,07 Cal per scalino, e il primo dei due valori è esattamente il valore riportato sugli scalini.

Sono valori piccoli? Effettivamente lo sembrano… ma in realtà non è così! Infatti, lo stesso sito permette il paragone con molte altre attività fisiche, e si può scoprire che, grossolanamente, il rateo di consumo energetico nel salire le scale è in realtà ragguardevole e del tutto paragonabile a quello relativo ad una partita di calcio o di rugby, nell’unità di tempo: salire le scale è infatti un’attività energeticamente molto dispendiosa, solo che, ovviamente, non è pensabile di farlo per la durata di un’intera partita di calcio: 90 minuti…

In ogni caso, i numeri di cui sopra possono permettere una rapida conversione dell’energia in gradini di scale da fare, o volendo in piani, se si ipotizza che un piano sia composto da trenta gradini da 10 cm. E, quindi, può essere interessante paragonare tali valori a quelli delle riserve energetiche immagazzinate nel nostro corpo, o a quelli degli alimenti che mangiamo. Perché esprimere le calorie in gradini da salire ci può aiutare a quantificare.

Il cibo italiano è notoriamente ricco di carboidrati. Ebbene, 1 g di carboidrati equivale a 3,8 Cal. Quindi, la razione di 60 g di pasta (senza sugo) da sola contiene un minimo di 228 Cal, ed equivale a 1550 gradini da salire (per un individuo di 50 kg), o 51 piani. In realtà, poiché poi bisogna pure scendere, si può usare il dato di 0,15+0,07=0,22 Cal/gradino, comprensivo di salita e discesa, e l’equivalenza sarebbe con soli 1036 gradini, ovvero 34 piani. Naturalmente un individuo di 70 kg consuma di più e pertanto potrebbe permettersi di salire e scendere soltanto per 735 gradini, equivalenti a 25 piani.

Questo giochino si può ripetere abbastanza facilmente per diversi alimenti, e si ottiene la tabella in allegato, nella quale ho riportato alcuni alimenti di uso comune prendendo i dati relativi all’apporto calorico da questo sito. Vorrei soltanto sottolineare che non sto demonizzando il cibo di per sé: ogni persona necessita di un apporto calorico adeguato durante la giornata, che in genere viene quantificato tra le 2000 e le 2500 Cal, a seconda del sesso e dell’attività fisica, e quando tali valori non vengono raggiunti in modo sistematico e prolungato si va incontro alla denutrizione. Il mio scopo è far capire il valore calorico degli alimenti. E far capire che, se le calorie ingurgitate eccedono sistematicamente le soglie (“che sarà mai qualche caloria in più…“), il nostro corpo le accumula producendo lipidi cioé grassi, al rateo di 9 Cal per 1 g. Se uno accumula 1 kg, ad esempio, poi per smaltirlo, dovrà consumare 9000 Cal. Ovvero salire 60000 scalini, ovvero 2000 piani.

La tabella seguente riporta le equivalenze tra calorie, gradini e piani, nell’ipotesi di salire un gradino al secondo e che un piano contenga 30 gradini, per un uomo medio di 70 kg e una donna media di 50 kg, che definirei quindi in gran forma. Ho inserito alcuni alimenti di uso comune, e altri che rappresentano degli sfizi…

tabella

Tabella 1 – Contenuto calorico di porzioni standard di cibo, rapportate al numero di gradini da salire e scendere da parte di un individuo medio di 50 e 70 kg, e/o di piani.

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Fig. 3 – Per smaltire le calorie di un panino come questo, occorre salire e scendere scale per l’equivalente di un centinaio di piani!

Che dire? Diciamo che alcuni sfizi “costano” molto, in termini di calorie. Non vuol dire che non ce li si può permettere, ma occorre esserne consapevoli in modo da poterli compensare riducendo le calorie nel resto della giornata o nel giorno successivo.

Ora, uno si potrebbe chiedere cosa c’entri tutto questo discorso sulle calorie e sui contenuti energetici del cibo con il clima. Il motivo è presto detto.

gelato

Fig. 4 – Immagine di un succulento e accattivante gelato sormontato da abbondante panna montata.

Da un lato, il nostro corpo richiede un determinato contenuto calorico giornaliero; ingurgitare più calorie del dovuto può magari appagare i sensi (a chi i sensi non andrebbero in subbuglio guardando – ad esempio – un bel gelato sormontato dalla panna montata, come quello in figura 4?), ma ha come risultato che, se l’operazione è ripetuta spesso, si ingrassa e conseguentemente si danneggia la propria salute; inoltre si richiede un maggiore (e inutile) quantitativo di cibo dall’ambiente, per produrre il quale serve un maggiore apporto energetico che, attualmente, in gran parte richiede l’uso dei combustibili fossili, e quindi produce gas serra. Infine, la tendenza all’obesità è poi collegata all’insorgenza di diverse malattie, che generalmente si manifestano più avanti negli anni, ma con un’età media della popolazione che ormai ha superato gli 80 anni diventa poi inevitabile doversi scontrare, prima o poi, con qualche patologia che rischia di diventare invalidante. Nel 1988 negli USA uscì il musical Hairspray, noto in Italia come “Grasso è bello“, poi trasformato in film ed interpretato, tra gli altri, da John Travolta e Michelle Pfeiffer. Beh, il film è certo divertente, ma il messaggio è fuorviante e sbagliato. Grasso potrà anche essere bello, de gustibus, ma sicuramente non fa bene né a se stessi, né all’ambiente. Limitare la nutrizione al quantitativo corretto è dunque una maniera salutare e magari indiretta ma molto utile anche per limitare le emissioni di gas serra, e quindi anche il cambiamento climatico in corso. Questo discorso vale in generale, e vale anche analizzando in particolare il costo energetico di produzione del cibo: non voglio qui parlare nel dettaglio di questo argomento, ma è noto, ad esempio, che la carne bovina ha un altissimo costo produttivo in termini di emissioni, ed un suo consumo eccessivo danneggia la salute in vari modi.

Hairspray

Fig. 5 – La locandina del film Hairspray.

Dall’altro lato, svolgere quitidianamente attività fisica aiuta la salute del nostro corpo e, di nuovo, contribuisce a limitare il dispendio energetico. Ad esempio, si pensi, in un palazzo di pochi piani, all’ipotesi di salire e scendere i piani a piedi usando le scale rispetto ad utilizzare l’ascensore. Da un lato ci sono i benefici sulla salute: l’attività fisica quotidiana richiesta per il nostro benessere, la diminuzione del rischio di mortalità durante la salita, il consumo energetico, la maggiore forma fisica e capacità aerobica, la perdita di peso, il potenziamento muscolare, il miglioramento della quantità di colesterolo “buono” presente nel sangue, solo per citare i più comuni. Dall’altro, uno può farsi un’idea del consumo energetico di un ascensore leggendosi questo interessante e corposo documento, in cui sono prese in considerazione diverse tipologie di ascensori, e dove si può notare come una buona parte del consumo sarebbe abbattibile con l’installazione di ascensori di nuova concezione.

Riassumendo: fare attenzione a ciò che si mangia ed all’apporto calorico del cibo, e fare attività fisica ci fa rimanere in salute e ci permette anche di limitare (un po’) le emissioni di gas serra che alterano il nostro clima. Perché dunque non farlo?

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