Environmental sustainability of blockchain : an approach based on a proof of exercise consensus algorithm

It has been a few years since the introduction of the blockchain technology, with the release in 2009 of Bitcoin. Originally the proposal of the technology came from the objective, from the author, of creating an entirely decentralized monetary system which could be working without the need of an intermediary, removing the banks from their power role in the management of both economic and financial transactions. Since then, many blockchains were born and still are, but there is an issue which is now trying to be solved due to the environmental situation that is getting worse and worse, with an increase in the average yearly temperature and the glaciers melting down. Studies have been conducted on how the blockchain can be made greener, either by reducing the emissions by changing the consensus algorithm or by shorten the size of the chain which is held by a single node or also, by trying to lower the carbon emissions of miners nodes. In this context, this work proposes an approach to mitigate the environmental impact of a blockchain proposing a consensus algorithm which moves Proof of Work to Proof of Useful Work. The idea, inspired by RECAPTCHA, is to replace the work done by the nodes with a work which can be fruitful, in order to solve the problem of the emissions both with the choice of a Proof of Useful Work mining process and the privilege given to green nodes to carry out the block production.

Sono passati parecchi anni dall’introduzione della tecnologia blockchain, con il rilascio nel 2009 di Bitcoin. Originariamente la proposta nacque dalla volontá da parte dell’autore di creare un sistema decentralizzato che potesse funzionare senza l’impiego di un intermediario, rimuovendo le banche dal loro ruolo dominante nella gestione delle transazioni economiche e finanziarie. Da allora molte blockchain hanno visto la luce e ancora oggi il fenomeno è rilevante, ma esiste un problema di fondo cui ora si sta cercando di porre rimedio data la situazione ambientale attuale in continuo peggioramento, con un continuo aumento della temperatura media annua e lo scioglimento dei ghiacciai. Sono stati condotti alcuni studi su come la blockchain possa essere resa piú sostenibile dal punto di vista ambientale riducendo le emissioni attraverso un cambiamento dell’algoritmo di consenso, oppure con la diminuendo della dimensione della catena di informazioni memorizzata dai singoli nodi del sistema o anche provando ad abbassare le emissioni dei nodi minatori. All’interno di questo contesto si colloca il presente lavoro, che prova a risolvere il problema sia con l’impiego di una tecnologia di tipo Proof of Useful Work nel processo di produzione dei blocchi, sia tramite la scelta preferenziale – nella scelta dei nodi che producono i blocchi e li validano – di quelli "verdi".