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LA CO
2, I GAS SERRA E L’EFFETTO SERRA
L’anidride carbonica deriva dall’ossidazione del carbonio e può avere origine naturale o
antropica; quest'ultima è principalmente dovuta alla combustione di fonti fossili quali
carbone, petrolio e gas. Tra questi il carbone è quello a maggior contenuto di carbonio: a
parità di energia utile produce circa il doppio delle emissioni del gas naturale.
Al contrario del monossido di carbonio (CO), che può essere letale anche in quantità
bassissime, l’anidride carbonica (CO
2) non è un gas tossico: essa è indispensabile al
processo di sintesi clorofilliana delle piante e, come prodotto della respirazione, è
immessa continuamente nell’aria dagli animali e da tutti gli organismi aerobi. L’anidride
carbonica trova largo impiego nell’industria, inclusa quella alimentare, per la sua natura
tutto sommato benigna.
Il motivo di preoccupazione risiede invece nell’accumulo di questo gas nell’atmosfera:
variazioni nel contenuto di CO
2nell’atmosfera possono determinare alterazioni nella
temperatura di quest’ultima e probabili ripercussioni sul clima.
L’anidride carbonica è infatti inclusa tra i così detti gas serra
2ovvero tra quei gas che
permettono alle radiazioni solari di passare attraverso l’atmosfera mentre ostacolano il
passaggio verso lo spazio di parte delle radiazioni infrarosse provenienti dalla superficie
della Terra e dalla bassa atmosfera (il calore riemesso); in pratica si comportano come i
vetri di una serra e favoriscono la regolazione ed il mantenimento della temperatura
terrestre ai valori odierni. Questo fenomeno, conosciuto come Effetto serra, è
normalmente naturale e benefico (senza l'effetto serra la terra sarebbe di almeno 15 °C
più fredda), ma sta aumentando di importanza a causa dell'aumento di concentrazione di
questi gas dovuto alle attività umane.
2 Possono essere di origine naturale, come la CO2, il CH4, il protossido di azoto e il vapore acqueo, o di origine
antropica, come i perfluorocarburi, gli idrofluorocarburi, i cloforluorocarburi (meglio conosciuti come CFC) e
Fig. 1.1 - Rappresentazione schematica dell'effetto serra
Le emissioni dei gas serra più persistenti (biossido di carbonio, protossido di azoto,
perfluorocarburi) hanno un effetto duraturo sul clima: per esempio, parecchi secoli dopo
che avvengono le emissioni di CO
2, circa un quarto di esse permane nell'atmosfera, ciò è
dovuto ai tempi di residenza in atmosfera del gas che sono pari a circa cento anni.
L’IPCC
3(Intergovernamental Panel on Climate Change) ha elaborato un sistema di fattori di
equivalenza che usa l'anidride carbonica come metro di riferimento per valutare l'impatto
di tutti i gas sul riscaldamento globale.
Il "Global Warming Potential" (GWP) rappresenta il rapporto fra il riscaldamento causato da
un gas in 100 anni ed il riscaldamento causato dal biossido di carbonio nella stessa
quantità. Il valore del biossido di carbonio è quindi posto pari ad 1.
3L’IPCC, istituito nel 1988 dalla World Meteorological Organisation (WMO) e dallo United Nations Environment Programme (UNEP), è un organo intergovernativo (e non di ricerca diretta) aperto a tutti i Paesi membri della WMO e dell’UNEP, con lo scopo di fornire ai decisori politici una valutazione scientifica della letteratura tecnico-scientifica e socio-economica disponibile in materia di cambiamenti climatici, impatti, adattamento, mitigazione.
L’attività principale dell’IPCC consiste nel produrre periodicamente Rapporti di Valutazione scientifica sullo stato delle conoscenze nel campo del clima e dei cambiamenti climatici (Assessment Reports).
Tab. 1.1.Valori del GWP dei gas serra
GWP dei Gas Serra
CO2 1 CH4 21 CFC-11 5.000 CFC-12 8.500 HCFC 93 - 12.100 HFC 93 - 12.100 SF6 23.900
Per ottenere il GWP si devono moltiplicare le quantità di una sostanza per il fattore di
conversione corrispondente (tabella 1.2) e poi si devono sommare tra loro i risultati così
ottenuti per ogni composto chimico.
GWP (kg CO
2eq.) = [(x kg CH
4* 25) + (y kg N
2O * 320) + ....+ kg CO
2]
Tab. 1.2 Fattori di conversioneFattore di conversione
Composto chimico Formula
100 anni 500 anni
Anidride carbonica fossile CO2 1 1
Monossido di carbonio CO 2 2
Protossido di azoto N2O 320 180
Metano CH4 25 8
Composti organici volatili non metanici NM-COV 3 3
Questa procedura è ormai universalmente accettata.
Come si può osservare più l'orizzonte temporale è lontano minore è l'impatto che alcune
sostanze hanno. Nel tempo si immagina infatti una loro reazione con altri componenti
dell’atmosfera e quindi una loro degradazione e un minore effetto.
Si può inoltre notare come il protossido di azoto abbia un elevato effetto negativo rispetto
all’anidride carbonica ma si deve anche aggiungere che tale composto è prodotto in
quantità minime rispetto al biossido di carbonio. Lo stesso vale anche per il metano.
Il GWP dei vari gas evidenzia la loro incidenza sul fenomeno dell'effetto serra:
o
il metano ha 21 GWP (21 volte più pericoloso del biossido di carbonio)
oil CFC-12 ha 8.500 GWP
o
il CFC-11 ha 5.000 GWP
quindi, una tonnellata di CFC-11 provoca un incremento dell'effetto serra pari a quello
prodotto da 5.000 tonnellate di CO
2.
Gli equivalenti del biossido di carbonio (CDE) sono invece una misura utilizzata per
comparare le emissioni dei gas serra ed il loro impatto sul riscaldamento globale. I CDE
sono espressi in milioni di tonnellate di anidride carbonica: moltiplicando il GWP di un gas
per le milioni di tonnellate emesse del gas serra in questione si ottengono le emissioni
equivalenti in termini di CO
2.
MMTCDE = milion metric tons of carbon dioxide equivalents
MMTCDE = GWP del gas in questione X milioni di tonnellate emesse del gas in
questione
Moltiplicando il valore di MMTCDE per 12/44 si ottiene un'ulteriore rappresentazione della
misura in milione di tonnellate di emissioni equivalenti in termini di carbonio.
Il tema del surriscaldamento del nostro pianeta è oggi ampiamente discusso. Le variazioni
climatiche e persino quelle meteorologiche sono un campo di studio ancora poco esplorato
in cui non esistono teorie universali. Il mondo della scienza è diviso principalmente in due
schieramenti:
coloro che puntano il dito contro le attività umane e quelli che invece, appellandosi
all'evoluzione insita nei fenomeni climatici, considerano il ruolo dell'uomo secondario e
definiscono la controparte allarmista.
Dai dati contenuti nel Quarto Rapporto di Valutazione "Climate Change 2007" forniti
dall'IPCC emerge che:
-
l’aumento totale della temperatura superficiale atmosferica dal 1850-1899 al
2001-2005 è di 0.76 [da 0.57 a 0.95]°C;
Fig. 1.2. Andamento della temperatura media europea annua, dal 1850 al 1999
-1,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 1850 1860 1870 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
-
la temperatura media degli oceani è aumentata fino ad almeno 3000 m di
profondità;
-
i ghiacciai montani e la copertura nevosa sono mediamente diminuiti in entrambi gli
emisferi;
-
la perdita di ghiaccio in Groenlandia e in Antartide ha molto probabilmente
contribuito all’innalzamento del livello marino fra il 1993 e il 2003.
Nel Rapporto vengono individuati i contributi sia naturali che antropici al cambiamento
climatico in atto:
-
Le concentrazioni globali in atmosfera dei principali gas-serra, come l’anidride
carbonica e il metano, sono notevolmente aumentate a causa dell’attività umana
dal 1750 (anno di riferimento del periodo pre-industriale). La concentrazione
globale di CO2 è aumentata da un valore pre-industriale di 280 ppm a un valore di
379 ppm nel 2005, che supera i valori massimi degli ultimi 650.000 anni (da 180 a
300 ppm) come determinato dall’analisi delle carote di ghiaccio;
-
le attività umane (emissioni di gas-serra, aerosol, ozono troposferico) hanno
provocato dal 1750 un riscaldamento climatico, che è notevolmente più elevato di
quello provocato dall’attività solare;
-
il livello medio globale dei mari è cresciuto mediamente di 1.8 mm per anno dal
1961 al 2003, ma più velocemente dal 1993 al 2003 (circa 3.1 mm per anno). La
crescita totale per il XX secolo è stata stimata pari a 0.17 m;
-
la temperatura media dell’Artico è cresciuta quasi del doppio di quella globale
negli ultimi 100 anni - dal 1970, in particolare nelle zone tropicali e sub-tropicali, si
sono avuti periodi più lunghi e più intensi di siccità.
Per la prima volta l’IPCC ha valutato con maggiore certezza scientifica, grazie all'ausilio di
modelli climatici più realistici, gli impatti dei futuri cambiamenti climatici in relazione alle
proiezioni di aumento di temperatura media globale.
Anche se le concentrazioni di tutti i gas-serra e di tutti gli aerosol fossero mantenute
costanti al livello dell’anno 2000, ci sarebbe lo stesso un ulteriore incremento di circa
0.1°C per decennio, in particolare, le proiezioni con sei scenari Ipcc principali mostrano:
• un aumento della temperatura atmosferica superficiale per il globo nel range di
1.1-6.4°C;
• un innalzamentomedio del livello marino nel range 0.18–0.59m;
• una riduzione del ghiaccio marino nelle regioni polari;
• un aumento degli eventi estremi come ondate di calore, precipitazioni e siccità;
•un aumento dei cicloni tropicali più intensi associato a un incremento delle temperature
superficiali marine tropicali;
• uno spostamento delle traiettorie dei cicloni extra-tropicali verso nord, con un
conseguente cambiamento delle strutture dei venti, delle precipitazioni e delle
temperature;
• aumenti della precipitazione media alle alte latitudini e diminuzioni nelle regioni
subtropicali (anche fino a circa il 20%);
• un rallentamento della circolazione termoalina dell’oceano Atlantico.
Inoltre, alcuni esempi di impatto generati dall'aumento di temperatura sono:
• Aumento della temperatura media globale
fino a 1.5ºC farà aumentare le
vulnerabilità-chiave e causerà impatti negativi sulla salute da onde di calore, inondazioni e siccità,
malnutrizione, infezioni e water-stress. Inoltre aumenterà il coral-bleaching.
• Aumento della temperatura media globale
da 1.5ºC a 3.5ºC farà aumentare in maniera
sostanziale gli impatti a tutte le scale:
1.
molti milioni di persone saranno a rischio di inondazioni costiere,
2. aumenterà il rischio di perdita di biodiversità (
circa il 20-20% delle
specie vegetali ed animali potranno essere a rischio di estinzione),
3. accentuazione della
deglaciazione della Groelandia e inizio di quella
dell’Antartide.
• Aumento della temperatura media globale oltre 3.5ºC causerà aumenti della
vulnerabilità in molti sistemi naturali ed umani rendendo molto difficile attuare misure di
adattamento. Circa il 30% delle aree umide costiere potrebbe sparire e si avrà una perdita
estesa delle barriere coralline.
Per limitare l' effetto serra sono state suggerite alcune azioni a livello globale, come:
•Risparmio energetico: uso di energia da sorgenti rinnovabili (solare, eolico,
idroelettrico, geotermico, biomasse) o, fra i combustibili fossili, preferenza al
gas naturale rispetto al petrolio o al carbone (la combustione di metano
genera meno biossido di carbonio a parità di energia prodotta).
•
Eliminazione graduale dei clorofluorocarburi;
•
Riduzione degli altri gas serra
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