Come le emissioni alterano le riserve naturali di CO₂ tra atmosfera, oceani e foreste

(rappresentazione del ciclo del carbonio - RDM-AI09_25)

Il ciclo del carbonio regola temperatura e vita sulla Terra; l’eccesso di CO₂ antropica altera oceani e foreste, minando l’equilibrio climatico globale

Il ciclo del carbonio è il meccanismo fondamentale che regola la temperatura e la vita sulla Terra, trasferendo carbonio tra atmosfera, biosfera, oceani e geosfera. La molecola di CO₂, pur essendo un gas serra essenziale per mantenere il pianeta abitabile, è oggi presente in concentrazioni critiche a causa delle attività umane, principalmente la combustione di fossili, la deforestazione e la produzione di cemento. Quest'alterazione sovraccarica i carbon sinks naturali: gli oceani soffrono di acidificazione crescente e le foreste rischiano di non bastare per bilanciare il "Net Zero". Comprendere la dinamica di questi serbatoi è fondamentale per attuare politiche di riduzione delle emissioni antropiche davvero efficaci.

 

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I gas serra trattengono il calore terrestre: CO₂ oltre 420 ppm nel 2025 intensifica il riscaldamento globale, con effetti su ghiacci, oceani ed eventi estremi.

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Introduzione al ciclo del carbonio

Il ciclo del carbonio è l’insieme dei processi fisici, chimici e biologici che trasferiscono carbonio tra atmosfera, idrosfera, biosfera e geosfera. Questi scambi avvengono su scale temporali che vanno da giorni a milioni di anni e determinano la concentrazione di CO₂ atmosferica, il clima e la produttività degli ecosistemi.

Ruolo degli oceani

Gli oceani sono un serbatoio chiave: contengono molto più carbonio della sola atmosfera e assorbono una quota significativa delle emissioni umane. Studi recenti stimano che l’oceano abbia assorbito circa il 25–30% delle emissioni antropiche cumulative, ma la sua capacità di assorbimento può variare nel tempo a causa di riscaldamento, cambiamenti nelle correnti e nella produttività biologica.

Impatto: l’assorbimento di CO₂ provoca acidificazione degli oceani , che riduce la capacità di organismi calcificanti (coralli, molluschi) di costruire scheletri e gusci, e altera la catena trofica marina.

Aumento della CO₂ atmosferica e conseguenze

Le concentrazioni di CO₂ atmosferica sono aumentate drasticamente dall’era preindustriale, alimentate principalmente dalla combustione di combustibili fossili e dalla deforestazione. Questo incremento intensifica l’effetto serra, contribuendo a riscaldamento globale, innalzamento del livello del mare, e alterazioni dei modelli meteorologici, con impatti su ecosistemi terrestri e marini.

Meccanismi che collegano emissioni e ciclo del carbonio

• ·       Assorbimento fisico: scambio gas‑acqua alla superficie oceanica; dipende da temperatura e differenza di concentrazione.
• ·       Pompa biologica: fotosintesi di fitoplancton e successiva sedimentazione organica trasferiscono carbonio in profondità. Cambiamenti nella produttività influenzano la permanenza del carbonio negli oceani.
• ·       Stoccaggio geologico: combustibili fossili e sedimenti immagazzinano carbonio su scale geologiche; lo sfruttamento umano riporta parte di quel carbonio in atmosfera.

 

 

L’anidride carbonica nel ciclo del carbonio

Nel contesto del ciclo del carbonio, l'anidride carbonica (o biossido di carbonio, CO₂​) rappresenta il vettore principale attraverso il quale il carbonio viene scambiato tra i diversi serbatoi del pianeta: l'atmosfera, l'idrosfera (oceani e mari), la biosfera (organismi viventi) e la geosfera (sedimenti e combustibili fossili)

L'anidride carbonica è un ossido acido la cui molecola è formata da un atomo di carbonio legato a due atomi di ossigeno. È un gas incolore, inodore e insapore, componente naturale dell'atmosfera terrestre. Di fondamentale importanza per la vita, è coinvolta nei processi vitali di piante e animali: viene consumata durante la fotosintesi ed espulsa durante la respirazione

All'interno del ciclo biogeochimico, la CO₂​ fluisce continuamente tra i vari comparti terrestri

La CO₂​ è il principale gas serra dell'atmosfera. La sua funzione è quella di assorbire la radiazione infrarossa (calore) emessa dalla Terra, impedendo che si disperda interamente nello spazio. Questo meccanismo permette di mantenere la temperatura media del pianeta intorno ai 15°C; senza di esso, la Terra sarebbe una distesa gelida a -18°C

L'attività umana ha profondamente modificato l'equilibrio naturale del ciclo del carbonio

Questa alterazione sta intensificando l'effetto serra, portando al riscaldamento globale e a cambiamenti climatici che persistono a lungo, poiché la CO₂​ può rimanere in atmosfera dai 50 ai 200 anni

 

Le foreste nel contesto del ciclo del carbonio

Nel contesto del ciclo del carbonio, le foreste svolgono un ruolo fondamentale come serbatoi (carbon sinks), assorbendo circa un quinto delle emissioni umane totali (circa 7,8 miliardi di tonnellate di CO₂ all'anno)

Tuttavia, la perdita di queste riserve mette a rischio il raggiungimento degli obiettivi climatici globali per diverse ragioni tecniche e strategiche

Compromissione del bilancio "Net Zero"

Il concetto di neutralità climatica si basa sull'equilibrio tra emissioni e assorbimenti 

Se la capacità delle foreste di sequestrare carbonio diminuisce, il bilancio finale non può più chiudersi a zero, a meno di riduzioni drastiche e immediate delle emissioni alla fonte

In Friuli Venezia Giulia, ad esempio, le foreste compensano circa il 25% delle emissioni regionali, una quota molto più alta della media nazionale (10%), rendendo la loro conservazione un pilastro indispensabile della strategia locale

Modelli climatici troppo ottimistici

Diverse fonti suggeriscono che i modelli attuali potrebbero sovrastimare il futuro stoccaggio di carbonio nelle foreste perché spesso si  sottostimano la deforestazione e i disturbi naturali, Ignorano l'impatto di incendi e parassitosi, Sopravvalutano l'effetto di "fertilizzazione" indotto dalla maggiore concentrazione di CO₂ in atmosfera

Sebbene siano alleate preziose, le foreste da sole non possono essere l'unica soluzione per la neutralità climatica. La loro capacità di assorbimento è soggetta a un'estrema variabilità; pertanto, le soluzioni naturali devono affiancarsi e non sostituirsi allo sforzo di riduzione delle emissioni antropiche, derivanti principalmente dall'uso di combustibili fossili (86% delle emissioni totali in FVG)

 

Il ciclo del  carbonio

IL ciclo del carbonio è il ciclo biogeochimico attraverso il quale il carbonio viene scambiato tra la geosfera (all'interno della quale si considerano i sedimenti e i combustibili fossili), l'idrosfera (mari e oceani), la biosfera (comprese le acque dolci) e l'atmosfera della Terra. Tutte queste porzioni della Terra sono da considerare riserve di carbonio (carbon sinks).

L'anidride carbonica entra nell'atmosfera naturalmente da

• Batteri anaerobici che decompongono la materia organica
• Animali che emettono anidride carbonica durante la respirazione
• Attività vulcanica occasionale

La natura rimuove l'anidride carbonica dall'atmosfera

• Piante che lo consumano nel processo di fotosintesi
• Acqua che dissolve l'anidride carbonica

Parte dell'anidride carbonica che viene rilasciata nell'aria viene rimossa dagli oceani e da altri corpi idrici. La quantità di anidride carbonica che può dissolversi in un volume d'acqua dipende dalla temperatura dell'acqua e dalla concentrazione di anidride carbonica che è già disciolta nell'acqua.

L’aumento dell’acidità dei mari è causato da un aumento della dissoluzione di CO₂ in acqua.

Schema del ciclo del carbonio. Clicca sull’immagine per ingrandire (credit RDM-AI09_25)

Anidride carbonica prodotta dall’uomo

L'anidride carbonica antropica è l'anidride carbonica rilasciata nell'atmosfera a causa delle attività umane. Le principali fonti di anidride carbonica antropica sono:

• La combustione di combustibili fossili, come carbone, petrolio e gas naturale, per generare elettricità, calore e trasporti.
• La deforestazione, che comporta la rimozione degli alberi, che assorbono l'anidride carbonica dall'atmosfera.
• L'agricoltura, in particolare l'allevamento di bestiame, che produce metano, un gas serra più potente dell'anidride carbonica.

L'anidride carbonica antropica è responsabile del riscaldamento globale, in quanto cattura il calore del sole nell'atmosfera, impedendogli di ritornare nello spazio. Il riscaldamento globale ha già causato un aumento del livello del mare, l'innalzamento delle temperature medie globali e l'alterazione dei modelli meteorologici.

I governi di tutto il mondo hanno concordato di ridurre le emissioni di anidride carbonica antropica nell'ambito dell'Accordo di Parigi sul clima. L'accordo prevede che i paesi partecipanti riducano le proprie emissioni di gas serra di almeno il 26-28% entro il 2030 rispetto ai livelli del 2010.

Nel 2021 le emissioni globali di CO₂ sono aumentate del 5,3% rispetto al 2020. Cina, Stati Uniti, UE, India, Russia e Giappone sono le economie che emettono più CO₂ al mondo. Insieme, rappresentano il 49,2% della popolazione mondiale, il 62,4% del Pil globale, il 66,4% del consumo di combustibili fossili e il 67,8% delle emissioni globali di CO₂ fossile. Tutti e sei hanno aumentato le emissioni di CO₂ nel 2021 rispetto al 2020.

Le emissioni dell’Unione europea sono aumentate del 6,5% nel 2021, da un livello eccezionalmente basso nel 2020 a causa dei blocchi causati dalla pandemia di Coronavirus. Tuttavia sono diminuite del 5% rispetto al 2019. Ciò mette la UE sulla strada per raggiungere il proprio obiettivo di ridurre le emissioni del 55% entro la fine di questo decennio.

La Cina è di gran lunga il Paese che ne produce di più: il 33% del totale nel 2021. Da sola, supera la somma delle quattro economie che la seguono: Stati Uniti (12,5%), Unione Europea (7,3%), India (7%) e Russia (5%). Pechino punta a raggiungere il picco di emissioni «prima del 2030»: significa che non smetterà di aumentarle per diversi anni ancora.

La classifica cambia radicalmente se si considerano le emissioni pro-capite, un criterio non troppo significativo, che inevitabilmente premia i Paesi più popolati. In questo caso, gli Stati Uniti superano la Cina.

Emissioni CO₂ per settore. Dati espressi in Megatonnellate metriche di CO₂ per anno (Fonte: CO₂ emissions of all world countries, 2022 Report). Clicca sull’immagine per ingrandire. (CC BY 4.0)

Anidride carbonica che deriva dai combustibili fossili

I combustibili fossili sono carbone, petrolio e gas naturale. Il nome combustibili fossili deriva dall'origine di questi combustibili dai resti di materia organica conservati fin dalla preistoria. La maggior parte della nostra energia utilizzata oggi per l'elettricità e il trasporto proviene dalla combustione di combustibili fossili, che genera anidride carbonica come sottoprodotto. Come risultato della combustione dei combustibili fossili, l'anidride carbonica nell'atmosfera è ora del 35% superiore a quella di un secolo e mezzo fa.

Ogni volta che qualcosa che contiene carbonio brucia, tra i prodotti di combustione ci sono anidride carbonica e vapore acqueo. La reazione chimica di base per la combustione completa di un combustibile è

Carburante + ossigeno (O₂) → anidride carbonica (CO₂) + acqua (H₂O)

La tabella mostra le formule chimiche per i combustibili comuni. Notare che ognuno di questi combustibili, tranne l'idrogeno, contiene carbonio.

Formule chimiche dei combustibili più comuni. Clicca sulla tabella per ingrandire

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O + calore

L’Ipcc, il Climate Panel dell’Onu, afferma che è verosimile che l’uso dei combustibili fossili sia la causa principale del riscaldamento globale degli ultimi 50 anni. Gran parte delle emissioni climalteranti in atmosfera derivano dai combustibili fossili, sia per uso energetico che per i trasporti, camion, navi, aerei.

Anidride carbonica che proviene dalla produzione del cemento

La produzione del cemento è uno dei principali contributori alle emissioni globali di anidride carbonica (CO₂). L'industria del cemento è responsabile di circa il 5% delle emissioni globali di gas serra.

La produzione del cemento, che comporta la conversione della roccia di carbonato di calcio (calcare) in ossido di calcio. Questo processo produce anche anidride carbonica, come mostrato in questa reazione:

Carbonato di calcio + calore → ossido di calcio + anidride carbonica

CaCO₃ + Calore → CaO + CO₂

La principale fonte di emissioni di CO₂ dalla produzione del cemento è la calcinazione del calcare. Il calcare è una roccia sedimentaria composta principalmente da carbonato di calcio (CaCO₃). Quando il calcare viene riscaldato a circa 1400°C, si decompone in ossido di calcio (CaO) e anidride carbonica.

Oltre alla calcinazione del calcare, altri fattori che contribuiscono alle emissioni di CO₂ dalla produzione del cemento includono:

• Il trasporto delle materie prime e del prodotto finito
• Il consumo di energia per la produzione di calore e elettricità

 

 

 

 

CO2 emissions of all world countries, 2022 report EU

LAB24, Cop27, le emissioni di CO2 paese per paese

Losing forest carbon stocks could put climate goals out of reach

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