Il clima della Terra è regolato dal continuo flusso di
energia proveniente dal sole. La radiazione solare non solo
fornisce l'energia necessaria per la circolazione delle masse
d'aria e delle correnti oceaniche, ma è anche responsabile
della temperatura del nostro pianeta. Circa il 30% della radiazione
che colpisce la Terra viene immediatamente respinta verso il
cosmo, ma il 70% passa attraverso l'atmosfera e raggiunge la
superficie terrestre, riscaldandola.
La
superficie terrestre, a sua volta, come ogni corpo riscaldato
emette radiazione infrarossa (detta anche radiazione termica,
lo stesso tipo di energia liberata dalla resistenza di un phon
o di un tostapane prima che diventi incandescente). La radiazione
infrarossa non riesce a passare attraverso l'atmosfera per essere
espulsa verso il cosmo come fa la radiazione visibile che ci arriva
dal sole, perché nell'atmosfera sono presenti dei gas che
“riflettono” tale radiazione nuovamente in direzione
della superficie terrestre. In questo modo l'energia termica che
la Terra irradia non può essere dispersa nello spazio,
ma rimane confinata nella sottilissima “bolla d'aria”
che avvolge il nostro pianeta e ne aumenta la temperatura. Questo
è il cosiddetto “effetto serra”. Il suo nome
deriva dal fatto che si tratta di un fenomeno molto simile a quello
sfruttato nelle serre per la coltivazione dei vegetali: l'energia
termica portata dal sole nella serra non può passare attraverso
i vetri e consente di mantenere una temperatura più elevata
che all'esterno.
L'effetto
serra è un fenomeno naturale che è stato di vitale
importanza per lo sviluppo della vita sulla Terra: è stato
calcolato che, se nell'atmosfera non ci fossero gas in grado di
trattenere il calore irraggiato dalla superficie terrestre riscaldata
dal sole, la temperatura media sul nostro pianeta sarebbe di circa
19 gradi sotto lo zero, ovvero ben 33° C più bassa
della temperatura media effettiva.
Tuttavia l'impiego incontrollato dei combustibili fossili per
i trasporti e per la produzione di energia ha provocato un elevato
aumento su scala mondiale dei gas serra, e in particolare della
CO2, con conseguenti gravi squilibri bel clima e negli ecosistemi
del pianeta.
Un primo tentativo di limitare l'alterazione climatica indotta
dall'uomo è il Protocollo
di Kyoto al quale alcuni paesi come gli Stati Uniti
hanno deciso di non aderire, inizialmente citando studi in cui
si metteva in dubbio la responsabilità delle attività
antropiche, poi, nel 2005, sostenendo che l'economia americana
non sarebbe pronta ad effettuare la transizione verso un minore
impatto ambientale. Altre critiche al Trattato di Kyoto, su cui
si basano alcuni paesi non aderenti, sono che si pone come obiettivo
la diminuzione del 6% di anidride carbonica in atmosfera, mentre
per annullare l'effetto delle emissoni umane bisognerebbe ridurlo
del 60%.
GAS
SERRA
I
gas serra sono i gas atmosferici che assorbono la radiazione
infrarossa e che per questo causano l’effetto serra:
vapore acqueo, metano (CH4), biossido di azoto (N2O), ozono
(O3), clorofluorocarburi (CFC), esafluoruro di zolfo (SF6),
anidride carbonica (CO2).
Certe attività dell’uomo aumentano il livello
di tutti questi gas e liberano nell’aria altri gas
serra di origine esclusivamente antropogenica.
L'anidride carbonica è la forma
di carbonio presente in atmosfera, e proviene dai processi
di respirazione degli organismi viventi e dai processi di
combustione di combustibili fossili e da fenomeni naturali
(eruzioni vulcaniche, ecc.). Si tratta dunque di un elemento
naturalmente presente in atmosfera, ma a partire dalla rivoluzione
industriale, lo sviluppo delle industrie, la comparsa e
il progressivo aumento dei veicoli a motore, la diffusione
dei moderni sistemi di riscaldamento, hanno determinato
un enorme aumento delle combustioni e quindi un aumento
del consumo di ossigeno e della quantità di anidride
carbonica immessa nell'atmosfera. Il continuo aumento dei
processi di combustione senza regole ha provocato un aumento
superiore al 30% della concentrazione di CO2 in atmosfera
rispetto all'epoca della rivoluzione industriale. Il grosso
quantitativo di CO2 liberato ha interagito con l'atmosfera
terrestre contribuendo ad intensificare l'effetto serra
ed il conseguente surriscaldamento del pianeta.
Il
vapore acqueo è presente in atmosfera
in seguito all’evaporazione da tutte le fonti idriche
(mari, fiumi, laghi, ecc.) e come prodotto delle varie combustioni.
Il metano viene emesso durante la produzione
ed il trasporto di carbone, del gas naturale e dell’olio
minerale.
Grandi emissioni di metano avvengono anche in seguito alla
decomposizione della materia organica nelle
discariche ed alla normale attività biologica degli
organismi superiori (soprattutto ad opera dei quasi 2 miliardi
di bovini presenti sulla terra).
L’ossido nitroso è emesso
durante le attività agricole ed industriali, come
del resto nel corso della combustione dei rifiuti e dei
combustibili fossili.
Gas serra estremamente attivi sono i gas non presenti normalmente
in natura, ma generati da diversi processi industriali,
come gli idrofluorocarburi (HFC), i perfluorocarburi (PFC)
e l’esafluoruro di zolfo (SF6).
La
presenza nel tempo di un gas in atmosfera è anche
detta vita media atmosferica e rappresenta l’approssimativo
ammontare di tempo che ci vorrebbe perché l’incremento
della concentrazione di un inquinante dovuto all’attività
umana scompaia e si ritorni ad un livello naturale (o perché
l’inquinante è stato convertito in un’altra
sostanza chimica, oppure perché è stato catturato
da un deposito naturale). Questo tempo dipende dalle sorgenti
dell’inquinante, dai depositi e dalla reattività
della sostanza. La vita media dei gas serra può variare
da 12 anni (metano e HCFC-22), a 50 anni (CFC-11), a circa
un secolo (CO2), a 120 anni (N2O) ed anche a migliaia di
anni (50000 per il CF4).
Per
meglio definire l’apporto che ogni determinato gas
serra fornisce al fenomeno del riscaldamento globale, si
è concepito il potenziale di riscaldamento globale
(Global Warming Potential, GWP). Questo valore
rappresenta il rapporto fra il riscaldamento globale causato
in un determinato periodo di tempo (di solito 100 anni)
da una particolare sostanza ed il riscaldamento provocato
dal biossido di carbonio nella stessa quantità. Così,
definendo il GWP della CO2 pari a 1, il metano ha GWP pari
a 21, il CFC-12 ha un GWP di 8500, mentre il CFC-11 ha un
GWP di 5000. Vari HCFC e HFC hanno un GWP varabile fra 93
e 12100. L’esafluoruro di zolfo è un gas serra
estremamente potente e ha un GWP pari a 23.900, il che vuol
dire che una tonnellata di SF6 provoca un aumento dell’effetto
serra pari a quello causato da 23.900 tonnellate di CO2.
Una
misura metrica utilizzata per comparare le emissioni dei
vari gas serra sulla base del loro potenziale di riscaldamento
globale sono gli equivalenti di biossido di carbonio (carbon
dioxide equivalent, CDE). Sono comunemente espressi
in “milioni di tonnellate di anidride carbonica”
(million metric tons of carbon dioxide equivalents,
MMTCDE). Gli equivalenti di biossido di carbonio di un determinato
gas si ricavano moltiplicando le tonnellate di gas emesso
per il corrispettivo GWP.
MMTCDE = (milioni di tonnellate di gas serra)x(GWP del gas)
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