Effetto serra


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)