Il ciclo del carbonio e la produzione antropica di anidride carbonica

I gas serra: l’anidride carbonica

Il ciclo del carbonio è il ciclo biogeochimico attraverso il quale il carbonio viene scambiato tra la geosfera, l'idrosfera, la biosfera e l'atmosfera della Terra. Focus sull’anidride carbonica che deriva dalla combustione dei fossili e dalla produzione del cemento.

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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 considerabili a tutti gli effetti riserve di carbonio (carbon sinks).

Il ciclo del carbonio

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 agli 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.

Schema del ciclo del carbonio. Clicca sull’immagine per ingrandire

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 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 5-1 mostra le formule chimiche per i combustibili comuni. Notare che ognuno di questi combustibili, tranne l'idrogeno, contiene carbonio. Se c'è una C nella formula, contiene carbonio. (H rappresenta un atomo di idrogeno e O rappresenta un atomo di ossigeno.) L'anidride carbonica ha la formula CO2, il che significa che ha un atomo di carbonio e due di ossigeno

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

Formule chimiche dei combustibili più comuni

La tabella mostra le formule chimiche per i combustibili più comuni. Ognuno di questi combustibili, tranne l'idrogeno, contiene carbonio. Se c'è una C nella formula, contiene carbonio. (H rappresenta un atomo di idrogeno e O rappresenta un atomo di ossigeno.) L'anidride carbonica ha la formula CO2, il che significa che ha un atomo di carbonio e due atomi di ossigeno. L'ossigeno nell'atmosfera ha la formula O2. il che significa che ha due atomi di ossigeno che compongono l'ossigeno gassoso che è un costituente dell'atmosfera.

Ad esempio la reazione di combustione del metano (il costituente principale del gas naturale):

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

Gli esseri umani immettono anidride carbonica nell'atmosfera in altri modi oltre a bruciare combustibili fossili. Un esempio è 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

Lo sviluppo di città e paesi e industrie contribuisce al riscaldamento globale in almeno tre modi:

  1. Rilascia anidride carbonica direttamente nell'aria attraverso la produzione di cemento.
  2. Richiede calore, che probabilmente comporterà la combustione di combustibili fossili.
  3. Spesso sostituisce la vegetazione che assorbe l'anidride carbonica dall'atmosfera.