Il diossido di carbonio (l'anidride carbonica CO2)

Il diossido di carbonio (comunemente chiamato anidride carbonica, CO2) fu scoperto da Joseph Black, un chimico scozzese nel 1750.A temperatura ambiente (intorno ai 20°C) si presenta come un gas inodore, incolore e non infiammabile. L'anidride carbonica è una molecola avente CO2 come formula molecolare,la cui molecola è caratterizzata dall'avere un atomo di carbonio doppiamente legato a due atomi di ossigeno (O=C=O). Principalmente è presente sotto forma gassosa ma può avere forma liquida o solida quando, in quest'ultimo caso, raggiunge la temperatura inferiore ai -78°C. Il biossido di carbonio viene prodotto principalmente da 6 processi:

1. Come prodotto secondario da impianti di produzione di ammoniaca e idrogeno;
2. Da combustione di carburanti carboniosi;
3. Come sottoprodotto della fermentazione;
4. Da decomposizione termica di CaCO3;
5. Come sottoprodotto della produzione di fosfato di sodio;
6. Direttamente dai pozzi naturali di biossido di carbonio.

Nonostante il biossido di carbonio sia presente in una piccolissima parte nell'atmosfera è comunque un componente fondamentale di essa perché, insieme al vapore acqueo ed al metano, intrappola la radiazione infrarossa della luce solare riflettendola nuovamente verso la superficie terrestre (il cosiddetto effetto serra) impedendo alla Terra di raffreddare fino a temperature impossibili per lo sviluppo di molte forme di vita.È inoltre una sostanza fondamentale nei processi vitali delle piante e degli animali.E' opportuno considerare che è una sostanza che esiste da sempre nella nostra atmosfera, infatti nel momento in cui si è andato a formare il nostro pianeta i vulcani hanno contribuito per primi a rilasciare CO2 e grazie ad essa si è potuto instaurare un clima favorevole allo sviluppo della vita. Tuttavia oggi i vulcani contribuiscono per una quantità di CO2 pari a meno l'1% della quantità di biossido di carbonio, mentre il totale liberata della CO2 rilasciata in atmosfera dalle attività umane è pari a 27 miliardi di tonnellate all'anno (per avere un'idea sono 50.000 tonnellate al minuto), e già da questo si capisce come gli effetti sul clima non possono essere certo positivi per l'ambiente.Recentemente si è rilevato un valore di CO2 nell'atmosfera di circa 381 ppm (parti per milione) e grazie al lavoro di studiosi si è potuto stimare che la concentrazione atmosferica di biossido di carbonio prima della rivoluzione industriale fosse 280 ppm, e che quindi sia aumentata del 35% dai tempi della rivoluzione industriale e del 20% dal 1958. Cause principali di questo aumento inesorabile sono la combustione dei combustibili fossili (carbone, petrolio) che incidono con una percentuale del 64%, e la deforestazione con il 34%. Come è riportato dal grafico successivo


si nota come l'aumento della CO2 non abbia un andamento rettilineo crescente ma oscillatorio. Si noti inoltre come all'incremento del diossido di carbonio corrisponda anche un incremento delle temperature. Il motivo dell'andamento oscillante è dovuto al fatto che osservando la massa terrestre della Terra solo poca di essa è a sud dell'equatore, e di conseguenza la maggior parte della vegetazione è presente nell'emisfero nord e quando tale emisfero è inclinato verso il sole, cioè quando alle nostre latitudini è primavera ed estate, aumenta la vegetazione e si ha consumo di anidride carbonica attraverso la respirazione delle piante con conseguente sua diminuzione nell'atmosfera. Ma quando l'emisfero nord è inclinato in direzione opposta rispetto al sole, cioè da noi è autunno ed inverno, le foglie cadono ed esalano CO2 provocandone il suo aumento in atmosfera. Oltre al biossido di carbonio presente in atmosfera anche gli oceani ne possiedono una grande quantità (molto maggiore a quella presente in atmosfera), però sotto forma di ioni bicarbonato e carbonato. Tuttavia l'aumento della concentrazione della CO2 in atmosfera aumenta la quantità di ioni idrogenocarbonati prodotti nelle acque marine (ioni che derivano dall'azione del biossido di carbonio libero sulle rocce calcaree). Questi ioni provocano di conseguenza l'abbassamento del pH (è il fenomeno dell'acidificazione degli oceani), e si ritiene che questo incremento di acidità combinato con gli incrementi di temperatura sia la causa principale della scomparsa negli ultimi di molte barriere coralline nelle zone tropicali del pianeta.

L'effetto dei gas serra sull'atmosfera terrestre

L'atmosfera è sicuramente la parte più delicata sistema ecologico terrestre,delicata in quanto è una porzione molto sottile il cui spessore può essere equiparato a quello di uno strato di vernice che ricopre una sfera di vetro di circa mezzo metro di diametro. L'atmosfera terrestre è caratterizzaa da un involucro di gas contenuti in percentuali diverse all'interno di una serie di strati che rivestono la Terra che in ordine di altezza sono: troposfera, stratosfera, mesosfera, ionosfera, esosfera.
La composizione chimica al suolo può dividersi secondo le seguenti componenti:

- Azoto 78%;
- Ossigeno 21%;
- Argon circa lo 0,9%;
- Vapore acqueo circa lo 0,3% più altri gas presenti in tracce.

L'atmosfera terrestre è un delicato sistema in equilibrio la cui composizione non è destinata a rimanere costante nel tempo ma può cambiare.Questo fatto ci porta direttamente al concetto di riscaldamento globale.

La radiazione solare arriva sotto forma di onde luminose che riscaldano la Terra,questo perchè i raggi solari a corte lunghezze d'onda penetrano facilmente nell'atmosfera e raggiungono nella maggior parte la superficie del pianeta.Tali raggi in parte vengono riflessi e ri-irradiati (sotto forma di radiazione infrarossa) nello spazio dalla Terra ed in parte assorbiti (nel campo dell'ultravioletto dall'ozono) e convertiti sotto forma di energia termica.Il fatto che i raggi in arrivo vengano "intrappolati" nell'atmosfera è sicuramente una buona cosa perchè mantiene la temperatura terrestre entro certi limiti costanti,nell'ordine dei 15-18°C in prossimità della superficie, favorendone una vivibilità ottimale.
E' opportuno considerare che in assenza dei gas serra la temperatura superficiale del nostro pianeta sarebbe di circa - 18°C,non consentendo lo siluppo della vita come noi la conosciamo. Il fatto che però ci sia un elevato inquinamento atmosferico dovuto alla combustione dei combustibili fossili ma non solo (agricoltura indistrializzata,deforestazione di intere aree tropicali e subtropicali) sta negli ultimi anni alterando questo debole equilibrio,e ciò che accade da tempo è che la porzione di radiazione infrarossa trattenuta sta aumentando provocando un aumento della temperatura su scala globale.Tra i gas serra maggiormente imputati che provocano questo effetto di riscaldamento ci sono l'anidride carbonica, il metano ed il vapore acqueo.Al primo posto tra i paesi che emettono più gas serra ci sono gli USA (~30%) e da qualche anno a questa parte al secondo posto si è piazzata la Cina,
I paesi che emettono la maggior parte dei gas serra sono i paesi industrializzati, ma anche paesi in via di sviluppo stanno svolgendo un ruolo significativo: al primo posto per quantitativi di gas serra ci sono gli Stati Uniti d'America mentre la Cina è si è piazzata da qualche anno al secondo posto, e la sua presenza tra i paesi più inquinanti è dovuta al fatto che nel paese asiatico si utilizzano tecnologie ancora obsolete fortemente inquinanti che prevedono un largo impiego di carbon fossile.

Il Riscaldamento Globale (o Global Warming)

Il riscaldamento globale, o global warming nella letteratura scientifica in inglese,è un' espressione comunemente utilizzata per rappresentare l'aumento della temperatura media dell'atmosfera terrestre e degli oceani dovute certamente a cause naturali (cicli solari,circolazioni oceaniche ed atmosferiche,eruzioni vulcaniche) ma soprattutto la causa principale è dovuta alla continua immissione nell'atmosfera di gas inquinanti (i gas serra), primi fra tutti l'anidride carbonica (CO2),derivanti direttamente dalle attività umane.Nonostante questo sia il pensiero della maggior parte degli scienziati che opera in questo campo,oggi è opinione comune di molte persone che il nostro pianeta sia talmente grande da non poter essere danneggiato seriamente......opinione vera tempo fa,ma ai giorni nostri purtroppo non è certamente più valida.