I. I cicli naturali
É vero che molti cicli naturali permettono al Pianeta di autoregolarsi assicurando la continuità degli ecosistemi. Si tratta dei “cicli biogeochimici”.
Questi cicli funzionano tutti secondo lo stesso principio: gli elementi (acqua, carbonio…) circolano di continuo - sotto diverse forme chiamate “flussi” - tra i vari luoghi dell’ambiente capaci di immagazzinarli. Questi luoghi sono chiamati “pozzi o riserve” e possono trovarsi:
- nell’atmosfera,
- nell’idrosfera (mare, oceano...tutto ciò che contiene acqua)
- nella litosfera (il suolo)
- nella biosfera (gli organismi viventi)
Il ciclo più conosciuto è quello dell’acqua: l’acqua degli oceani e della vegetazione evapora, forma le nuvole, e ricade sul Pianeta sotto forma di pioggia o neve, nutrendo la vegetazione ei corsi d’acqua, e poi il ciclo ricomincia.
É il ciclo del carbonio che ci interessa particolarmente poiché gioca un ruolo essenziale per il cambiamento climatico! Questo ciclo continua a funzionare dall’era industriale (1850), ma è stato alterato dalle attività umane. Perchè? Perché si sono aggiunti dei nuovi flussi: le emissioni antropiche. Questi flussi aggiuntivi, non naturali, si integrano nei cicli e seguono lo stesso percorso dei flussi esistenti. In questo modo modificano gli equilibri naturali causando squilibri climatici importanti.
II. I cicli naturali di carbonio servono a capire meglio la CO2
Come abbiamo visto, la CO2 è uno dei principali gas a effetto serra responsabili del riscaldamento climatico. La CO2 fa parte del ciclo del carbonio (C).
Analizziamo i differenti flussi classici del carbonio.
Precisazione importante: per l’analisi del ciclo del carbonio (C), utilizziamo come unità di misura il gigatone di carbonio (GtC), ossia un miliardo di tonnellate di carbonio. Attenzione, questa unità di misura è quindi diversa da quella utilizzata per misurare le emissioni di gas serra che si calcolano in gigatoni di anidride carbonica (o CO2 equivalenti), ossia un miliardo di tonnellate di diossido di carbonio. Le due unità sono quindi proporzionali, dato che 1 kg di CO2 contiene 272,7 g di carbonio, il resto è dovuto ad atomi di ossigeno.
Scambi fisici: c’è uno scambio di carbonio tra l’atmosfera e gli oceani
- Come lo zucchero nel caffè, la CO2 ha la caratteristica di dissolversi naturalmente nell’acqua. E più la temperatura è bassa, più favorisce alla dissoluzione. In questo modo, l'assorbimento di CO2 si produce quando le correnti oceaniche si raffreddano (per esempio le correnti che vanno dai tropici ai poli). Questo scambio riguarda circa 70 GtC all’anno.
- Dall’altro lato, come le correnti oceaniche si riscaldano, una parte di CO2 contenuta nell’acqua è liberata nell’atmosfera.
Scambi biologici: sono gli scambi legati alla vita vegetale o a quella animale
Cominciamo dai flussi solari:
- La fotosintesi: il sole e la vegetazione assorbono CO2 dall’atmosfera. Questo processo divide la molecola di CO2 in un elemento di carbonio (C) che integra la biosfera (piante, sole), e l’ossigeno (O2) che è liberato nell’atmosfera.
Dall’altro lato, ci sono due tipi di flussi biologici che liberano CO2:
- La respirazione : gli animali e gli altri esseri umani inalano ossigeno e rigettano CO2
- La decomposizione dei vegetali e animali morti: ciò libera del carbonio che, associato con l’ossigeno, forma della CO2 nell'atmosfera.
Quando il ciclo del carbonio funziona normalmente, l’insieme di questi flussi stabilizza l’atmosfera e il resto del pianeta. Questi flussi corrisponde a circa 190 GtC per anno.
Notare che esistono anche due flussi nell’acqua (50 GtC annui):
- I vegetali marini (essenzialmente alghe e fitoplancton) assorbono la CO2 contenuta nell’acqua per svilupparsi. Questi vegetali sono poi mangiati dagli animali marini che assorbono carbonio.
- Dall’altro lato, gli animali marini respirano assorbendo l’ossigeno e rigettando la CO2 nell’acqua. Allo stesso modo dei microrganismi si nutrono dei vegetali morti nei fondali marini e respirano restituendo CO2.
Infine, come abbiamo già visto, il carbonio si fossilizza per creare idrocarburi che durante la loro combustione liberano CO2 nell’atmosfera.
Lo sconvolgimento del ciclo del carbonio
A partire dal 1850 e dall’industrializzazione, gli equilibri del ciclo di carbonio sono stati perturbati.
Come abbiamo visto, le energie fossili (carbone, gas, petrolio) costituiscono un magazzino formatosi centinaia di milioni di anni per la lenta decomposizione di resti di organismi viventi. Adesso queste risorse risorse fossili sono trasformate a causa dell’uomo. Durante il loro sfruttamento, una grande quantità di carbonio che normalmente sarebbe rimasto sotto terra per milioni di anni, adesso è liberato brutalmente nell’atmosfera sotto forma di CO2.
Ecco dunque l’origine del flusso aggiuntivo antropico che perturba il ciclo del carbonio. Come reagisce la Terra di fronte a questo flusso non naturale che si trova nell’atmosfera? Attiva l’insieme di meccanismi naturali, fisici e biologici descritti precedentemente. Ma purtroppo non sono sufficienti…
Il flusso antropico di CO2 viene ripartito così:
- circa il 35% viene assorbito dall’oceano,
- circa il 15% viene assorbito dagli ecosistemi continentali (il suolo e le piante),
- circa il 50% si aggiunge direttamente alla CO2 già presente nell’atmosfera e aumenta l’effetto serra.
Il ciclo del carbonio è quindi largamente influenzato dalle emissioni antropiche e non riesce a regolare da solo le emissioni in eccesso.
Dal 1850, il totale delle emissioni antropiche di gas a effetto serra emesse fino corrisponde a più di 2000 Gt CO2 equivalenti, di cui la metà prodotta unicamente dopo il 1980. In questo modo non solo le attività umane disturbano il ciclo del carbonio, ma lo fanno in modo sempre più radicale ogni anno, con un forte aumento registrato negli ultimi tre decenni.
Si vede quindi che ci abbiamo messo quasi 130 anni per emettere 1000 Gt di CO2 equivalenti e poi solamente 30 anni per emetterne la stessa quantità.
Al ritmo attuale, non avremo bisogno che di 20 anni per emettere 1000 Gt in più...
Ricordiamo anche questa cifra chiave: al giorno d’oggi più di 50 Gt CO2 equivalenti sono emessi ogni anno dalle attività umane e il 50% di essi si instaura come gas a effetto serra nell’atmosfera. La regolazione naturale del pianeta è quindi largamente perturbata e la composizione dell’atmosfera modificata, il che influisce direttamente sull’effetto serra, la temperatura del pianeta e più in generale sul clima terrestre.