Molti gas diversi compongono l’atmosfera terrestre. L’azoto da solo rappresenta il 78%. L’ossigeno, al secondo posto, costituisce un altro 21%. Molti altri gas costituiscono il restante 1%. Molti (come l’elio e il krypton) sono chimicamente inerti. Ciò significa che non reagiscono con gli altri. Altri hanno la capacità di agire come una coperta per il pianeta. Questi sono conosciuti come gas serra.
Come le finestre di una serra, questi gas intrappolano l’energia del sole come calore. Senza il loro ruolo in questo effetto serra, la Terra sarebbe piuttosto gelida. Le temperature globali sarebbero in media di circa -18° Celsius (0° Fahrenheit), secondo la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). Invece, la superficie del nostro pianeta ha una media di circa 15 °C (59 °F), il che lo rende un posto confortevole per la vita.
Dal 1850 circa, però, le attività umane hanno rilasciato gas serra extra nell’aria. Questo ha lentamente spinto un aumento delle temperature medie in tutto il mondo. Nel complesso, la media globale del 2017 è stata di 0,9 gradi C (1,6 gradi F) superiore a quella che era stata tra il 1951 e il 1980. Questo si basa sui calcoli della NASA.
Stephen Montzka è un chimico ricercatore del NOAA a Boulder, Colo. Ci sono quattro principali gas serra di cui preoccuparsi, dice. Il più noto è l’anidride carbonica (CO2). Gli altri sono il metano, il protossido di azoto e un gruppo che contiene clorofluorocarburi (CFC) e i loro sostituti. (I CFC sono refrigeranti che hanno giocato un ruolo nell’assottigliamento dello strato protettivo di ozono ad alta quota del pianeta. Sono stati gradualmente eliminati come parte di un accordo globale iniziato nel 1989.)
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Molte sostanze chimiche influenzano il clima. Tuttavia, nota Montzka, questi quattro gas serra sono quelli “su cui abbiamo un controllo diretto”.
Prodotti chimici che riscaldano il clima
Ogni gas serra, una volta emesso, sale nell’aria. Lì, aiuta l’atmosfera a trattenere il calore. Alcuni di questi gas trattengono più calore, per molecola, di altri. Alcuni rimangono anche nell’atmosfera più a lungo di altri. Questo perché ognuno ha proprietà chimiche diverse, nota Montzka. Sono anche rimossi dall’atmosfera, nel tempo, da processi diversi.
La CO2 in eccesso proviene principalmente dalla combustione di combustibili fossili – carbone, petrolio e gas naturale. Questi combustibili sono usati per tutto, dall’alimentazione dei veicoli e la generazione di elettricità alla produzione di prodotti chimici industriali. Nel 2016, la CO2 ha rappresentato l’81% dei gas serra emessi negli Stati Uniti. Altre sostanze chimiche sono più efficaci nell’intrappolare il calore nell’atmosfera. Ma il CO2 è il più abbondante tra quelli rilasciati dalle attività umane. Rimane anche più a lungo.
Alcuna CO2 viene rimossa ogni anno dalle piante mentre crescono. Tuttavia, molta CO2 viene rilasciata durante i mesi più freddi, quando le piante non stanno crescendo. La CO2 può anche essere estratta dall’aria e introdotta nell’oceano. Gli organismi nel mare possono poi convertirla in carbonato di calcio. Alla fine questa sostanza chimica diventerà un ingrediente della roccia calcarea, dove il suo carbonio può essere immagazzinato per millenni. Questo processo di formazione della roccia è molto lento. Nel complesso, la CO2 può indugiare nell’atmosfera da decenni a migliaia di anni. Quindi, spiega Montzka, “anche se smettessimo di emettere anidride carbonica oggi, vedremmo ancora il riscaldamento per un tempo molto lungo.”
Il metano è il componente principale del gas naturale. Viene anche rilasciato da una serie di fonti biologiche. Queste includono la produzione di riso, il letame animale, la digestione delle mucche e la scomposizione dei rifiuti messi nelle discariche. Il metano rappresenta circa il 10% delle emissioni di gas serra degli Stati Uniti. Ogni molecola di questo gas è molto meglio di una di CO2 nell’intrappolare il calore. Ma il metano non rimane nell’atmosfera così a lungo. Si rompe reagendo nell’atmosfera con i radicali idrossilici (ioni OH carichi neutralmente fatti da atomi legati di ossigeno e idrogeno). “La scala temporale per la rimozione del metano è di circa un decennio”, nota Montzka.
Il protossido di azoto (N2O) ha costituito il 6% dei gas serra emessi dagli Stati Uniti nel 2016. Questo gas proviene dall’agricoltura, dalla combustione di combustibili fossili e dai liquami umani. Ma non lasciate che la sua piccola quantità vi faccia trascurare l’impatto dell’N2O. Questo gas è centinaia di volte più efficace della CO2 nell’intrappolare il calore. L’N2O può anche indugiare nell’atmosfera per quasi un secolo. Ogni anno, solo circa l’1% dell’N2O trasportato dall’aria viene convertito dalle piante verdi in ammoniaca o altri composti dell’azoto che le piante possono usare. Quindi questa rimozione naturale di N2O “è davvero lenta”, dice Montzka.
I CFC e i loro più recenti sostituti sono tutti prodotti dall’uomo. Molti sono stati usati come refrigeranti. Altri sono usati come solventi per reazioni chimiche e negli spray per aerosol. Insieme, questi costituivano solo circa il 3% delle emissioni di gas serra degli Stati Uniti nel 2016. Questi gas vengono rimossi solo quando vengono rinchiusi in uno strato alto dell’atmosfera. In questa stratosfera, la luce ad alta energia bombarda le sostanze chimiche, rompendole. Ma questo può richiedere decenni, dice Montzka.
Le sostanze chimiche a base di fluoro, come i CFC, nota, “sono potenti gas a effetto serra, su una base per molecola”. Ma le loro emissioni sono così basse che, rispetto al CO2, il loro impatto complessivo è piuttosto piccolo. Ridurre le emissioni di metano, N2O e CFC aiuterà a rallentare il cambiamento climatico, nota Montzka. “Ma se vogliamo risolvere questo problema, dobbiamo occuparci del CO2”, dice. “È quella che contribuisce di più… e ha un tempo di permanenza nell’atmosfera estremamente lungo”.