Gas serra: quali sono e come sono emessi

Senza effetto serra non potremmo sopravvivere, ma le nostre emissioni di gas serra stanno aumentando il fenomeno in modo pericoloso.

di Luca Famooss Paolini e Pietro Cesaro

disegno di Daniela Goffredo

Le serre e i gas serra

Anche in Finlandia, ormai, si possono coltivare pomodori e arance. Quello che una volta era impensabile avviene oggi facilmente, grazie alla capacità dell’uomo di imitare la natura. Le serre, grazie alla loro struttura trasparente, fanno passare la luce del sole e intrappolano poi la radiazione emessa dal terreno e dalle piante una volta che si sono riscaldati. Questo fa sì che la temperatura all’interno della serra aumenti, rendendo la coltivazione di frutta mediterranea in Finlandia più di una semplice possibilità astratta.

Una cosa simile accade con l’atmosfera terrestre, che non risulta essere “vuota”, ma composta di varie molecole di gas, tra cui anche quelli noti come “gas serra”. Il nome deriva proprio dal fatto che tali gas permettono ai raggi solari di raggiungere la superficie terrestre, trattenendo poi la radiazione riemessa dalla Terra (principalmente nel campo dell’infrarosso) dopo che è stata scaldata.

Grazie alla capacità di trattenere la radiazione terrestre, i gas serra rendono possibile mantenere la temperatura media del nostro globo attorno ai 15°C. Un po’ poco per coltivare pomodori in Nord Europa, ma abbastanza da mantenere condizioni favorevoli per la vita. Al contrario, senza la loro presenza non potremmo sopravvivere: la temperatura media del nostro pianeta sarebbe infatti di -18°C, poiché tutta la radiazione infrarossa emessa dalla Terra verrebbe dispersa fuori dall’atmosfera. 

Suonerà strano, ma i gas serra compongono una minima parte dell’atmosfera terrestre. Tolto il vapore acqueo, la cui presenza varia tra lo 0 e il 4% a seconda del luogo e delle condizioni atmosferiche, parliamo circa dello 0,10% dell’atmosfera. Una quantità che sembra marginale, ma che ha degli impatti incredibilmente tangibili per l’equilibrio del nostro sistema climatico. 

Il principale responsabile dell’effetto serra è proprio il vapore acqueo (H₂O), ovvero l’acqua allo stato di vapore. Il vapore acqueo è, in termini di quantità, il gas serra più presente nella nostra atmosfera. Ci sono poi dei gas serra che erano già presenti nell’atmosfera, ma i cui livelli sono arrivati alle stelle a causa dell’attività umana: parliamo di anidride carbonica (CO₂), metano (CH₄) e protossido di azoto (N₂O).

In ultimo, sono presenti nell’atmosfera anche i gas fluorurati, che prima non esistevano ed hanno quindi origine esclusivamente antropica. Tra questi, i “famigerati” clorofluorocarburi (CFC) di cui avrete forse sentito parlare. Di tutti questi gas emessi da attività umane (escludendo quindi il vapore acqueo), la CO₂ è di gran lunga quello preponderante, rappresentando il 76% del totale delle emissioni antropiche. Seguono il CH₄ (16%), e il N₂O al 6%, mentre i gas fluorurati rappresentano solo il 2%.

Il “potenziale di surriscaldamento globale”

Queste percentuali, però, non rappresentano le “responsabilità” dei vari gas sul riscaldamento globale. Ogni gas, infatti, ha una diversa capacità di trattenere calore. Per cercare di misurare l’impatto di ciascun gas sul clima della Terra, è stato creato un indice che ne misura la capacità di trattenere calore. Si tratta del potenziale di surriscaldamento globale (Global Warming Potential in inglese, GWP), che misura il quantitativo di energia che un gas assorbe in un determinato periodo di tempo (di solito in 100 anni). Più alto sarà questo indice, più l’effetto serra del gas potente.

Una tonnellata di CO₂ ha il GWP che vale 1, poiché l’indice è calcolato in relazione a questo gas. Il CH₄ ha un GWP di 28-36 volte più alto rispetto alla CO₂. Il N₂O di circa 265-298, mentre i fluorurati, le giovani promesse di origine antropica, tra il migliaio e le decine di migliaia.

C’è da specificare, tuttavia, che non tutti i gas rimangono lo stesso tempo nell’atmosfera. Le molecole di CO₂, per esempio, rimangono tra i 5 e i 200 anni; il CH₄ rimane tra gli 8,5 e i 12; l’N₂O tra i 114 e i 120, mentre per i fluorurati il valore cambia a seconda del gas: alcuni rimangono poco più di un anno, mentre altri fino a 1700. Per tener conto della differente permanenza nell’atmosfera dei diversi gas, il GWP viene calcolato per altri intervalli temporali specifici, oltre a quello già menzionato di 100 anni.

L’impatto dell’uomo sulle emissioni di gas serra

Come già accennato, i gas serra (ad eccezione dei fluorurati) sono presenti nell’atmosfera da ben prima della comparsa del primo homo sapiens; la Terra li produce attraverso eruzioni vulcaniche, l’erosione rocciosa ed altre attività biologiche. Si capisce, quindi, che non è certo stato l’uomo a generare l’effetto serra. Il problema è un altro: la nostra colpa non consiste nel causarlo, quanto nell’incrementarne eccessivamente l’intensità, per giunta in pochissimo tempo.

Le emissioni di gas serra hanno subito un’impennata a seguito della Rivoluzione Industriale, nella seconda metà del ‘700; parliamo di poco più di duecento anni – un istante, se comparato all’età della Terra. Eppure, in questo brevissimo arco di tempo, la quantità di gas serra nell’atmosfera è aumentata drasticamente – e continua a farlo sempre di più. Nel 1990, emettevamo nell’atmosfera 25 miliardi di tonnellate di CO₂ all’anno, nel 2010 si è arrivati a 34,42 miliardi. Nello stesso periodo di tempo, il CH₄ è passato da una media annuale di poco inferiore a 6 fino ad 8 miliardi, ed il N₂O da 2,73 a più di 3.

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In un certo senso, tutto questo ha un effetto anche sulla quantità di vapore acqueo in atmosfera. Il suo aumento, più che una diretta conseguenza dell’industrializzazione, sembra essere il risultato di un “feedback positivo”. In sostanza, emettendo più gas serra, la temperatura dell’atmosfera aumenta; questo porta inevitabilmente più acqua ad evaporare – ovvero a generare più vapore acqueo. Il risultato, ancora una volta, è un circolo vizioso che aumenta l’effetto serra.

Da dove derivano le emissioni di gas serra

Ma perché emettiamo gas serra? La risposta breve è che, dall’invenzione della macchina a vapore ad oggi, quasi tutte le attività umane ne prevedono l’emissione. La combustione di fonti energetiche fossili, alla base di qualsiasi produzione industriale e di gran parte della produzione di energia, rilascia un’immensa quantità di gas inquinanti nell’aria.

A livello mondiale, il 49% di emissioni di CO₂ proviene dal settore di produzione e uso energetico (combustione fossile e produzione cemento in particolare). Il 21% invece, proviene dal settore dei trasporti (compresa l’aviazione nazionale, ma non internazionale), mentre un 20% proviene dal settore manifatturiero, cioè tutte le emissioni derivanti dalla combustione fatta dal settore industriale. Quasi il 9% invece, proviene dalle nostre case ed attività commerciali.

Altre emissioni di CO₂ sono dovute al settore agricolo, all’allevamento, al riutilizzo del suolo e alla deforestazione. Questi settori hanno in realtà impatti molto diversi  in funzione del gas ad effetto serra considerato e arrivano a generare il 24% delle emissioni di gas serra antropiche totali (quindi contando tutti i gas serra, non solo la CO₂). 

Agricoltura, gestione del bestiame e produzione energetica – specie nella produzione e nel trasporto di gas naturale – sono infatti alla base delle emissioni di CH4 (parliamo di sei miliardi di tonnellate complessivi). Il settore agricolo invece produce circa il 75% di N₂O (più di 2 tonnellate, sulle 3 complessive), con la concimazione dei terreni come causa primaria.

Un’altra importante fonte di N₂O proviene inoltre dal trattamento di acque reflue residenziali e commerciali. A questo quadro, dobbiamo aggiungere la produzione di gas fluorurati, come gli idrofluorocarburi (HFC) utilizzati nel settore della refrigerazione (l’aria condizionata, per intenderci); l’esafluoro di zolfo (SF₆) e i perfluorocarburi (PFC), utilizzati tra l’altro nell’industria elettronica; ed infine i clorofluorocarburi (CFC), un tempo utilizzati per frigoriferi e spray di ogni genere.

Insomma, non si salva praticamente niente e nessuno. Probabilmente nemmeno questo articolo, ospitato su qualche server online, alimentato con energia elettrica possibilmente derivata da fonti fossili. Sembra sia giunto il momento di farci una manciata di domande sul nostro sistema di produzione e sviluppo economico.