Il Ciclo del Carbonio e l'Importanza della Transizione Energetica

Il carbonio: il mattone fondamentale della vita sulla Terra

Il carbonio è l'elemento chimico più importante per gli organismi perché costituisce l'ossatura delle molecole biologiche.

Legandosi a un piccolo numero di altri elementi essenziali per la vita sulla Terra (idrogeno, ossigeno, azoto, fosforo, zolfo, calcio, magnesio, potassio e ferro), il carbonio può infatti originare un gran numero di composti organici con funzioni e proprietà diverse: dagli acidi nucleici alle proteine, dagli zuccheri ai lipidi.

Gli effetti delle attività umane sul ciclo del carbonio

Le attività umane causano una forte alterazione dei cicli biogeochimici del pianeta, modificando i processi naturali che consentono di trasformare e riciclare la materia organica e inorganica presente nella biosfera.

L'esempio più eclatante è proprio l'alterazione del ciclo del carbonio, che ha importanti ripercussioni sugli ecosistemi e sul clima del pianeta.

Negli ultimi due secoli il ciclo del carbonio è stato stravolto dalla combustione di ingenti quantità di combustibili fossili, dalla deforestazione e dallo sfruttamento del suolo destinato all'agricoltura e all'urbanizzazione. Questi fattori hanno prodotto un rapido accumulo di CO₂ in atmosfera, dando origine al riscaldamento globale, uno dei più gravi problemi ambientali della nostra epoca.

Il problema è aggravato dalla deforestazione: infatti boschi, foreste di mangrovie, torbiere e paludi salmastre sono in grado di sottrarre all'atmosfera enormi quantità di CO₂ e di immagazzinare il carbonio nei tessuti vegetali, dove può rimanere per lunghi periodi di tempo.

I confini planetari da non superare

Nel 2009 un gruppo di scienziati del Resilience Centre di Stoccolma ha proposto di definire alcuni limiti o «confini planetari» da non oltrepassare per evitare danni all'ambiente irreversibili e potenzialmente catastrofici.

Da allora sono stati individuati alcuni processi ambientali influenzati dalle attività umane, per i quali è possibile stabilire un parametro di controllo per indicare la soglia critica da non superare:

• Cambiamenti climatici;
• Perdita di biodiversità;
• Alterazione dei cicli dell'azoto e del fosforo;
• Riduzione della fascia di ozono stratosferico;
• Acidificazione degli oceani;
• Consumo di risorse idriche;
• Destinazione d'uso dei suoli.

Per esempio, nel caso dei cambiamenti climatici, il parametro di controllo è la concentrazione di CO₂ presente nell'atmosfera, che non dovrebbe superare le 350 ppm. Purtroppo, questa soglia critica è già stata oltrepassata e nel 2019 ha raggiunto il valore medio di 411 ppm, il livello più alto da almeno 800 milioni di anni.

I combustibili fossili come fonte di energia

I combustibili fossili (carbone, petrolio e gas) forniscono in forma concentrata, trasportabile e immagazzinabile circa l'80% dell'energia consumata nel mondo.

Gas, petrolio e carbone sono fonti energetiche inquinanti e non rinnovabili perché impiegano milioni di anni per formarsi a partire dalla materia organica in decomposizione. Queste fonti possono dunque rigenerarsi solo in tempi geologici e, nel lungo periodo, sono destinate a esaurirsi.

Le fonti energetiche rinnovabili (radiazione solare, vento, maree, biomasse, calore geotermico ed energia potenziale dell'acqua) possono essere usate senza restrizioni perché sono illimitate o perché vengono rigenerate con sufficiente rapidità da non esaurirsi nell'arco di poche generazioni.

Carbone, petrolio e gas: fonti energetiche inquinanti e non rinnovabili

Gas, petrolio e carbone sono fonti energetiche non rinnovabili perché impiegano milioni di anni per formarsi a partire dalla materia organica in decomposizione. Le fonti energetiche rinnovabili (radiazione solare, vento, maree, biomasse, calore geotermico ed energia potenziale dell'acqua) possono essere usate senza restrizioni perché sono illimitate o perché vengono rigenerate con sufficiente rapidità da non esaurirsi nell'arco di poche generazioni.

I giacimenti non convenzionali di fonti fossili

La disponibilità di fonti fossili è ancora abbondante perché l'innovazione tecnica ha reso accessibili i cosiddetti giacimenti non convenzionali: oggi il greggio può essere estratto anche dai fondali oceanici o dalle sabbie bituminose.

La transizione verso fonti di energia rinnovabile

Gli scienziati ritengono che per ridurre le emissioni di gas serra responsabili del riscaldamento globale sia necessario favorire una rapida transizione energetica dalle fonti fossili (carbone, petrolio e gas) alle fonti rinnovabili (solare, eolico, idroelettrico, geotermico, biomasse). Oltre che per ridurre i gas serra, la transizione alle fonti rinnovabili è indispensabile anche per realizzare uno sviluppo più equo e sostenibile.