Gas serra: cosa e quali sono e quali effetti hanno

Sentiamo parlare ormai quotidianamente di crisi climatica, anche perché le sue conseguenze sono sotto gli occhi di tutti: da eventi improvvisi e tragici come l’alluvione che ha devastato Valencia, fino a fenomeni più lenti ma dalle conseguenze gigantesche come l’innalzamento del livello dei mari. Nonostante ciò, si rischia ancora di fare confusione sulla causa primaria del riscaldamento globale: l’aumento delle concentrazioni di gas a effetto serra in atmosfera. Vediamo più da vicino di cosa si tratta scoprendo cosa sono e quali sono i gas serra e perché hanno generato effetti tanto devastanti sul nostro pianeta.

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Cosa sono i gas serra

Immaginiamo – propone la Nasa – che il nostro Pianeta sia avvolto da una coperta che trattiene il calore. I gas serra funzionano un po’ come quella coperta. Queste sostanze, presenti naturalmente nell’atmosfera, hanno la capacità di assorbire e riemettere parte della radiazione infrarossa emessa dalla superficie terrestre: così facendo, impediscono al calore di disperdersi completamente nello spazio. Si tratta di un meccanismo indispensabile, perché rende possibile la vita così come la conosciamo: senza effetto serra, la temperatura media sulla Terra sarebbe di -18 gradi Celsius, invece degli odierni +15 °C circa.

Se parliamo di effetto serra come di un problema, è perché le attività umane – prima fra tutte, la combustione di carbone, petrolio e gas – hanno incrementato la concentrazione di gas serra in atmosfera ben oltre i suoi livelli naturali, alterando l’equilibrio climatico. Sul fatto che il riscaldamento globale sia di origine antropica è stato raggiunto il pieno consenso scientifico: più del 99,9% degli studi pubblicati su riviste peer-reviewed sposa questa tesi.

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Quali sono i principali gas serra presenti in atmosfera

Tra i principali gas serra presenti in atmosfera ci sono anidride carbonica, metano, protossido di azoto, ozono, vapore acqueo e gas fluorurati; ciascuno ha caratteristiche e impatti diversi. Per convenzione, quando si parla genericamente di emissioni ci si riferisce alla CO2 equivalente: ciò significa che le emissioni dei diversi gas serra vengono convertite in una misura comune, espressa come quantità di CO2 che produrrebbe lo stesso effetto sul riscaldamento globale.

Anidride carbonica (CO₂)

L’anidride carbonica (CO₂) è il gas serra in assoluto più noto, perché è quello che contribuisce di più al riscaldamento globale di origine antropica in termini di forzante radiativa complessiva.

Circa il 40% viene riassorbito entro qualche decennio, ma una quota significativa (20-30%) resta in atmosfera per secoli o millenni. La sua concentrazione in atmosfera è aumentata in modo vertiginoso, passando dalle circa 280 ppm (parti per milione) dell’epoca preindustriale alle quasi 430 ppm di oggi. La CO2 si genera soprattutto in seguito alla combustione di petrolio, carbone e gas e con il processo produttivo del cemento; parallelamente, la deforestazione compromette la capacità di assorbimento da parte della vegetazione.

Metano (CH₄)

Il metano (CH4) è il secondo gas serra per contributo al riscaldamento globale di origine antropica, ma con caratteristiche molto diverse rispetto alla CO2. La sua concentrazione in atmosfera è pari a circa 1,9 ppm (circa 1900 parti per miliardo), più che raddoppiata rispetto ai livelli preindustriali (~700 ppb). Ha una vita media relativamente breve, circa 12 anni, ma un potenziale di riscaldamento globale (GWP) molto elevato: circa 84-86 volte quello della CO2 su 20 anni e 28-34 volte su 100 anni. Questo significa che il suo impatto è particolarmente intenso nel breve periodo.

Le principali fonti antropiche sono l’allevamento (fermentazione enterica dei ruminanti), la gestione dei reflui zootecnici, le risaie, le discariche e le perdite lungo la filiera dei combustibili fossili (estrazione, trasporto e distribuzione di gas e petrolio).

Protossido di azoto (N₂O)

Il protossido di azoto (N2O) è presente in atmosfera in concentrazioni molto più basse rispetto a CO2 e metano, circa 335 ppb, ma ha un impatto climalterante elevato. La sua concentrazione è aumentata rispetto ai livelli preindustriali (~270 ppb) e continua a crescere. Ha una vita media di circa 110-120 anni e un GWP di circa 265-273 volte quello della CO2 su 100 anni.

Le emissioni sono legate soprattutto all’agricoltura, in particolare all’uso di fertilizzanti azotati e alla gestione dei suoli, oltre che ad alcune attività industriali e alla combustione. Il N2O contribuisce anche alla riduzione dello strato di ozono nella stratosfera.

Ozono (O₃)

L’ozono (O3) è un gas serra secondario: ciò significa che non viene emesso direttamente ma si forma in atmosfera attraverso reazioni fotochimiche tra ossidi di azoto (NOₓ) e composti organici volatili (COV), in presenza di radiazione solare. La sua concentrazione non è uniforme e varia significativamente a seconda delle condizioni locali.

Nella troposfera contribuisce al riscaldamento globale ed è anche un inquinante dannoso per la salute umana e gli ecosistemi; nella stratosfera, invece, svolge una funzione fondamentale assorbendo la radiazione ultravioletta. Il suo contributo alla forzante radiativa è inferiore rispetto a CO2, CH4 e N2O, ma resta significativo.

Vapore acqueo (H₂O)

Il vapore acqueo (H2O) è il gas serra più abbondante, con concentrazioni variabili tra circa 0% e 4% in volume a seconda delle condizioni atmosferiche. A differenza degli altri gas, non viene emesso direttamente in modo rilevante dalle attività umane su scala globale, perché la sua presenza è regolata dal ciclo dell’acqua e dalla temperatura. Per questo è considerato un feedback climatico e non una forzante primaria: quando la temperatura aumenta, l’atmosfera può trattenere più vapore acqueo (circa +7% per ogni grado Celsius), amplificando il riscaldamento iniziale.

Gas fluorurati

I gas fluorurati sono una famiglia di composti interamente di origine antropica, utilizzati in diverse applicazioni industriali. A differenza di anidride carbonica, metano e protossido di azoto, sono presenti in atmosfera in concentrazioni molto basse (nell’ordine delle parti per trilione, ppt), ma hanno un potenziale di riscaldamento globale estremamente elevato e, in molti casi, una persistenza molto lunga. Tra i principali si distinguono:

• gli HFC (idrofluorocarburi), impiegati soprattutto nei sistemi di refrigerazione e condizionamento;
• i PFC (perfluorocarburi), utilizzati nell’industria dell’alluminio e dei semiconduttori;
• l’SF6 (esafluoruro di zolfo), usato come isolante nei sistemi elettrici ad alta tensione;
• l’NF3 (trifluoruro di azoto), impiegato nella produzione di componenti elettronici e pannelli fotovoltaici.

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Effetto serra e inquinamento non sono la stessa cosa

Nel linguaggio quotidiano e in quello giornalistico si sente spesso parlare di industrie o veicoli “inquinanti”: un aggettivo che talvolta viene usato in modo impreciso. I gas serra che abbiamo appena citato sono climalteranti, perché contribuiscono ad alterare il clima; solo alcuni di essi hanno un impatto negativo sulla salute umana e ambientale e, dunque, possono essere definiti anche inquinanti. Quando si parla di inquinamento atmosferico, si si riferisce di solito a:

• Particolato atmosferico (PM). Si tratta delle cosiddette polveri sottili, cioè particelle solide o liquide sospese nell’aria, classificate in base al diametro: PM10 (inferiore a 10 micrometri), PM2.5 (inferiore a 2,5 micrometri) e PM0.1 per le particelle ultrafini. Più le particelle sono piccole, più riescono a penetrare in profondità nell’apparato respiratorio, fino al sistema circolatorio. Il particolato può essere emesso direttamente (ad esempio da traffico e combustioni) oppure formarsi in atmosfera a partire da altri inquinanti. Non è un gas serra.
• Monossido di carbonio (CO). È un gas tossico prodotto da combustioni incomplete, come quelle dei motori o degli impianti di riscaldamento mal funzionanti. Interferisce con il trasporto di ossigeno nel sangue ed è particolarmente pericoloso negli ambienti chiusi. Non è un gas serra.
• Ossidi di azoto (NO e NO2, indicati complessivamente come NOx). Derivano soprattutto dal traffico veicolare e dagli impianti di combustione, contribuiscono alla formazione dello smog fotochimico e possono causare irritazioni alle vie respiratorie. Inoltre, partecipano alle reazioni che portano alla formazione di ozono troposferico, che è sia un inquinante sia un gas serra. Gli NOx in sé, però, non sono gas serra.
• Biossido di zolfo (SO2). È prodotto dalla combustione di combustibili fossili contenenti zolfo (come alcuni tipi di carbone e olio combustibile). È associato alle piogge acide e ha effetti irritanti sull’apparato respiratorio. Non è un gas serra.
• Ammoniaca (NH3). Proviene principalmente dall’agricoltura, in particolare dalla gestione dei reflui zootecnici e dall’uso di fertilizzanti. Non è direttamente tossica alle concentrazioni tipiche dell’aria ambiente, ma reagisce con altri composti formando particolato secondario (PM2.5), con impatti rilevanti sulla salute. Non è un gas serra.
• Ozono troposferico (O3): non viene emesso direttamente, ma si forma in atmosfera a partire da NOx e composti organici volatili (COV) in presenza di luce solare. A differenza degli altri, è sia un inquinante atmosferico sia un gas serra.

Valentina Neri