Quante volte abbiamo sentito parlare di effetto serra, GHG, CO2, o metano? L'effetto serra nuoce alla salute umana? Questo fenomeno è causato da particolari gas presenti in atmosfera, capaci di intrappolare il calore del Sole e rendendo il pianeta un luogo adatto alla vita. L'effetto serra quindi è essenziale finché rimane naturale; comincia a diventare problematico quando amplificato dalle nostre "extra" emissioni.

In questo articolo vi spieghiamo cos'è l'effetto serra, quali sono i gas responsabili, la componente naturale e quella antropica, le cause e perché può essere una minaccia per la nostra società e per l'ambiente.

Che cos'è l'effetto serra?

Per effetto serra si intende il fenomeno naturale del riscaldamento della superficie terrestre, dovuto alla presenza nell'atmosfera di particolari gas, definiti appunto “gas serra”, che intrappolano il calore delle radiazioni del Sole. La temperatura media globale della superficie delle terre emerse e degli oceani è di circa 15 °C , tale da permettere la sopravvivenza di molti organismi tra cui noi umani. È stato stimato che la superficie terrestre priva di CO2 sarebbe approssimativamente 33°C inferiore rispetto alle temperature attuali, raggiungendo valori negativi della scala Celsius (intono a -18 °C)! Molto probabilmente, la vita a queste condizioni non sarebbe possibile. Si tratta quindi di un fenomeno (in parte) naturale e tutt’altro che negativo!

Cosa causa l'effetto serra?

Ma allora perché ci si lamenta sempre di questo effetto serra? Il problema è legato all'emissione in atmosfera di un quantitativo “extra” di greenhouse gases (o GHG), ovvero di gas serra, che causa un continuo aumento della temperatura, tanto da mettere a repentaglio gli equilibri che regolano gli ambienti che viviamo. L’eccessiva concentrazione dei gas serra nell’atmosfera è principalmente dovuto alle attività antropiche, come confermato dal 6° rapporto di valutazione dell’IPCC sul clima.
Ma cominciamo con le definizioni.

Perché si chiama così?

Come suggerisce il nome, l’effetto è lo stesso utilizzato nelle serre dei vivai: queste strutture per la crescita delle piante hanno tetto e pareti in vetro per catturare il calore del Sole. Più nel dettaglio, possiamo dire che i raggi del Sole, dopo che attraversano il vetro, “colpiscono” le piante e il suolo, perdendo energia. La perdita di energia non permette più alle onde di uscire dalla serra e, perciò, il calore resta intrappolato al suo interno.

Lo stesso accade con i GHG, che funzionano proprio come le vetrate delle serre, ovvero mantengono il calore in prossimità della superficie terrestre. I raggi del Sole colpiscono la superficie della Terra che a sua volta li assorbe parzialmente e li riemette sotto forma di radiazione infrarossa (calore), facendola poi "rimbalzare" grazie ai gas serra all’interno dell’atmosfera per un effetto di riflessione, intrappolando il calore ed evitando che si disperda nello spazio.

Potremmo fare una similitudine con una coperta: così come una coperta non dona calore ma ci permette di non dissiparlo nell’ambiente, le molecole di gas serra non permettono alla radiazione infrarossa di uscire facilmente, garantendo il trattenimento di calore in prossimità della superficie terrestre. In altri termini i gas serra mantengono la Terra al calduccio.

Quali sono i gas serra e la loro origine

Non tutti i gas dell’atmosfera sono gas serra. Anzi, soltanto l’1% circa fa parte di questa categoria: quelli che contribuiscono maggiormente sono il vapore acqueo, l'anidride carbonica (CO2), il metano (CH4), gli ossidi di azoto (NOx), ma anche composti chimici come i clorofluorocarburi (CFC).

Struttura molecolare dei principali gas serra: vapore acqueo, anidride carbonica, metano e ossido di diazoto (Credit: NASA)
in foto: Struttura molecolare dei principali gas serra: vapore acqueo, anidride carbonica, metano e ossido di diazoto (Credit: NASA)

L'effetto serra ha una componente naturale e una antropica. Quella antropica, nonostante rappresenti il 5% circa del totale, risulta determinante nel processo di surriscaldamento globale attuale. Per questo motivo in questo articolo ci concentreremo su di lei.

Gas serra di origine antropica

Quando pensiamo ai gas serra subito ci viene da pensare alla CO2 e di come la sua concentrazione sia aumentata dal 1850 fino a raggiungere i 417 ppm attuali (NASA, 2021). Nel grafico sottostante possiamo vedere come le concentrazioni atmosferiche di CO2 siano aumentate progressivamente nel tempo, raggiungendo gli attuali valori critici.

Andamento dei livelli di CO2 dagli anni ‘60 ad oggi. Dati provenienti dall’Osservatorio di Mauna Loa, Hawaii. (Credit: NOAA)
in foto: Andamento dei livelli di CO2 dagli anni ‘60 ad oggi. Dati provenienti dall’Osservatorio di Mauna Loa, Hawaii. (Credit: NOAA)

Il vero problema della CO2 sta nella sua continua emissione, data in gran parte dal consumo di combustibili fossili: continuando a bruciare petrolio, gas e carbone andiamo a sbilanciare gli equilibri biogeochimici, spostando grandi quantità di carbonio dal serbatoio terrestre a quello atmosferico, che impiegherà migliaia se non milioni di anni per riequilibrarsi. Anche la deforestazione è un grosso problema, poiché riducendo le foreste avremo sempre meno piante in grado di sottrarre anidride carbonica all'atmosfera. È vero quindi che la maggior parte dei gas serra sia di origine naturale, ma è altrettanto vero che questi sono in equilibrio all’interno del proprio ciclo: è l’azione antropica a generare squilibri.

Quale settore produce più emissioni di CO2?

Dal grafico sottostante possiamo vedere come le emissioni antropiche di GHG (in termini di CO2 equivalenti) siano divise in settori:

  • 24,2% Energia utilizzata per l'industria;
  • 17,5% Energia per le abitazioni;
  • 16,2% Trasporti;
  • 12,6% Agricoltura;
  • 5,2% Industria chimica e del cemento;
  • 3,2% Rifiuti.

Il restante 14,6% è suddiviso tra energia per l'agricoltura, combustione non determinata e emissioni non controllate nella produzione di energia.
È interessante notare che tra i trasporti, il settore che emette di più è il trasporto su strada, la cui percentule è pari all'11,9%, contro l'1,9% del settore aereo e l'1,7% di quello ferroviario. Le emissioni relative all'allevamento incidono per il 5,8%.

Distribuzione delle emissioni di CO2 equivalente suddivisa per fonte (Credit: Our World in Data).
in foto: Distribuzione delle emissioni di CO2 equivalente suddivisa per fonte (Credit: Our World in Data).

Cosa significa CO2 equivalente e a cosa serve?

La CO2 equivalente (CO2e) è la misura utilizzata per esprimere l'impatto sul riscaldamento globale di una determinata quantità di gas serra rispetto alla stessa quantità di anidride carbonica (CO2).  Grazie a questa unità di misura possiamo calcolare con un solo valore l’impatto ambientale di diversi gas serra. Per calcolare CO2 equivalente si moltiplica la massa del gas (esempio metano) per il suo Global Warming Potential (GWP). Il GWP è un valore fisso che permette di esprimere un qualsiasi gas serra in termini di CO2. Facciamo qualche esempio in modo che tutto sia più chiaro.

  • A quante tonnellate di CO2 corrisponde 1 tonnellata di metano o di un altro gas serra?Considerando un periodo di 100 anni, il GWP del metano è circa 25, quello del protossido di azoto è 265. Quindi, mentre una tonnellata di metano corrisponde a circa 25 tonnellate di CO2e, una tonnellata di protossido di azoto corrisponde a 265 tonnellate di CO2e. Analogamente una tonnellata di esacloruro di zolfo (SF6) corrisponde a 22.800 tonnellate di CO2e! Se vi state chiedendo da dove spuntano fuori i valori di GWP, sappiate che esistono delle tabelle di conversione: le trovate qui.
    Capite bene che quando si parla di riscaldamento globale ed emissioni è sempre opportuno parlare di CO2 equivalente e non semplicemente di CO2.

Bibliografia e referenze

UNFCCC – GHG data
United States Environmental Protection Agency – GHG Emissions and Removals
Our World in Data
Centre for Science Education – The Greenhouse Effect
Australian Government, Department of Agriculture Water and Environment – Understanding Climate Change
IPCC – Climate Change 2021: The Physical Science Basis

Articolo a cura di
Nicole Pillepich