Cosa sono i gas serra? Il solo sentirli nominare genera preoccupazione, come sempre però, conoscere il nemico aiuta a vincerlo.
Sono sicuramente uno degli argomenti più frequenti di cui si sente parlare, sono nell’immaginario collettivo sinonimo di minaccia.
Vengono caricati di talmente tanto pericolo da essere direttamente associati alla fine del mondo imminente. Ma alla fine cosa sono?
In una favola per bimbi sarebbero un ottimo babau ma nel mondo reale chi o cosa si nasconde dietro questa sigla?
Quello del Climate Change è argomento complesso che richiede approccio da più fronti, vedi anche altri articoli correlati a questo: Lo sviluppo sostenibile, il dilemma delle fonti energetiche, GHG quando e dove
Cosa sono i gas serra: perchè possono diventare nocivi
I gas serra sono vari tipi di gas dispersi in atmosfera che hanno la caratteristica comune di influire sulla temperatura media del Pianeta.
Il loro nome deriva dal nome dell’effetto che essi provocano, il cosiddetto effetto serra.
L’effetto serra è il fenomeno naturale che riscalda il pianeta rendendo la sua temperatura mite (mediamente la temperatura della Terra è 15°C) e compatibile alla vita. Quando le cose funzionano l’effetto serra è in equilibrio e porta effetti positivi. Quando le concentrazioni dei gas serra diventano eccessive l’equilibrio si rompe e la temperatura sale troppo influendo sulle condizioni di vita e causando danni e catastrofi.
Per capire l’effetto serra si immagini la Terra come l’interno di una serra e i gas serra come i vetri della serra. I vetri impediscono che il calore generato nella serra si disperda completamente all’esterno.
La superficie terrestre viene riscaldata dalla radiazione solare. ll Pianeta riscaldato reagisce riemettendo una radiazione termica (raggi infrarossi). I gas serra diffusi in atmosfera assorbono parte della radiazione riflessa dalla superficie terrestre e si scaldano. I gas serra riscaldati scaldando poi tutta l’atmosfera terrestre.
La quantità di calore assorbita dai gas serra è direttamente proporzionale alla loro concentrazione (alla loro quantità) in atmosfera, oltre certi limiti il calore accumulato è troppo e come si dice “il clima cambia“.
Cosa sono i gas serra: i GHG e la loro capacità di impatto
I gas con effetto serra sono noti con la sigla GHG che sta per GreenHouse Gases, si tratta di gas che possono formarsi per cause naturali o a seguito delle attività umane.
Fanno parte dei GHG: biossido di carbonio CO2, vapore acqueo H2O, protossido di azoto N2O, metano CH4, esafluoruro di zolfo SF6. Questi i GHG più diffusi in atmosfera, poi in minor misura: ozono O3, clorofluorocarburi CFC, ecc.
Il Protocollo di Kyoto riguarda sei GHG: CO2, Metano, il Protossido di azoto, gli Idrofluorocarburi HFC, i Perfluorocarburi PFC e l’Esafluoro di zolfo. Secondo il Protocollo CO2 è il gas serra più pericoloso per il clima.
Secondo IPPC la composizione media dei GHG ad effetto diretto (quelli di Kyoto) è: 65% CO2 proveniente da combustioni di fonti fossili e processi industriali, 16% metano, 11% CO2 proveniente da deforestazione e usi agricoli del suolo, in minor misura poi Protossido d’azoto e tutti gli altri GHG.
Ognuno di questi gas serra ha una diversa “efficacia” nel captare la radiazione infrarossa e “scaldare” l’atmosfera: non tutti i GHG sono potenzialmente dannosi in egual misura. Di conseguenza la sola composizione percentuale dei GHG non è dato esaustivo.
La capacità di un gas di determinare effetto serra dipende dal suo Global Warming Potential GWP. GWP è un indice che tiene conto della “forzante radiativa” del gas, della sua concentrazione nell’atmosfera e del suo tempo di permanenza medio nell’atmosfera.
Per avere idea di come funzionano le cose si tenga conto per esempio che i CFC (gas di origine antropica, un tempo usati nei frigoriferi) sono presenti in concentrazioni minime rispetto altri GHG. Essi hanno però un GWP decisamente alto da renderli potenzialmente pericolosi e di conseguenza richiedono mitigazione e monitoraggio.
Visto che ogni gas ha differente “impatto”, calcolare l’effetto serra complessivo di tutti i GHG è complicato. Per semplificare si è deciso di “uniformare” gli impatti “convertendoli” tutti a quelli di CO2. In pratica si convertono gli effetti di una ton di ogni tipo di GHG in ton di CO2 e poi si lavora come se tutti i GHG fossero CO2. Stiamo parlando dell’unità di misura detta CO2 equivalente, CO2e.
La conversione a CO2e è possibile utilizzando gli indici GWP dei vari GHG. Si considera pari a 1 il GWP della CO2 e si convertono gli altri.
Il CO2e è l’unità di misura usata per lo studio del complesso delle emissioni GHG. CO2e serve quando si studia l’impatto di tutti i GHG e non quello della sola CO2.
Cosa sono i gas serra: conosciamoli uno ad uno
Spesso parlando dei GHG ci si riferisce alla sola CO2 da causa antropica, dando per scontato che non ci sia apporto naturale, non è così ma purtroppo è proprio l’apporto antropico che rischia di essere quello che sbilancia l’equilibrio dell’effetto serra.
Il Vapore acqueo è il gas serra più presente in atmosfera, circa il 70% dei GHG. Viene considerato il responsabile di almeno i due terzi o più dell’effetto serra. Fa parte del naturale ciclo dell’acqua, quando le temperature medie aumentano l’atmosfera più calda può assorbire più umidità e di conseguenza peggiorare l’effetto serra. Nonostante l’impatto pesantissimo non è considerato tra i GHG su cui intervenire.
Anidride carbonica CO2 responsabile di circa il 15% dell’effetto serra (stime dal 5 al 20%), Origina da fonti naturali e antropiche. Il ciclo naturale di CO2 vede un continuo scambio tra oceani (i maggiori serbatoi di CO2) ed atmosfera, un ruolo hanno i vegetali che con la fotosintesi catturano CO2. La CO2 di origine antropica agli attuali livelli, purtroppo ha effetto di squilibrare il ciclo della CO2 influendo sul Global Warming. Si stima che CO2 contribuisca al 55% dell’effetto serra causato dell’uomo, per questo è soggetto prioritario di intervento.
Metano CH4, considerato artefice dell’8% dell’effetto serra, ha un GWP elevato, deriva da fonti naturali e antropiche, queste ultime in aumento. Alcune fonti antropiche sono l’allevamento di bovini, la coltura dei terreni in particolare del riso, le concimazioni, l’estrazione del carbone, la produzione di gas naturale per uso energetico, la gestione delle discariche.
Gli altri GHG “minori” sono presenti in piccole concentrazioni e concorrono al restante 7% dell’effetto serra grazie ai loro alti GWP. Dei gas serra “minori” i clofluorocarburi CFC sono di origine antropica gli altri (ozono ecc) mista, naturale e antropica.
Ecco una curiosità, la persistenza media in atmosfera dei vari GHG prima della loro decadenza: Co2 50-200 anni secondo mezzo che la assorbe, Metano 12 anni, CFC fino a 400 anni. Questi dati danno un’idea dei rischi di accumulo potenziali.
Cosa sono i gas serra: le principali fonti di emissione
Per il cittadino quotidianamente immerso nel mainstream dei media potrebbe nascere la percezione che la “classe di rischio” principale sia il trasporto su strada, che l’energia elettrica sia assolutamente pulita, che il mondo agricolo sia un paradiso. Non è percezione completamente corretta.
In realtà anche la produzione di energia elettrica produce emissioni climalteranti preoccupanti. L’attività agricola impatta più della circolazione delle auto. L’automotive ha già raggiunto livelli di mitigazione superiori ad altri settori.
Tutto questa premessa per dire della necessità di studiare classificare e quantificare gli apporti di GHG provenienti dalle varie attività emissive. Questi studi aiutano a chiarire e capire il quadro e orientano le priorità di intervento a tutela del clima.
L’attività di classificazione e studio può seguire livelli di dettaglio più o meno raffinati, può anche presupporre differenti obiettivi di indagine. Ecco un esempio di classificazione e rappresentazione grafica percentuale, l’elaborazione è su dati IPPC
Si vede bene quanto pesa la produzione di elettricità e calore.
In modo che forse sarà inaspettato per molti, le quote da attività agricole superano quelle da attività industriali, e da trasporti.
Per la voce produzioni industriali la quota principale di emissioni è riferibile alla produzione dell’energia necessaria ai processi produttivi. Inoltre le industrie siderurgiche in primis e le chimiche in minor peso, comportano per loro natura importanti volumi emissivi, indipendentemente dall’uso di energia.
Della quota addebitata ai trasporti, settore spesso al centro del mirino, l’11% circa è dovuto ai trasporti su strada (il 60% di cui addebitato al trasporto persone, privato e pubblico).
Un altro modo per classificare le fonti di emissione
Citiamo un altro studio quale esempio di come esistano altri criteri per accorpare classificare e analizzare i dati emissivi di GHG secondo le tipologie di fonte.
Dallo studio emerge che il 73,2% delle emissioni sono effetto della produzione di energia, nelle sue possibili forme. L’attività di agricoltura, allevamento e gestione foreste emettono il 18,4%, Le produzioni industriali il 5,2%, la gestione rifiuti il 3,2%.
Nel 73,2% classificato come “produzione di energia” vengono aggregati gli usi energetici negli edifici pari al 17,5% (agli edifici residenziali compete il 10,9%), gli usi energetici industriali pari al 24% (7,2% ascritti al siderurgico). Nel 73,2% complessivo legato alla produzione energetica è ricompreso anche un 16,2% dovuto ai trasporti (marittimi e aerei inclusi).
In particolare tra le attività agricole gli apporti di GHG sarebbero: allevamenti 5,8%, emissioni dal terreno agricolo 4,1%, bruciatura stoppie 3,5%, deforestazione 2,2%, coltivazione dei terreni 1,4%, coltura del riso 1,3%.
Altre modalità di classificazione, meno attente al dettaglio delle fonti, inerenti la sola CO2, addebitano il totale prodotto nella grande maggioranza alla combustione di combustibili fossili, seguito dalla produzione di cemento e quindi dalle attività di cambio d’uso del territorio.
Individuare le priorità di intervento
Il monitoraggio delle emissioni e gli studi per la classificazione delle fonti emissive sono importanti perchè evidenziano gli ambiti prioritari sui quali intervenire tramite la ricerca e innovazione e attraverso azioni di mitigazione.
A livello generale è prioritario intervenire sulle attività collegate alla produzione di energia, nei diversi settori (industriale, civile, abitativo) e tipologie (energia elettrica, calore ecc.). Le analisi più dettagliate per sottosettore evidenziano opportunità di intervento su trasporti stradali, edifici residenziali e siderurgia.
Considerato che questi studi indagano una scala globale sarebbe opportuno affiancarli da analoghi su scala locale.
I soggetti deputati a decidere per un territorio (un Paese o associazioni di Paesi) dovrebbero rilevare e conoscere l’effettivo quadro delle emissioni nel contesto di propria competenza. Il fine è quello di confermare o se serve di differenziare, ambiti e priorità proposti dall’analisi globale. Non è detto che la medesima azione sia prioritaria per tutti.
Cosa sono i gas serra: la situazione Italiana
Secondo uno studio ISPRA inerente il periodo 1990-2018, le emissioni nazionali di GHG in CO2e presentano una leggero trend verso il calo. Si registra una diminuzione del 17.2% tra il 1990 ed il 2018, passando da 516 a 428 milioni di tonnellate di CO2 equivalente.
In particolare da inizio a fine periodo le emissioni di CO2 calano del 20,5 %, quelle di metano del 10,8% quelle dei N2O Protossido d’azoto del 32%. Alta la riduzione di PFC Perfluorocarburi, leggera quella di SF6 Esafluoruro di zolfo e NF3 Trifluoruro d’azoto, HFC idrofluorocarburi in forte crescita.
Le distribuzioni percentuali per settore, in termini di emissioni restano invariate dal 1990 al 2018, i maggiori cali di emissioni sono registrati da industria manifatturiera, produzione energetiche (- 18,7%), processi industriali e agricoltura. In aumento le emissioni da abitazioni e servizi, gestione rifiuti e in minor misura dai trasporti.
Le distribuzioni nazionali delle emissioni per settore sono rappresentate dal grafico a torta sopra esposto (sotto il titolo del capitolo). La parte del leone la fanno i trasporti, le industrie per la produzione di energia, le abitazioni ed i servizi.
Volendo raggruppare secondo un altro criterio i dati nazionali si vede che circa l’80,5% delle emissioni va attribuita alla produzione delle varie forme di energia necessarie (trasporti compreso), poi ci sono le emissioni dovute al funzionamento delle produzioni industriali 8,1%, poi l’agricoltura 7,1% e a chiudere il settore rifiuti 4,3%.
Qualitativamente il GHG più “emesso” è la CO2 che rappresenta l’81,4% del totale in CO2e, poi Metano 10,1% N2O 4,1%, gli HFC il 3,9%.
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