L anidride carbonica l effetto serra GWP
Chi e cosa produce CO 2 Combustione - riscaldamento (198 g/kwh) - motori (150 g/km per veicolo) - persone (40 g/h) - industrie (?) Eliminiamo tutto??
L anidride carbonica Il biossido di carbonio è un gas incolore e inodore; non è tossico in sé, ma non è respirabile e quindi può provocare la morte per asfissia. Respirare un'atmosfera particolarmente ricca di CO 2 produce un sapore acidulo in bocca ed un senso di irritazione nel naso e nella gola; ciò è dovuto al suo reagire con l'acqua per formare acido carbonico. La densità del biossido di carbonio a temperatura e pressione ambiente è circa una volta e mezzo quella dell'aria; tende quindi a stratificare sul fondo degli ambienti chiusi e non ventilati.
L anidride carbonica In fase solida, a temperature superiori a -78 C e a pressione ambiente, non liquefa, ma sublima. Il biossido di carbonio solido è noto anche come ghiaccio secco. Il biossido di carbonio può essere però liquefatto sottoponendolo ad alte pressioni a temperatura inferiore ai 31 C. Il biossido di carbonio nell'aria è presente in quantità dello 0,03% circa, mentre nell'aria esalata dopo un respiro è circa il 4,5%. Un'atmosfera che contiene oltre il 5% di biossido di carbonio è tossica per gli esseri umani e per gli animali, dato che va a saturare l emoglobina del sangue impedendole di legarsi all ossigeno e bloccando quindi l'ossigenazione dei tessuti. Sia quando viene usato in forma gassosa, sia quando viene usato come ghiaccio secco, il biossido di carbonio va maneggiato in spazi ben areati.
L anidride carbonica I limiti fissati dall'osha (l'agenzia statunitense per la sicurezza sui luoghi di lavoro) per la concentrazione di biossido di carbonio sul posto di lavoro sono lo 0,05% (500 ppm) per un'esposizione continua e lo 0,3% per un'esposizione breve (fino a dieci minuti). Concentrazioni superiori allo 0,4% sono considerate immediatamente pericolose per la vita e la salute. Persone che respirano un'aria contenente lo 0,5% (5000 ppm) di biossido di carbonio per più di mezz'ora mostrano i sintomi di un ipercapnia acuta. Il biossido di carbonio è comunque molto meno tossico dell ossido di carbonio, CO, che produce incoscienza nel giro di pochi minuti e la possibilità di danni irreversibili e morte in breve tempo.
Generation of pollution from occupants Sensory pollution load olf/occupant Carbon dioxide l/(h occupant) Carbon monoxide 1) l/(h occupant) Water vapour 2) g/(h occupant) Sedentary, 1-1.2 met 0% smokers 20% smokers 3) 40% smokers 3) 1 2 3 19 19 19 11 10-3 21 10-3 50 50 50 Physical exercise Low level, 3 met Medium level, 6 met high level (athletes), 10 met Children Kindergarten, 3-6 years, 2,7 met School, 14-16 years, 1-1,2 met 4 10 20 1,2 1,3 1) from tobacco smoking 2) applies for persons close to thermal neutrality 3) average smoking rate 1,2 cigarettes/hour per smoker, emission rate 44 ml CO/cigarette 50 100 170 18 19 200 430 750 90 50
Emissioni di CO2 negli Stati Uniti
Variazione della concentrazione di CO 2
Anidride Carbonica e effetto serra
CONSEGUENZE L'aria più calda è in grado di trattenere una maggiore quantità di vapore acqueo. Poiché quest'ultimo è un gas a effetto serra, la maggiore percentuale di vapore acqueo presente nell'atmosfera in seguito al riscaldamento intensifica l'effetto serra e quindi causa un ulteriore riscaldamento. Questa intensificazione porta a un riscaldamento che è all'incirca pari al riscaldamento attribuibile all'effetto serra supplementare provocato dal CO 2. La neve e il ghiaccio riflettono gran parte delle radiazioni solari. Se, in seguito al riscaldamento terrestre, le superfici coperte da neve o ghiaccio diminuiscono, vengono riflesse meno radiazioni solari e ne vengono assorbite di più con conseguente ulteriore riscaldamento superiore alla media in queste regioni (soprattutto regioni polari e montane).
Il riscaldamento modifica i processi del ciclo del carbonio: cambia quindi l'assorbimento di CO 2 da parte delle piante, degli oceani o dei microrganismi presenti nei mari. Le conseguenze di tali cambiamenti non sono attualmente prevedibili con precisione. Una maggiore percentuale di vapore acqueo nell'atmosfera può modificare anche la formazione dei corpi nuvolosi. Le nubi alte e sottili esercitano un effetto riscaldante, le nubi più basse e spesse hanno un effetto refrigerante (riflettono le radiazioni solari e riducono la quantità di radiazioni che raggiunge la superficie terrestre). Attualmente non è chiaro in che modo cambierà questo processo di formazione; si tratta dell'incognita più rilevante nella valutazione dell'impatto del riscaldamento globale.
Valutazione dell impatto in ambiente Ozone Depletion Potential Rappresenta la potenzialità distruttiva sull ozono stratosferico calcolata, su base di eguale massa rilasciata nella bassa troposfera, rispetto al fluido chiamato CFC-11 (CFCl 3 ) assunto come riferimento Greenhouse Warming Potential a 100 anni Consiste di una stima dell effetto serra dovuto all emissione di gas che contribuiscono a tale effetto durante il processo di produzione
Allo stato attuale delle conoscenze scientifiche e sulla base dei più recenti studi dell IPCC (Intergovernemental Panel on Climate Change) la maggior parte degli esperti concorda nel ritenere che, a causa dell aumento delle concentrazioni di gas serra in atmosfera, nel prossimo futuro potremmo aspettarci i seguenti fenomeni: Aumento della temperatura del pianeta. Dal 1860, data a partire dalla quale sono disponibili dati attendibili, la temperatura media della Terra è aumentata di 0,6 C. In termini di durata e di ampiezza del fenomeno, il riscaldamento durante il 1900 sembra essere stato il più importante negli ultimi mille anni; Aumento delle precipitazioni, soprattutto nell emisfero Nord, e particolarmente alle medie e alte latitudini. Diminuzione delle piogge nelle regioni tropicali e subtropicali; Aumento nella frequenza e nell intensità di eventi climatici estremi come alluvioni, tempeste, ondate di caldo o freddo eccessivo; Aumento del rischio di desertificazione in alcune zone; Diminuzione dei ghiacciai presenti nelle principale catene montuose mondiali; Crescita del livello del mare. Negli ultimi 100 anni si è già verificato un innalzamento di circa 10/25 cm.
Alcune considerazioni Ogni anno l uomo rilascia in atmosfera 7 Gt di CO 2. L attuale concentrazione di CO 2 è pari a circa 385 ppm. Riserve: 900 Gt di carbone 160 Gt petrolio e gas Bruciando tutto si arriva ad aggiungere 200 ppm di CO 2 Produzione attuale annua 29 Gt di CO 2 (2 ppm all anno) Il 75% è prodotto dai paesi industrializzati Se volessimo mantenere la concentrazione attuale dovremmo diminuire la produzione di gas dell 80%
Ciclo della CO 2
Il ciclo dell anidride carbonica
Stoccaggio CO 2
La fotosintesi Processo biochimico mediante il quale le piante ed i microrganismi forniti di clorofilla convertono l energia luminosa solare in energia chimica utilizzando l acqua e l anidride carbonica per sintetizzare sostanze organiche secondo la reazione: 6CO 2 +6H 2 O C 6 H 12 O 6 +6O 2 Si forma glucosio e viene liberato ossigeno.
La legna
ma quanta CO 2 assorbe un albero? Una superficie fogliare di un decimetro quadrato (10 cm x 10 cm) assorbe, in un'ora, poco più di 10 mg di CO 2 al netto della respirazione, pari a circa 3 kg/anno (6 mesi/anno e 12 ore di luce al giorno) per metro quadro di superficie fogliare.
L'accumulo di biomassa non è costante durante la vita di una pianta, ma dipende dall'età La relazione che lega biomassa ed età è del tipo B(t) = B x(1-e -αt ) dove B(t) è la biomassa della pianta all'istante t, B e α sono parametri che dipendono dalla specie, dalle condizioni climatiche e dalle caratteristiche di fertilità del terreno. In termini matematici, B indica l'asintoto orizzontale della curva, cioè la biomassa massima accumulabile, e α la sua pendenza nell'origine. Per il pioppo euroamericano (Populus euroamericana) B e α assumono i seguenti valori: α = 0,082 (anni -1 ) B = 1151 (kg ss x albero -1 ) Il pioppo euroamericano è una specie ad accrescimento molto rapido e ciò la rende preferibile rispetto ad altre perché permette una più veloce compensazione delle emissioni di CO 2.
Ora, nota l'emissione E in termini di kg di CO 2, si può esprimere l'emissione in termini di biomassa di albero (kg ss, ovvero kg di sostanza secca) necessaria a contenere la quantità E di anidride carbonica, ovvero: E ss = E / 1,83 poiché 1 kg ss corrisponde a 1,83 kg di CO 2 ; occorrerà quindi fissare la specie arborea da piantumare e l'orizzonte temporale t ovvero il numero di anni entro cui voler compensare l'emissione. All'aumentare dell'orizzonte temporale, occorrerà piantare meno alberi perchè l'incremento di biomassa sarà maggiore; la biomassa che ciascun albero raggiungerà all'età t (pari all'orizzonte temporale) può essere calcolata tramite l'equazione B(t) = B (1 - e -αt )vistasopra; E possibile infine calcolare il numero di pioppi da piantumare per compensare la propria emissione E in questo modo: N pioppi = E ss /B(t)=E ss /[B (1 - e -αt )]
Kyoto Secondo il protocollo di Kyoto, Le emissioni totali dei paesi sviluppati devono essere ridotte almeno del 5% nel periodo 2008-2012 rispetto ai livelli del 1990. Questa e' una descrizione del contributo di vari paesi a questa riduzione delle emissioni totali. Europa: riduzione totale dell'8% entro il 2012 rispetto ai livelli del 1990 Paesi dell'ovest Europeo: - Austria -> 13% riduzione - Belgio -> 7,5% riduzione - Danimarca -> 21% riduzione - Germania -> 21% riduzione - Grecia -> aumento concesso del 25% - Irlanda -> aumento concesso del 13% - Italia -> 6,5% riduzione - Lussemburgo -> 28% riduzione - Olanda -> 6% riduzione - Portogallo -> aumento concesso del27% - Spagna -> aumento concesso del15% - Svezia -> aumento concesso del 4% - Svizzera -> 8% riduzione - Gran Bretagna (GB) -> 12,5% riduzione
LE MISURE NAZIONALI DI RIDUZIONE DELLE EMISSIONI DI GAS SERRA Con la delibera del CIPE (Comitato Interministeriale per la Programmazione Economica) del 19/11/1998 l Italia ha adottato le Linee Guida per le politiche e le misure nazionali di riduzione delle emissioni dei gas serra che individuano gli obiettivi e le misure settoriali per la riduzione entro il 2008-2012 e rispetto ai livelli del 1990, del 6% delle emissioni. Le Linee Guida prevedono la realizzazione di sei azioni nazionali: AZIONE 1: aumento dell efficienza nelle centrali termoelettriche; AZIONE 2: riduzione dei consumi energetici nel settore dei trasporti; AZIONE 3: produzione di energia da fonti rinnovabili; AZIONE 4: riduzione dei consumi energetici nei settori abitativo/terziario ed industriale; AZIONE 5: riduzione delle emissioni nei settori non energetici; AZIONE 6: assorbimento delle emissioni di carbonio da parte delle foreste.