Lʼanidride carbonica o diossido di carbonio (formula chimica CO2) è un ossido acido la cui molecola è formata da un atomo di carbonio (C) legato a due atomi di ossigeno (O). A temperatura ambiente è u gas incolore, di odore pungente e sapore debolmente acidulo. E’ più pesante dell’aria (di circa 1,5 volte) e tende a stratificarsi al suolo.
La CO2 è coinvolta nella fotosintesi (da cui ossigeno e vapore acqueo) e vien prodotta durante la respirazione. Viene inoltre prodotta dalla maggior parte delle combustioni.
La concentrazione di CO2 nell’atmosfera sta aumentando rapidamente. Nel 1750 (inizio uso del carbone come fonte di energia) la CO2 atmosferica valeva circa 280 ppm. Al momento attuale (anno 2020) siamo intorno a 415 ppm. L’anidride carbonica è molto efficace nel bloccare le radiazioni infrarosse termiche per cui è considerata un gas serra con forte impatto sul clima globale.
Quando i combustibili fossili vengono bruciati l’ossigeno atmosferico viene convertito in CO2 e la concentrazione di ossigeno nell’atmosfera diminuisce. La perdita di ossigeno è un cambiamento relativamente piccolo a causa della maggiore abbondanza nell’atmosfera rispetto all’anidride carbonica. La percentuale di ossigeno nell’atmosfera è circa 20,95; la percentuale di CO2 nell’atmosfera è circa lo 0,04.
Quantitativamente per ogni atomo di carbonio una molecola di ossigeno scompare dall’atmosfera (C+O2–>CO2). La quantità di CO2 rilasciata da combustibili fossili e deforestazione è ritenuta responsabile dell’aumento della CO2 atmosferica.
Le emissioni di CO2 da combustibili gassosi, combustibili liquidi, cemento e deforestazione sono stimate in 40 gT/anno. Le emissioni vulcaniche di CO2 sono stimate nel valore 700×10^6 T.
Si stima che il 44% delle emissioni di CO2 correlate alle attività umane rimane nell’atmosfera. La parte rimanente viene assorbita dagli oceani o dalle piante attraverso la fotosintesi clorofilliana; quindi le emissioni di CO2 prodotte dall’uomo sono più del doppio di quanto è necessario per tenere conto dell’aumento di CO2 nell’atmosfera. La CO2 globale media effettiva sta aumentando ad un tasso di circa il 44% delle emissioni cumulative di CO2 prodotte dall’uomo.
I satelliti NASA denominati OCO2 e OCO3 forniscono un monitoraggio continuo della CO2 in tutto il mondo. Le principali fonti di CO2 sono negli Stati Uniti orientali, nella Cina orientale, nei centri industriali dell’Europa centrale e orientale, nei giacimenti petroliferi della Siberia occidentale e negli incendi boschivi nelle foreste amazzoniche.
Un chilogrammo di CO2 contiene 22,722 moli di CO2. Le parti per milione (ppm) di ossigeno possono essere convertite in moli moltiplicando per il numero di moli nell’atmosfera (stimato nel valore 1,81E+20).
La CO2 incide sull’entità dell’effetto serra (vedi). In estate (quindi con insolazione massima) diminuisce l’effetto serra poiché diminuisce il contenuto di vapore acqueo ed è minimo il contenuto di CO2 (le piante consumano più CO2 in estate). In questo caso l’atmosfera trattiene minor calore al suo interno. Al contrario d’inverno, quando l’insolazione è minima, è massimo il potenziale serra dell’atmosfera essendo massima sia l’umidità nell’atmosfera sia il contenuto di CO2 (minor consumo della CO2 da parte delle piante). In questo secondo caso l’atmosfera riesce a trattenere maggiore energia al suo interno.
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AGGIORNAMENTO 19/10/2020 => Secondo la Carbon Disclosure Project il 71% delle emissioni globali di CO2 è imputabile a 100 aziende. Le più rilevani tra queste sono: l’industria carboniera cinese che risulta responsabile del 14% delle emissioni, la Saudi Aramco Oil Company (4,5%), la russa Gazprom (3,9%), National Iranian Oil Company (2,3%), ExoonMobil Corp (2%), Coal India (1,9%), Petroleos Mexicanos (1,9%), Russia Coal (1,9%), Royal Dutch Shell Plc (1,7%), China National Petrolum Corp (1,26%).
AGGIORNAMENTO 11/12/2023 =>Dalle carote di ghiaccio è noto che la CO2 varia nell’atmosfera, quindi non è corretto ipotizzare che esista perennemente un ciclo della CO2 equilibrato (un ciclo può essere equilibrato per un periodo di tempo finchè qualcosa lo sconvolge e varia la presenza della stessa CO2). E’ ipotizzato che uno dei possibili sospettati è proprio un aumento dela temperatura che comporta un aumento del tasso di CO2.
AGGIORNAMENTO 12/01/2024 => L’aumento della CO2 riscalda l’atmosfera in due modi: A) effetto radiativo correlato alla presenza di una finestra trasparente a lunghezze d’onda comprese tra 9 e 16 micron. La radiazione a onde lunghe fra 9 e 16 micron passa senza restrizioni ma l’introduzione di CO2 nell’atmosfera porta ad una limitazione del flusso radiativo centrato attorno a 15 micron. Ciò chiude leggermente questa finestra e ciò porta ad un rialzo delle temperature. L’effetto pare diminuire e quindi perdere di potenza se le concentrazioni di CO2 raggiungono valori intorno a 600 ppm. B) Concentrazioni di CO2 più alte comportano una altezza media di emissione di CO2 più elevata (vedi l’aiuto gas serra per una precisazione circa il concetto di altezza di emissione).. Ma una altezza media di emissione più elevata significa concentrazioni di gas inferiori a questa altezza di emissione e quindi un percorso privo di interferenze più lungo per i fotoni con un conseguente raffreddamento del pianeta man mano che un numero maggiore degli stessi fotoni raggiunge lo spazio. Di converso un’altezza di emissione più elevata comporta anche emissioni individuali inferiori a causa delle temperature più basse all’altezza di emissione media e quindi una opposta tendenza a riscaldare il pianeta. L’emissione nello spazio in funzione delle condizioni in cui si trova l’atmosfera aumenta man mano che le concentrazioni di CO2 aumentano da bassi valori fino a 300 ppm (con raffreddamento dell’atmosfera) mentre a concentrazioni superiori a 300 ppm l’emissione nello spazio diminuisce (con riscaldamento dell’atmosfera).
