Il ciclo del carbonio è un ciclo biogeochimico attraverso il quale il carbonio viene scambiato tra la geosfera, l’idrosfera, la biosfera e l’atmosfera. Tutte queste porzioni della Terra sono considerate riserve di carbonio (fonte). Il bilancio globale del carbonio è il bilancio degli scambi (entrate e uscite) tra le riserve di carbonio o tra uno specifico ciclo (ad es. atmosfera-biosfera) del ciclo del carbonio.
I composti organici vengono prodotti sfruttando il biossido di carbonio tratto dall’aria o dall’acqua (es. alberi e fitoplancton usano la radiazione solare e producono attraverso fotosintesi). Il carbonio viene trasferito nella biosfera quando gli organismi eterotrofi si nutrono di altri organismi. Gran parte del carbonio lascia la biosfera attraverso la respirazione (anerobica con ossigeno e conseguente rilascio di anidride carbonica, anaerobica con rilascio di metano). La combustione di biomassa (es. legna usata per il riscaldamento) può trasferire anch’essa grandi quantitativi di carbonio nell’atmosfera. Il carbonio può lasciare la biosfera, quando la materia organica morta (come la torba) sedimenta e ricoperta da altri depositi sedimentari viene incorporata nella geosfera. Il carbonio può essere immagazzinato per diverse centinaia di anni negli alberi e fino a migliaia di anni nel suolo. Cambiamenti nelle riserve di carbonio possono influenzare direttamente il riscaldamento globale.
Si stima che i mari contengano 36.000 miliardi di tonnellate di carbonio. Il carbonio viene scambiato rapidamente tra atmosfera e oceano. Nelle regioni oceaniche di upwelling il carbonio viene rilasciato verso l’atmosfera. Al contrario, nelle regioni di downwelling il trasferimento di carbonio (CO2) avviene tra atmosfera e oceano. Quando esso è assorbito dall’oceano avviene la formazione di acido carbonico.
Diversi modelli del ciclo del carbonio vengono incorporati nel modello globale del clima; sembra acclarata l’esistenza di una relazione diretta tra temperatura e CO2 (aumentando la CO2 nell’atmosfera si otterrebbe un aumento della temperatura media che a sua volta provocherebbe un ulteriore contributo in aumento del contenuto di CO2 nell’atmosfera).
Le emissioni dei gas di scarico prodotti dalla combustione dei combustibili fossili trasferiscono carbonio dalla geosfera all’atmosfera. In tal modo risulta modificato il ciclo del carbonio modificando la biosfera terrestre e quella oceanica. Inoltre temperature più elevate e livelli di CO2 nell’atmosfera aumentano i tassi di decomposizione nel suolo restituendo all’atmosfera la CO2 immagazzinata in materiale vegetale. Tuttavia un aumento dei livelli di CO2 nell’atmosfera può anche portare ad una maggiore produzione (aumentano infatti i tassi di fotosintesi, consentendo alle piante di utilizzare in modo più efficiente l’acqua non avendo bisogno di lasciare gli stomi aperti per lunghi periodi di tempo, in modo da assorbire la stessa quantità di anidride carbonica).
I suoli contengono la maggior parte del carbonio nel suo ciclo terrestre. Viene stimato (fonte FAO) che 1 metro di profondità contenga 1.500 miliardi di tonnellate (1.500 GT) di carbonio nella biosfera (approssimativamente il doppio di quello contenuto nell’atmosfera). La vegetazione contiene 600 GT (in particolare 270 GT nei boschi). Una gestione rigenerativa dei terreni (agricoltura industriale) potrebbe aumentare lo stoccaggio del carbonio nei terreni stessi. L’uso di strategie particolari (radici profonde, compost, erbe e leguminose, lombrichicoltura) permetterebbero al carbonio di introdursi in profondità restando stabile.
Il carbonio stabile è sensibile alle attività antropiche. Si stima che il 60% del carbonio conservato nel suolo e nella vegetazione è stato disperso nell’atmosfera a causa del cambiamento nell’uso dei terreni.
