GWP L'anidride carbonica l'effetto serra

L’anidride carbonica
    l’effetto serra
         GWP

Chi e cosa produce CO2

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 CO2
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            Carbon          Carbon            Water
                                   pollution          dioxide        monoxide 1)      vapour 2)
                                   load                 l/(h⋅           l/(h⋅          g/(h⋅
                                   olf/occupant      occupant)       occupant)        occupant)
Sedentary, 1-1.2 met
0% smokers                           1                 19                               50
20% smokers 3)                       2                 19             11 ⋅ 10-3         50
40% smokers 3)                       3                 19             21 ⋅ 10-3         50

Physical exercise
Low level, 3 met                     4                 50                              200
Medium level, 6 met                 10                100                              430
high level (athletes), 10           20                170                              750
    met
Children
Kindergarten,
3-6 years, 2,7 met                 1,2                 18                               90
School,
14-16 years, 1-1,2 met             1,3                 19                               50
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

Emissioni di CO2 negli Stati Uniti

Variazione della concentrazione di CO2

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 CO2.

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 CO2 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 (CFCl3) 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 CO2.

L’attuale concentrazione di CO2 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 CO2
Produzione attuale annua 29 Gt di CO2 (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 CO2

Il ciclo dell’anidride carbonica

Stoccaggio CO2

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:

         6 CO2 + 6 H2O Æ C6H12O6 + 6 O2

Si forma glucosio e viene liberato ossigeno.

La legna

… ma quanta CO2 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 CO2 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 CO2.

Ora, nota l'emissione E in termini di kg di CO2, 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: Ess = E / 1,83 poiché 1 kg ss corrisponde a 1,83 kg
di CO2;

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) vista sopra;

E’ possibile infine calcolare il numero di pioppi da piantumare per
compensare la propria emissione E in questo modo:

N°pioppi = Ess / B(t) = Ess / [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.