CICLO DEL CARBONIO

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CICLO DEL CARBONIO
Marco Carozzi
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Sommario

• Il carbonio forme, pool
• Il ciclo
• Il carbonio nella biosfera
• Il carbonio nellidrosfera
• Carbonio nel suolo
• CO2 e effetto serra

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Il carbonio forme e pool

• - Ha grande affinità a formare legami chimici con
  altri atomi
• E alla base di tutti i processi vitali organici
• Esistono oltre 10 milioni di composti del
  carbonio
• E di fondamentale importanza per le reazioni
  industriali di combustione
• Il ciclo del C è linterscambio dinamico
  attraverso il quale il C viene scambiato tra
  geosfera, lidrosfera (mari e oceani), la
  biosfera (comprese acque dolci) e latmosfera
• Ogni comparto può essere sorgente o un consumo.
• Le dinamiche di scambio sono regolate da processi
  chimici, fisici e biologici.

Atmosfera
Idrosfera
Biosfera
Geosfera
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Il carbonio forme e pool

• Il ciclo del carbonio opera su due scale
  temporali
• Scala bioclimatica (breve) ? il C è scambiato tra
  latmosfera, oceano e organismi viventi e morti.
• Scala geologica (lunga) ? il C è rilasciato
  nellatmosfera e nelloceano attraverso il
  degrado di rocce carbonacee (calcari). Il C
  ritorna attraverso deposizione di sedimenti
• ? Luso di combustibile fossile stabilisce un
  legame tra le due scale. Questo processo rilascia
  CO2 nellatmosfera, aumentando la capacità di
  questa di trattenere lenergia termica ricevuta
  dal sole (effetto serra)

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Il carbonio forme e pool

• La quantità totale di carbonio presente sulla
  Terra, in forma organica e inorganica, è pari a
  circa 50.000 Gt 1 Gt 109 t .
• 71 ? Oceani e sedimenti (carbonati e
  bicarbonati)
• 22 ? Torba e materiali fossili (carbone,
  petrolio, metano)
• 3 ? Biomassa totale negli ecosistemi (piante
  e animali)
• 3 ? Fitoplancton e materia organica negli
  oceani
• 1 ? Atmosfera
• Il ciclo del carbonio riguarda tutte le
  trasformazioni chimiche del C a livello
  ambientale. Esse sono strettamente correlate fra
  loro a costituire un ciclo in cui i prodotti di
  una reazione fanno da reagenti per la reazione
  successiva.
• Il ciclo si fonda in gran parte sullo scambio di
  CO2 tra i due principali serbatoi latmosfera e
  gli oceani.

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Il carbonio ciclo
?
?
?
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? Il carbonio nella biosfera

• Nel ciclo del carbonio, il C passa dallatmosfera
  alle piante, agli animali e poi ai decompositori,
  quindi ritorna nellatmosfera.
• Il C entra nella biosfera come prodotto degli
  organismi autotrofi che usano la CO2 estratta
  dallaria o dallacqua in cui vivono

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? Il carbonio nella biosfera

• FOTOSINTESI da C inorganico a C organico
• 6CO2 6H2O Energia ? C6H12O6 6O2
• RESPIRAZIONE da C organico a C inorganico
• C6H12O6 6O2 ? 6CO2 6H2O Energia
• se non cè ossigeno cè FERMENTAZIONE
• C6H12O6 ? 2 C2H5OH 2 CO2 (alcolica)
• DECOMPOSIZIONE da Corganico a C inorganico

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? Il carbonio nella biosfera

• La combustione di biomassa o combustibili
  fossili può trasferire anchessa un sostanziale
  quantitativo di C nellatmosfera, come CO2

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? Il carbonio nel suolo

• equilibrio dettato da processi di umificazione e
  mineralizzazione
• - Il suolo svolge un ruolo fondamentale nel
  mitigare i cambiamenti climatici, contiene il
  doppio del carbonio presente nell'atmosfera e 3
  volte quello dei vegetali.
• - Il rilascio in atmosfera è determinato da
  deforestazione, lavorazioni agricole con
  inversione degli strati (aratura), conversioni
  dei prati in terreni coltivabili.
• la perdita dello 0.1 del carbonio di tutti i
  suoli europei ? emissioni di CO2 pari al doppio
  delle auto presenti in Europa .

Sostanza organica Humus
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? Il carbonio nel suolo

• l'obiettivo è quello di mantenere nel suolo la
  massima quantità di carbonio, aumentando al
  contempo la capacità di assorbimento dei terreni.
• - salvaguardare le torbiere
• - lavorazioni conservative minima lavorazione
  e semina su sodo.
• - riconversione a pascoli e foreste (ove
  possibile)
• Valori medi C-stock 0-30 cm (t/ha)
• Boschi di conifere 89,8
• Boschi di latifoglie e misti 70,9 71,5
• Praterie alpine e pascoli montani 79,2 80,0
• Prati e marcite di pianura 64,7
• Seminativi e legnose agrarie 57,0
• - mantenere il più possibile il suolo coperto
• - ammendanti (uso di letame o compost)
• - management residui vegetali
• ? aumento della fertilità!
• ? diminuzione della CO2 atmosferica!

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? Il carbonio nellidrosfera

• Gli oceani contengono la maggior parte di
  riserva di C presente sulla Terra, in forma di
  bicarbonato, sebbene essa sia solo in piccola
  parte disponibile allinterscambio con
  latmosfera.
• Il carbonio si trasferisce dalla biosfera alla
  geosfera quando la materia organica morta
  sedimentata viene ricoperta da altri depositi
  sedimentari

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? Effetti CO2

• CO2 la causa principale delleffetto serra
  accelerato (dovuto alle attività umane).
• Nei paesi industrializzati, la CO2 costituisce
  oltre l80 delle emissioni di gas ad effetto
  serra.

• Aumenti dei gas serra evidenti le emissioni di
  CO2 sono aumentate da 280 ppm dellera
  pre-industriale a 388 ppm (agosto 2010) con un
  tasso di crescita elevato (1.5 ppm/anno).

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? Effetti CO2

• E presente negli strati più bassi
  dell'atmosfera
• La sua concentrazione dipende prevalentemente
  dall'attività degli organismi vegetali ed
  animali alle nostre latitudini è maggiore
  dinverno e minore destate, così come è più alta
  di notte e più bassa di giorno.

? Tra i gas serra il vapore acqueo è il più
attivo, contribuendo per il 90 95 al
riscaldamento complessivo (30 - 31 dei 33C), la
CO2 , presente in concentrazioni assai inferiori,
è responsabile del 4.2 4.8. Quindi vapore
acqueo e CO2 contribuiscono al 98.4 99.2
delleffetto serra globale, mentre gli altri gas
contribuiscono per lo 0.8 1.6.
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? Effetti CO2

Contributo relativo dei gas serra all'effetto
serra (2004)

• GWP (Global Worming Potential) per definire
  lapporto di ogni gas serra al riscaldamento
  globale si è concepito il GWP che è il rapporto
  tra il riscaldamento globale causato in 100 anni
  da una sostanza e quello della CO2 nella stessa
  quantità

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? Effetti CO2
Per questo è stato proposto nel 1997 dallIPPC
(Intergovernamental Panel on Climate Change), un
protocollo (Protocollo di Kyoto) con il quale i
paesi industrializzati si impegnano dal 2005 al
2012 a ridurre significativamente le immissioni
di CO2 in atmosfera ai livelli del 1990 (Europa
8).
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? Effetti CO2
Concentrazione di CO2 (ppm volume, grafico
superiore) e temperatura della atmosfera (C,
grafico inferiore) durante gli ultimi 420.000
anni.
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? Effetti CO2
Se la CO2 continuasse ad aumentare - insieme al
corrispettivo aumento della temperatura, potrebbe
portare benefici sulle produzioni agrarie, in
quanto la CO2 porterebbe ad una maggior attività
fotosintetica, probabilmente non supportata dalla
disponibilità idrica. - lambiente subirebbe un
aumento delle precipitazioni stagionali e
dellerosione, con diminuzione dei ghiacciai con
un aumento del livello dei mari, una diminuzione
della Corrente del Golfo e unestesa
desertificazione.