Bilanci di materia.

a cura di C. Della Volpe

Negli ultimi anni è cresciuta la coscienza del ruolo della attività umana nel sistema Terra con effetti climatici ed ambientali enormi. Nonostante le prove di questi stravolgimenti si accumulino sempre più, costringendo alle corde i pochi e rarefatti oppositori scientifici ed onesti di questa visione, rimane a livello di grande pubblico una diffusa ignoranza. Grandi masse di persone ignorano le leggi scientifiche e i risultati della ricerca, rimanendo schiave di visioni e concezioni “neghiste” di varia natura.

Una delle cose più difficili da accettare è la dimensione fisica, nel senso scientifico del termine, dell’umanità, ossia il ruolo che l’attività produttiva ha rispetto alle dimensioni dei flussi planetari di materia, una attività umana che ha sconvolto o alterato praticamente tutti i cicli importanti del pianeta. Tento in questo breve post di dare un piccolo contributo per colmare questa ignoranza fornendo alcune informazioni di base sulle quantità di materia processate dall’uomo in rapporto alle quantità di materia che la natura riesce a riciclare ogni anno.

Sapete, per esempio, quali quantità di acqua usiamo rispetto a quella che riceviamo dalle precipitazioni totali sul globo? Secondo i dati Aquastat, che sono dati ufficiali ONU, nel 2008 le precipitazioni totali contano 108.000km3, se eliminiamo l’acqua che evapora e che ammonta a 65.000km3 rimangono circa 43.000km3 di risorse interne, a fronte dei nostri usi complessivi che sono stati di  3860 km3, ossia il 9% delle risorse interne dell’acqua disponibile.

La percentuale è alta ma all’apparenza non enorme. C’è un ma; come la restituiamo l’acqua che usiamo? Beh, parecchio più sporca! Recentemente l’ISPRA, (Istituto superiore per la ricerca e la protezione ambientale) nel Rapporto Nazionale Pesticidi nelle Acque 2013, realizzato sulla base delle informazioni fornite dalle Regioni e dalle Agenzie regionali e provinciali per la protezione dell’ambiente ha concluso che in Italia il 55% dei punti di campionamento superficiale e il 28% di quelli sotterranei era inquinato da qualcuno dei 350 tipi di sostanze fitosanitarie usate in agricoltura e che in circa un terzo dei casi (34.1%) tale inquinamento superava i valori ammessi per la potabilità delle acque. E la situazione non è migliore nel resto del mondo.

Un secondo dato da conoscere è la quantità di anidride carbonica che immettiamo in atmosfera; è difficile valutarla con precisione perché una parte è diretta, ossia dipende dalle combustioni e l’altra invece è indiretta, ossia dipende dalle nostre attività agricole e forestali. Beh, la sola parte diretta assomma a circa 10 miliardi di ton di carbonio equivalente: i nostri consumi di energia primaria sono di oltre 12 miliardi di ton di petrolio equivalente e per l’87% sono di combustibili fossili, e

primaryenergy2012Source: BP Statistical Review of World Energy, 2012

usando le formule brute di petrolio (CH2), carbone (C) e metano (CH4) la quota di carbonio emessa è esattamente di 9.4Gton anno.

Bene, la stima dell’input totale di carbonio in atmosfera da parte dei produttori naturali terrestri è di circa 60Gton/anno. Quindi per questo solo fattore contiamo per il 15% del totale. Ovviamente una parte di questo carbonio in eccesso viene riassorbito da tutti i meccanismi di riassorbimento (principalmente dal mare il cui pH si è spostato verso il basso negli ultimi 250 anni di circa 0.1 unità di pH, pari al 21%) e quindi l’apporto “netto” al carbonio atmosferico è circa la metà di questo valore.

La domanda è che cosa cambiano 4.5Gton di carbonio, come CO2, ossia 4.5×3.66=16.5 Gton di CO2? Ebbene esse costituiscono all’incirca lo 0.5% in aggiunta allo stock atmosferico di questo gas (sono all’incirca 3000Gton, attualmente corrispondenti a 390ppmv) che così aumenta ogni anno in proporzione: ed ecco le circa 2 ppmv di aumento medio annuo della concentrazione di anidride carbonica!

Sto facendo certo una enorme semplificazione rispetto ai complessi flussi di tutti i meccanismi, ma è impressionante come le quantità complessive si ritrovino:

maunaloa

Volete qualche altro esempio? Allora consideriamo i due elementi non “fungibili” della vita P e N; nella sua poesia Robert Garrels,

garrels

che ne analizzò fra i primi i comportamenti, recitava:

I put some P into the sea
the biomass did swell
But settling down soon overcame
and P went down toward Hell

From Purgatory soon released
it moved up to the land

To make a perfect rose for thee
to carry in thy hand

But roses wilt and die you know
then P falls on the ground

Gobbled up as ferric P
a nasty brown compound

The world is moral still you know
and Nature’s wheels do grind

Put ferric P into the sea
and a rose someday you’ll find

Quante sostanze contenenti fosforo usiamo? In agricoltura usiamo i minerali fosfatici in ragione di 200Mton/anno;

phosphate(dati USGS)

che, dato che le rocce fosfatiche contengono circa un terzo in massa di ione fosfato PO4-3, corrispondono approssimativamente a 7×1011 moli di P. Ebbene questa quantità corrisponde a 7 volte la stima del “fosforo” che arriva in mare dalla degradazione naturale delle rocce (The Earth System 3rd ed. Kump, Kasting, Crane, ed Pearson) e ad un settimo di tutto il “fosforo” che la “pompa biologica”, ossia il complesso dei flussi oceanici in upwelling e downwelling mobilizza ogni anno.

Un numero mostruoso!

Ma non è il solo; che succede con l’azoto? Una cosa equivalente. L’industria dell’ammoniaca, basata sulla reazione di Haber-Bosch, è in grado di fissare ogni anno quasi 140Mton di azoto.

nitrogen(dati USGS)

Stiamo quindi parlando di circa 1013 mol di azoto all’anno che è circa quanto viene “fissato” sulla terra e sul mare dal resto della biosfera, ossia 1.4×1013 mol (The Earth System 3rd ed. Kump, Kasting, Crane, ed Pearson).

Secondo i testi universitari ci sono molti dubbi che attualmente il ciclo dell’azoto e del fosforo siano effettivamente bilanciati, dato il gigantesco apporto umano legato alla moderna agricoltura industrializzata e che non prevede alcun meccanismo retroattivo utile di recupero. Azoto e fosforo si accumulano nell’ambiente con enormi danni alla catena trofica.

La Terra e l’aria sono i nostri depositi dell’immmondizia! Per P e N l’uomo è il player principale. Ha di gran lunga superato ogni altra specie vivente e anche parecchi processi naturali a scala planetaria.

E la cosa più assurda è che nonostante questa gigantesca produzione di azoto e fosforo abbia sbilanciato i due cicli naturali preesistenti, oltre un miliardo di uomini soffre la fame e i più ricchi soffrono di malattie da sovra-alimentazione. La tanto celebrata rivoluzione verde, pur non riuscendo a nutrire tutti, ha certamente sbilanciato i cicli della biosfera e l’unico modo per renderla sostenibile sarebbe di attivare meccanismi di riassorbimento efficaci.

Quale conclusione possiamo trarre?

Direi che gli attuali metodi ed approcci produttivi non sono più a lungo sostenibili e la Chimica avrà la responsabilità di cercare delle alternative sostenibili.

Ma soprattutto chi ha la responsabilità di fare scelte a livello globale deve conoscere e riflettere su questi numeri ed operare scelte conseguenti.

E, infine ciascuno di noi consapevole di questi trend, deve, nel suo quotidiano, vivere cercando di ridurre  il proprio impatto sul pianeta.

Enzo Tiezzi avrebbe detto: L’economia non può fare  a meno della Chimica.

Per approfondire:

The Earth System 3rd ed. Kump, Kasting, Crane, ed Pearson

http://www.educazionesostenibile.it/portale/sostenibilita/tecnica-a-ecologia/racconti/1524-breve-storia-dei-fosfati-nutrimento-della-terra.html

la pagina dello US Geological Survey è una miniera di dati sui minerali

http://www.usgs.gov/

http://www.wri.org/publication/content/8398

http://nmsp.cals.cornell.edu/publications/factsheets/factsheet12.pdf

3 thoughts on “Bilanci di materia.

  1. Forse non tutti sanno che in Italia abbiamo la più lunga serie temporale di CO2 atmosferica in Europa. La stazione di misura è presso l’Osservatorio di Monte Cimone (MO) ed è mantenuta e gestita dall’Aeronautica Militare; i dati partono dal 1979.

    http://www.aeronautica.difesa.it/News/Pagine/ServizioMeteorologicoAMGiornatamondialeambiente_050610.aspx

    I dati sono convogliati nel database del network mondiale WMO-GAW (World Meteorological Organization – Global Atmospheric Watch sotto l’egida dell’ONU) nell’ambito del quale sono, dopo severa validazione e qualificazione dei dati, rielaborati ed aggiornati annualmente, assieme a quelli degli altri gas serra.

    In attesa del previsto aggiornamento a settembre 2013, potete consultare questa tabella IPCC (Intergovernmental Panel on Climatic Change) che contiene le informazioni quantitative relative alla deviazione dall’equilibrio termico associata a ciascun gas serra (energetica dell’interazione IR delle singole specie) e a tutte le altre fenomenologie attive negli scambi energetici planetari aggiornate al 2005 (pubbl. nel 2007). Blu, ciò che raffredda, rosso ciò che riscalda, somma algebrica >0 ed ecco che si deriva l’interpretazione dell’aumento di temperatura MISURATO.
    http://meteora.ucsd.edu/~jnorris/sio117/ipcc_figs/IPCC_2.20small.bmp

    Notare le incertezze associate ad ogni contributo radiativo e l’ultima colonna a destra che riporta il LOSU (Level Of Scientific Understanding).

  2. Pingback: Salviamo le api, ma senza demagogia! | il blog della SCI

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