Ciclo del carbonio

CICLO DEL CARBONIO

Che cosa hanno in comune un albero, una fetta di torta e una tigre siberiana?
Sono in pratica fatti dalle stesse sostanze organiche a base di carbonio. Proteine, lipidi e carboidrati sono alla base della composizione di gran parte degli esseri viventi e sono tutte molecole a base di carbonio.

1.1 Il carbonio è senza dubbio l’elemento chimico più frequente nella costituzione di tutti i composti organici e di conseguenza anche nella composizione degli esseri viventi. Si può affermare che tutte le forme di vita di questo pianeta hanno a che fare con la chimica del carbonio, di conseguenza i cicli con cui questo elemento viene usato e riciclato negli ecosistemi sono di basilare importanza per tutti gli esseri viventi uomo compreso.

1.2 Il carbonio, oltre che nei composti organici e negli esseri viventi, è presente anche sotto altre forme, ad esempio il cemento che forma i muri della nostra scuola (carbonato di calcio CaCO₃) contiene carbonio e alcuni animali sono in grado di creare gusci o sostegni di carbonato di calcio, come molluschi o coralli. Questi animali vengono perciò definiti fissatori del carbonato di calcio.

La famosissima Pietà di Michelangelo, è scolpita nel marmo, una roccia che contiene carbonio.

Anche nelle rocce carbonatiche, come i calcari, le dolomie o il marmo di trova carbonio. Altri enormi depositi di carbonio si trovano nel sottosuolo sotto forma di idrocarburi (carbone, petrolio, metano).

1.3 Un altro composto contenente carbonio è il biossido di carbonio (o anidride carbonica) CO₂. L’anidride carbonica è presente nell’atmosfera e si trova anche disciolta nei mari e negli oceani.
1.4 Il carbonio passa continuamente da una forma all'altra, ad esempio un albero assorbe CO₂ dall'atmosfera e utilizza il carbonio per produrre cellulosa, una giraffa può mangiare le foglie di quell'albero e assorbire il carbonio. Al momento della morte il carbonio presente nel corpo della giraffa può tornare all'atmosfera sotto forma di anidride carbonica o magari finire sepolto insieme ad altri resti organici e formare (dopo qualche milione di anni) un giacimento di petrolio da cui è stata ricavata la plastica per la penna che usate a scuola.

1.5 La percentuale di CO₂ presente nell’ambiente è regolata da un delicato equilibrio ed ha una enorme influenza sul clima terrestre. Essa è infatti uno dei gas serra ed il suo aumento fa si che la radiazione infrarossa rimanga intrappolata nell'atmosfera facendo aumentare la tamparatura.

Esistono fattori che fanno aumentare la CO₂ ed altri che la fanno diminuire. Per milioni di anni questi fattori si sono equilibrati a vicenda e la percentuale di CO₂ è rimasta più o meno costante.

FATTORI CHE REGOLANO LA PERCENTUALE DI CO₂ PRESENTE NELL'ATMOSFERA

Principali fattori che assorbono CO₂

2.1 Gli organismi autotrofi (vegetali) con la fotosintesi

La fotosintesi CO₂ + H₂O + Energia Solare = C₆H₁₂O₆ + O₂ trasforma energia solare in energia chimica che poi viene sfruttata dagli esseri eterotrofi, per creare sostanze nutritive le piante assorbono CO₂ dall'atmosfera

2.2 Animali fissatori del carbonato di calcio

Sono tutti quegli animali capaci di creare gusci e sostegni fatti da carbonato di calcio (CaCO₃) come coralli o molluschi, anche questi assorbono CO₂ dall'atmosfera

2.3 Formazione dei depositi di idrocarburi

Il petrolio, il carbone e il metano si formano infatti quando resti vegetali (che assorbivano CO₂) rimangono sepolti nel sottosuolo.

2.4 Formazione di rocce carbonatiche

Le rocce carbonatiche possono formarsi o per l'accumulo di resti di organismi o per precipitazione chimica, in ogni caso intrappolano carbonio all'interno del carbonato di calcio (CaCO₃).

Principali fattori che producono CO₂

3.1 Tutti gli esseri viventi con la respirazione cellulare

Quasi tutti gli esseri viventi bruciano glucosio nelle loro cellule per ricavare l'energia necessaria alla vita (respirazione cellulare), questo processo produce CO₂.

3.2 Incendi

Quando una foresta brucia tutto il carbonio che gli alberi avevano assorbito per crescere torna nell'atmosfera sotto forma di CO₂.

3.3 Attività vulcanica

I vulcani e le attività ad essi associate possono produrre enormi quantità di CO₂.

3.4 Processi di fermentazione e decomposizione

I batteri responsabili di questi processi producono spesso CO₂ come prodotto di scarto delle reazioni chimiche, ad esempio i batteri responsabili della fermentazione che trasforma il mosto in vino producono CO₂
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L'EQUILIBRIO SI E' ROTTO

4.1 Per milioni di anni questi fattori si sono bilanciati a vicenda e la percentuale di CO₂ è rimasta più o meno costante, ma a partire dalla fine del 1700, con la rivoluzione industriale, le attività umane hanno rotto questo equilibrio.

Gli uomini infatti hanno tagliato milioni di alberi per creare spazi in cui coltivare e per usare il legno, inoltre hanno estratto dal sottosuolo e bruciato milioni e milioni di tonnellate di idrocarburi. L’anidride carbonica sta da allora aumentando ed è quasi raddoppiata rispetto a prima della rivoluzione industriale. L’aumento dell’anidride carbonica nell’atmosfera è una delle principali cause dell’effetto serra.