Effetto serra: cos’è, cause, gas responsabili

L’effetto serra è un fenomeno naturale, che però è peggiorato con l’intervento dell’attività umana. Ciò ha prodotto gravi conseguenze sul pianeta, causando il problema del riscaldamento globale. In questo articolo approfondiamo questo fenomeno e le cause che lo determinano.

Che cos’è l’effetto serra?

L’effetto serra è dovuto al diverso comportamento di un corpo materiale nei confronti della distribuzione di lunghezze d’onda della radiazione che lo attraversa. La nostra atmosfera si può paragonare ai vetri di una serra. La radiazione solare, nel campo del visibile, passa attraverso il vetro e riscalda l’ambiente. Ma a sua volta gli oggetti riscaldati emettono radiazione, che in questo caso sarà nell’infrarosso perché meno energetica rispetto a quella solare, per la più bassa temperatura. I raggi infrarossi emessi dagli oggetti nella serra non riescono a uscire tramite i vetri, ma rimangono intrappolati all’interno dell’ambiente. Infatti, il vetro ha la capacità di lasciar passare i raggi solari, che sono nel campo del visibile e dell’ultravioletto (con basse lunghezze d’onda), ma non riesce a farsi attraversare dai raggi infrarossi (con alte lunghezze d’onda). Da ciò si spiega l’aumento di temperatura che si verifica all’interno della serra.

L’effetto serra terrestre

La nostra atmosfera funziona più o meno allo stesso modo. La radiazione solare riesce solo in parte a raggiungere la superficie terrestre, perché la restante parte è riflessa o assorbita dall’atmosfera. Arrivata sulla superficie terrestre, la radiazione è per la maggior parte assorbita dal suolo, mentre una minore quota è riflessa verso l’atmosfera. La Terra quindi emette una radiazione, che è prevalentemente infrarossa. Alcuni gas presenti nell’atmosfera sono praticamente come i vetri, e si comportano nello stesso modo. Questi gas sono noti appunto come “gas a effetto serra”. Sono in grado di bloccare la radiazione solare infrarossa che viene riflessa dalla superficie terrestre e di riemetterla verso la superficie, riscaldandola. Questo fenomeno naturale permette di mantenere una temperatura media terrestre compatibile con la vita così come la conosciamo. Se non ci fosse, avremmo una temperatura media sul pianeta di -19 °C.

I gas serra

I gas serra, spesso indicati come GHG dall’inglese greenhouse gases sono gas che assorbono o emettono prevalentemente a lunghezza d’onda nel campo dell’infrarosso. I principali gas serra sono il vapor d’acqua, l’anidride carbonica, il metano, il protossido di azoto e i clorofluorocarburi.  I gas presenti nell’atmosfera interagiscono con la radiazione terrestre in maniera molto più rilevante che con quella solare. I gas serra sono prodotti sia da fenomeni naturali che dalle attività umane. Il problema del riscaldamento globale è causato proprio dalle elevate quantità di questi gas prodotti per via antropica, che stanno riscaldando l’atmosfera in maniera eccessiva.

Quali sono i principali gas serra?

Tra i gas serra, il vapore acqueo è il principale responsabile dell’effetto serra, ed è prodotto dall’evaporazione di mari e fiumi ma anche dalle reazioni di combustione. Ma quello di cui più spesso si sente parlare è l’anidride carbonica, perché è il gas le cui emissioni sono aumentate in modo più significativo. Lo sfruttamento dei combustibili fossili, il settore agricolo e la deforestazione sono le principali cause dell’aumento di CO2 e del conseguente riscaldamento globale. Anche il metano è un potente gas serra, ed è prodotto soprattutto dagli allevamenti e dall’agricoltura intensiva, oltre che dalla produzione di gas naturale. Ma essendo presente in piccola parte rispetto alla CO2 il suo contributo è meno significativo. Lo stesso vale per il protossido di azoto (N2O), più dannoso ma meno presente rispetto alla CO2 . Deriva dalle attività agricole e industriali, ma soprattutto dal crescente uso di fertilizzanti.

Emissioni in aumento

La crescente concentrazione di GHG in atmosfera sta alterando il bilancio energetico terrestre, causando un surriscaldamento. Principalmente la CO2 viene emessa dalla combustione dei combustibili fossili, in particolare del carbone, seguito dal petrolio e dal gas naturale. L’origine dei gas serra è principalmente attribuita al settore energetico, per il 73,2% (secondo le stime Our World in Data). In misura minore ne sono responsabili il settore agricolo-forestale e l’uso del suolo, poi il settore industriale (ad esempio la produzione di cemento o prodotti chimici) e infine la produzione dei rifiuti. Ovviamente le emissioni non sono distribuite in modo uniforme sul pianeta: ne sono maggiormente responsabili i paesi più industrializzati, prevalentemente asiatici, con la Cina che è responsabile del 27% delle emissioni globali. 

Conseguenze dell’effetto serra

L’alterazione del meccanismo naturale, innescato dalle emissioni umane, ha prodotto uno squilibrio nel sistemaTerra-atmosfera. Gli effetti sono quelli che tutti conosciamo: scioglimento dei ghiacciai, aumento del livello del mare, siccità, aumento di eventi climatici estremi, perdita della biodiversità. L’aumento delle temperature, che sta determinando il cambiamento climatico, influenzerà la vita sulla Terra, rendendola sempre più difficile. Le specie animali e marine e la fauna selvatica saranno sempre più a rischio, gli habitat saranno compromessi e la deforestazione renderà impossibile la sopravvivenza degli ecosistemi.

Si può ridurre l’effetto serra?

Per evitare il peggio, bisogna invertire la rotta e raggiungere una transizione verso modelli di produzione e consumo più sostenibili, come previsto dagli obiettivi di sviluppo sostenibile dell’Agenda ONU 2030. Ridurre l’effetto serra è possibile, e tutto dipende dalle scelte dei singoli e dei governi. Per prima cosa, bisogna raggiungere la transizione energetica verso l’uso di energia rinnovabile a zero emissioni. Fondamentale è anche la riduzione degli sprechi e l’aumento dell’efficienza energetica degli edifici o di dispositivi di uso comune, come gli elettrodomestici. Anche la riduzione dei rifiuti, il loro riciclo e la scelta di stili di vita più sostenibili, per esempio nei trasporti o nell’alimentazione, sono ottimi strumenti per vincere questa sfida.

Il ruolo della tecnologia e della politica

Sono tanti i progetti scientifici e di aziende che propongono soluzioni per proteggere l’ambiente in un’ottica sostenibile. La risposta tecnologica, che può essere un aumento dell’efficienza o una riduzione della carbon intensity dei combustibili, è fondamentale per ridurre l’effetto serra. Inoltre, sono attualmente allo studio e in fase sperimentale alcune modalità di intervento che prevedono la separazione della CO2 in diverse fasi del processo di combustione e il suo trasporto verso siti di immagazzinamento. Si tratta di tecnologie note come CCS, Carbon Capture and Storage. Ma per combattere il cambiamento climatico si sono resi necessari negli ultimi anni dei veri e propri accordi politici internazionali. Tra questi, spiccano sopratutto il protocollo di Kyoto del 1997 e l’Accordo di Parigi (COP21) del 2015. Con queste iniziative, i governi di tutto il mondo si sono impegnati a ridurre le emissioni di gas serra.