Tutti gli elementi sulla terra, compreso il carbonio, si muovono ciclicamente, come parte di un sistema chiuso. Non vi è alcuna perdita o immissione di carbonio dallo spazio. Il diagramma del ciclo del carbonio mostra le varie fasi del riciclaggio del carbonio nel 21° secolo.
Il diagramma
Il diagramma globale del carbonio dell'Università di New Hamsphire raffigura pool e flussi che compongono il ciclo del carbonio. I pool di carbonio immagazzinano grandi quantità di carbonio per lunghi periodi di tempo e sono in blu. I flussi sono i processi che spostano il carbonio da un pool a quello successivo e sono in rosso. I flussi sono composti da due parti: una che rimuove il carbonio dall'aria e una che rilascia il carbonio fissato sotto forma di CO2 nell'atmosfera.
Piscine di carbonio
La quantità di carbonio immagazzinata dalle piscine è menzionata nel Petagramma di carbonio (PgC). Un Pg equivale a un miliardo di tonnellate ed è chiamato anche Gigatoni (Gt).
- Rocce:La maggior parte del carbonio è imprigionato sotto forma di rocce sedimentarie.
- Fondo oceanico: Il secondo deposito di carbonio più grande si trova sotto gli oceani sotto forma di anidride carbonica (CO2) disciolta nell'acqua.
- Combustibili fossili: Il terzo più grande bacino di carbonio sono i combustibili fossili, come carbone, lignite, gas naturale e petrolio, che si formano da resti di piante terrestri e marine e animali sottoposti a temperature e pressioni speciali.
- Superficie dell'oceano: Il carbonio viene immagazzinato per un breve periodo nell'acqua superficiale come CO2 disciolto nell'acqua o nei corpi di piante e animali marini viventi.
- Pozze terrestri: Tutto il carbonio che si accumula negli alberi e nel suolo forma un altro pool a breve termine e viene rilasciato dopo alcuni decenni o secoli, ad esempio, quando gli alberi vengono tagliati o morire.
- Anidride carbonica: Il carbonio presente nell'aria nella sua forma gassosa, CO2, aiuta a mantenere calda la terra. Senza questa vita così come esiste non sarebbe possibile sulla terra. C'è un'aggiunta e un assorbimento costanti da questo pool di carbonio.
Rimozione del carbonio nei flussi
Le quantità di carbonio spostate ogni anno sono mostrate come PgC all'anno nel diagramma. La CO2 viene rimossa dall'aria e fissata mediante rapidi processi quotidiani. La formazione di materia organica e di serbatoi di carbonio è più lenta e richiede tempo.
- Fotosintesi - Le piante verdi utilizzano CO2, insieme all'acqua e all'energia solare in un processo chiamato fotosintesi per formare zuccheri semplici e quindi i nutrienti di cui le piante hanno bisogno.
- Assorbimento degli oceani - La CO2 atmosferica viene assorbita e utilizzata per la fotosintesi anche negli oceani. Qui i fitoplancton sono l'equivalente delle piante, dalle quali dipende tutta la vita negli oceani. Inoltre, la CO2 disciolta nell'acqua viene convertita in carbonato di calcio e utilizzata nei gusci e negli scheletri degli animali marini.
- Catena alimentare - Quando gli erbivori mangiano le piante, o i carnivori e gli onnivori mangiano altri animali, questo carbonio viene trasmesso lungo la catena alimentare per aiutare gli animali a crescere, vivere e moltiplicarsi.
- Aggiunta di materia organica e rifiuti - Quando le piante e gli animali muoiono, vengono decomposti dai microbi per formare humus o materia organica che diventa parte del suolo. Rifiuti che si formano ogni anno quando gli alberi perdono ramoscelli e foglie e riciclano costantemente il carbonio nel suolo. Questo viene in parte utilizzato per la crescita delle piante e mantiene il carbonio in circolazione, mentre il resto forma carbonio nel suolo.
Formazione di riserve di carbonio
Le quantità di CO2 utilizzate e il periodo di tempo in cui rimangono immagazzinate come carbonio fisso variano a seconda dei diversi organismi e processi.
- Poiché gli alberi vivono a lungo e accumulano carbonio nel fusto, nelle foglie e nelle radici, agiscono come pozzi di carbonio.
- I terreni accumulano carbonio sotto forma di materia organica e radici morte che rimangono nel terreno molto tempo dopo la morte di una pianta o di un albero; ci sono enormi quantità di biomassa sotto forma di radici vive in crescita di alberi e praterie nel suolo. I suoli costituiscono un altro importante deposito di carbonio.
- Alcune conchiglie e scheletri di animali marini si accumulano sul fondo degli oceani per produrre calcare.
I pozzi di assorbimento del carbonio sono un flusso o processo importante che alla fine si traduce in depositi di carbonio. A breve termine producono riserve di carbonio terrestre e a lungo termine combustibili fossili e rocce.
Flusso dalla terra all'oceano
Quando i fiumi sfociano negli oceani trasportano con sé sedimenti ricchi di materia organica. Ogni anno anche le paludi e le inondazioni delle maree spostano il carbonio sotto forma di materia organica negli oceani.
Rilascio naturale di anidride carbonica
Nel ciclo naturale del carbonio, il carbonio viene rilasciato nell'atmosfera principalmente attraverso la respirazione e la decomposizione.
- Respirazione delle piante - La maggior parte degli esseri viventi, microbi, piante e animali sulla terra, respirano. Inspirano ossigeno ed espirano CO2 scomponendo il cibo che hanno mangiato. Questo è uno dei cicli più brevi del carbonio.
- Decomposizione e respirazione del suolo - Tutta la materia in decomposizione sulla terra non viene convertita in materia organica. Una parte del carbonio viene rilasciata direttamente nell'aria come CO2. Anche i microbi e i piccoli minerali che vivono nel suolo rilasciano CO2 ogni giorno quando respirano.
- Perdita di oceani - Anche la respirazione e la decomposizione di piante e animali marini rilasciano CO2 nella riserva di carbonio nell'atmosfera.
- Vulcani - Una piccola quantità di carbonio viene rilasciata nell'atmosfera dall'attività vulcanica.
Attività umane che rilasciano anidride carbonica
Oltre ai flussi naturali, ci sono molte attività umane che rilasciano carbonio fisso nell'atmosfera sotto forma di CO2.
- Bruciare combustibili fossili- La combustione del carbonio che assorbe legno, carbone, gas naturale, benzina per l'elettricità, il riscaldamento, la cucina o i trasporti è uno dei modi principali in cui il carbonio viene rilasciato di nuovo in aria. Molti combustibili fossili vengono utilizzati anche per scopi industriali e aggiungono ulteriormente CO2 all'atmosfera.
- Cambiamenti nell'uso del suolo - La deforestazione, lo sgombero delle praterie per creare insediamenti, le aziende agricole che sostituiscono la crescita naturale e l'uso di macchinari che portano a emissioni, hanno conseguenze a lungo termine. Porta all’aggiunta di CO2 al pool di carbonio atmosferico.
Prospettive diverse da diagrammi aggiuntivi
Esistono molti tipi di diagrammi del ciclo del carbonio e forniscono informazioni diverse su questo ciclo vitale.
- Ciclo semplice: Il diagramma della BBC raffigura un semplice ciclo del carbonio. Questo era l'aspetto del ciclo del carbonio in epoca preindustriale, fino a 150 anni fa, quando la quantità di movimento del carbonio non era un problema.
- Cambiamento climatico: The Carbon Cycle dell'Università di Calgary è un'analisi pittorica di come le moderne attività umane hanno cambiato il delicato equilibrio del ciclo del carbonio.
- Processi chimici: Il ciclo del carbonio della Britannica si concentra sulle varie reazioni chimiche che influenzano i flussi e i pool di carbonio, e non sulle quantità di riciclaggio del carbonio. Questo ciclo è interessante per le persone che vogliono conoscere le diverse forme in cui esiste il carbonio e come cambia.
Utilizzo del ciclo del carbonio
C'è un aumento del 30% della CO2 nell'atmosfera, a causa delle attività umane negli ultimi 150 anni. Poiché la CO2 presente nell’aria provoca il riscaldamento, anche l’aggiunta di più CO2 nell’atmosfera aumenta il suo effetto riscaldante. Ciò ha provocato il riscaldamento globale e il cambiamento climatico. Comprendere il ciclo del carbonio e come e dove le attività umane lo modificano può aiutare a trovare modi e metodi efficaci per affrontare il problema del cambiamento climatico.
