IL CICLO DEL CARBONIO

1. IL CICLO DEL CARBONIO di Vahabi Rosa, Tavernari Riccardo, Corica Giuseppe

2. Perché è così importante il carbonio: • Ha grande affinità a formare legami chimici con altri atomi • Esistono oltre 10 milioni di composti del carbonio • E’ alla base di tutti i processi vitali organici • E’ di fondamentale importanza per le reazioni industriali di combustione

3. I 3 Cicli Principali: • Ciclo Biologico • Ciclo Geochimico • Ciclo Artificiale (L’intervento umano) Per comodità dividiamo il ciclo del carbonio in 3 sottocicli strettamente collegati tra loro e riguardanti diverse sfere naturali:

4. Il Ciclo Biologico • Fotosintesi clorofilliana • Respirazione cellulare • Decomposizione organica Interessa l’atmosfera, la biosfera e la litosfera. I processi biochimici coinvolti sono:

5. Schema Concettuale Atmosfera Fotosintesi Piante Decomposizione Respirazione Animali Terreno

6. Schema Concettuale

7. Passaggi Chimici Atmosfera LUCE 6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6H2O + 6O2 C6H12O6 + 6O2 + 6H2O + 6CO2 ATP Atmosfera

8. Il Ciclo Geochimico • Solubilizzazionein acqua • Sintesi e/o sedimentazione di carbonati • Decomposizione organica • Metamorfismo litogenico Regola il trasferimento di carbonio fra atmosfera, idrosfera e litosfera, attraverso processi di:

9. Schema Concettuale Formazione dell’ acido carbonico Solubilizzazione Atmosfera CO2 Modifica delle rocce carbonatiche e silicatiche (Liberazione di ioni bicarbonato, calcio e silice) Sintesi di carbonati Formazione di gusci e scheletri CaCO3 Metamorfismo litogenico Decomposizione Sedimentazione Terreno

10. Schema Concettuale

11. Schema Concettuale

12. Passaggi Chimici Atmosfera (Pioggia) CO2 + H2O  H2CO3 (Solubilizzazione) H2CO3 + H2OH3O+ + HCO3- (Alterazione delle rocce) CaCO3 + H3O+ + HCO3-Ca++ + 2 HCO3- + H2O (Formazione di gusci e scheletri) Ca++ + 2 HCO3- CaCO3 + H2O + CO2 (Terreno) CaCO3 + SiO2 CaSiO3 + CO2 Atmosfera

13. Formazione Dei Combustibili Fossili Non tutto il carbonio presente nel terreno ritorna in atmosfera attraverso l’opera dei batteri o dei processi litogenici (eruzioni, dorsali oceaniche) In condizioni di scarsità di ossigeno, infatti, non è possibile una decomposizione completa. Per questo motivo una parte della materia organica che giunge nel sottosuolo, attraverso lunghi processi di compressione e riscaldamento può dare luogo ai combustibili fossili: • Carbone • Petrolio • Kerogene • Gas Naturale

14. Formazione Dei Combustibili Fossili

15. Il Ciclo Artificiale (L’Intervento Umano) L’intervento umano si inserisce all’interno del processo di emissione in atmosfera del carbonio presente nei combustibili fossili estratti dalle riserve sotterranee. Questa estrazione è necessaria per provvedere al fabbisogno di carburanti del grande sistema di trasporti a motore. La combustione degli idrocarburi produce CO2, un gas che ha la capacità di trattenere il calore rilasciato dalla Terra sottoforma di raggi infrarossi. Per questo esso è ritenuto uno dei maggiori responsabili del cosiddetto “Effetto Serra”.

16. Schema Concettuale Decomposizione Terreno Combustibili fossili Reazioni industriali di combustione (industrie, mezzi di trasporto) Atmosfera CO2 e altri agenti inquinanti

17. Schema Concettuale

18. Il Disequilibrio Delle Emissioni Il controllo delle emissioni di CO2 è garantito dall’equilibrio tra fotosintesi e respirazione. L’uomo ha sconvolto tutto ciò bruciando un’enorme quantità di carbonio, prodotto e conservato sottoterra da milioni di anni, in poco più di un secolo. Questo “improvviso” surplus di CO2 in atmosfera ha portato l’Effetto Serra a livelli preoccupanti, provocando un riscaldamento globale che ha alterato visibilmente tutti i climi Terrestri.

19. Quale Futuro? I combustibili fossili non sono considerati delle fonti di energia rinnovabili (si stima infatti che i giacimenti andranno esauriti nel giro di 40-50 anni). Inoltre, visti gli inconvenienti climatici che essi comportano, si sta iniziando a pensare a soluzioni energetiche alternative quali centrali eoliche e solari o automobili ad idrogeno.