IL CICLO DEL CARBONIO
di
Vahabi Rosa, Tavernari Riccardo, Corica Giuseppe
Perché è così importante il carbonio:
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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
I 3 Cicli Principali:
Per comodità dividiamo il ciclo del carbonio in 3 sottocicli
strettamente collegati tra loro e riguardanti diverse sfere naturali:
• Ciclo Biologico
• Ciclo Geochimico
• Ciclo Artificiale (L’intervento umano)
Il Ciclo Biologico
Interessa l’atmosfera, la biosfera e la litosfera. I processi
biochimici coinvolti sono:
• Fotosintesi clorofilliana
• Respirazione cellulare
• Decomposizione organica
Schema Concettuale
Atmosfera
Fotosintesi
Piante
Decomposizione
Respirazione
Animali
Terreno
Schema Concettuale
Passaggi Chimici
Atmosfera
6CO2 + 12H2O
C6H12O6 + 6O2
LUCE
C6H12O6 + 6H2O + 6O2
ATP + 6H2O + 6CO2
Atmosfera
Il Ciclo Geochimico
Regola il trasferimento di carbonio fra atmosfera, idrosfera e
litosfera, attraverso processi di:
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Solubilizzazione in acqua
Sintesi e/o sedimentazione di carbonati
Decomposizione organica
Metamorfismo litogenico
Schema Concettuale
Atmosfera
Formazione dell’
acido carbonico
Solubilizzazione
CO2
Formazione di gusci
e scheletri
Modifica delle rocce
carbonatiche e silicatiche
Sintesi di carbonati
(Liberazione di ioni bicarbonato, calcio e silice)
CaCO3
Decomposizione
Metamorfismo litogenico
Terreno
Sedimentazione
Schema Concettuale
Schema Concettuale
Passaggi Chimici
Atmosfera
(Pioggia) CO2 + H2O  H2CO3
(Solubilizzazione) H2CO3 + H2O  H3O+ + HCO3(Alterazione CaCO + H O+ + HCO -  Ca++ + 2 HCO - + H O
3
3
3
3
2
delle rocce)
(Formazione di
Ca++ + 2 HCO3-  CaCO3 + H2O + CO2
gusci e scheletri)
(Terreno) CaCO3 + SiO2  CaSiO3 + CO2
Atmosfera
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:
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Carbone
Petrolio
Kerogene
Gas Naturale
Formazione Dei Combustibili Fossili
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”.
Schema Concettuale
Decomposizione
Terreno
Combustibili fossili
Reazioni industriali di combustione
(industrie, mezzi di trasporto)
Atmosfera
CO2 e altri agenti inquinanti
Schema Concettuale
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.
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.