Dimmi che CO2 sei e ti dirò da dove vieni

Attraverso misure di concentrazione e di composizione isotopica della CO₂ in atmosfera è possibile determinarne l’origine: un test sull’isola di Vulcano.

di Giorgio Capasso e Roberto Di Martino

L’anidride carbonica è probabilmente il più noto fra i gas serra, responsabile dell’aumento e della temperatura atmosferica media e del riscaldamento globale, ormai evidente in gran parte del pianeta e di cui abbiamo parlato diffusamente in questo post.
Anche se l’aumento di concentrazione di CO₂ in atmosfera è principalmente dipendente dalle attività antropiche, esistono anche fonti naturali che contribuiscono al budget globale di questo gas. Tra queste, i vulcani sono di gran lunga i più importanti emettitori di CO₂. Inoltre, la quantità di anidride carbonica emessa dai vulcani cambia in funzione del loro stato di attività (questa evidenza viene utilizzata da anni come strumento per il monitoraggio dello stato di attività di molti vulcani del mondo). Il miglioramento delle stime delle emissioni vulcaniche è molto importante, poiché una più accurata valutazione delle emissioni di CO₂ prodotta dall’attività vulcanica è un elemento fondamentale per lo sviluppo dei modelli di evoluzione del riscaldamento climatico globale. Ma è necessario trovare un modo per distinguere da quali fonti proviene la CO₂ rilevata dalla strumentazione, per valutare la percentuale di quella di origine vulcanica.

Si è scelto di eseguire un esperimento sull’Isola di Vulcano, nello straordinario arcipelago delle Isole Eolie, poiché le sorgenti antropiche di anidride carbonica hanno basso impatto sull’ambiente, comparabile a quello prodotto dall’omonimo vulcano. In particolare, si sono posizionate le strumentazioni analitiche alla spiaggia di Levante per analizzare gli effetti delle emissioni di gas in riva al mare nei pressi della vasca dei fanghi idrotermali.

Le analisi dell’aria sono state eseguite in continuo con un elevato livello di dettaglio, raggiunto utilizzando sofisticate strumentazioni, simili a quelli installate nelle sonde spaziali per le analisi dei gas atmosferici dei pianeti del sistema solare.

Come riusciamo a distinguere la provenienza della CO₂? Non è tutta uguale?

Questi strumenti permettono sia la misura della concentrazione della CO₂, sia la composizione degli isotopi del carbonio (¹³C/¹²C) e dell’ossigeno (¹⁸O/¹⁶O), i più comuni isotopi stabili del carbonio e dell’ossigeno rispettivamente. Combinandosi tra loro, gli isotopi delle due specie, formano molecole di CO₂ che hanno le stesse proprietà chimiche, ma masse differenti. E’ proprio la quantità di molecole di anidride carbonica con diverse abbondanze degli isotopi di carbonio ed ossigeno che ci indicano le diverse provenienze dei gas misurati (vulcanica, respirazione delle piante, combustibili fossili etc.). La composizione isotopica rappresenta una firma identificativa dell’origine della CO₂. Quindi per rispondere alla domanda, no, non tutte le molecole di CO₂ sono uguali!

Le misure della nostra campagna sono state eseguite per 48 ore consecutive, all’inizio della stagione primaverile, per tener conto anche dell’inizio dei cicli vegetativi che contribuiscono anch’essi al ciclo del carbonio.

I risultati del test effettuato a Vulcano ci hanno dato molta soddisfazione: ci hanno infatti permesso di identificare la CO₂ di origine vulcanica distinguendola chiaramente da quella normalmente presente in atmosfera. L’accuratezza delle misure effettuate con questa strumentazione ci ha anche riservato una sorpresa: è stato infatti possibile rilevare anche il contributo occasionale della CO₂ prodotta da combustibili fossili rilasciata dal traffico marittimo!

Con questo lavoro, i ricercatori dell’INGV di Palermo elaborano nuove metodologie per l’identificazione delle diverse sorgenti che contribuiscono ai cambiamenti climatici utilizzando innovative e robuste tecniche analitiche applicandole direttamente sul campo. I primi risultati di questa elaborazione sono stati presentati a Vienna nel corso della Assemblea Generale della European Geoscience Union dal 7 al 12 Aprile.