EMISSIONI CLIMALTERANTI
Le emissioni di gas climalteranti
L’argomento Emissioni di gas serra rientra negli Obiettivi dell'Agenda 2030 per Sviluppo Sostenibile in particolare nell'Obiettivo 13: Adottare misure urgenti per combattere il cambiamento climatico e le sue conseguenze.
Le emissioni di gas serra totale e di CO2 e altri gas climalteranti rientrano anche nell'ambito degli indicatori del BES.
I principali gas serra presenti nell’atmosfera terrestre sono il vapore acqueo (H2O), l’anidride carbonica (CO2), il protossido di azoto (N2O) e il metano (CH4). I gas serra di origine sia antropica sia naturale trattengono con un meccanismo molto efficace la radiazione infrarossa emessa dalla superficie terrestre, impedendone l’irraggiamento verso lo spazio. Mentre la presenza di vapore acqueo è legata al ciclo idrologico e dipende dalla temperatura dell’atmosfera, e quindi non risulta direttamente collegata alle attività antropiche, gli altri gas serra negli ultimi due secoli sono stati fortemente influenzati dalle attività dell’uomo.
L’incremento dei gas serra in atmosfera è responsabile del riscaldamento globale. I gas serra, di origine sia antropica sia naturale, trattengono con un meccanismo molto efficace la radiazione infrarossa emessa dalla superficie terrestre, impedendone l’irraggiamento verso lo spazio. L’aumento della concentrazione dei gas serra in atmosfera sta determinando l’aumento di temperatura dell’atmosfera e dell’intero sistema climatico terrestre. I principali gas serra presenti nell’atmosfera terrestre sono il vapore acqueo (H2O), maggior responsabile dell’effetto serra, l’anidride carbonica (CO2), il protossido di azoto (N2O) e il metano (CH4), che, anche se presente in atmosfera in percentuale decisamente inferiore, ha un fattore di assorbimento della radiazione molto importante. Mentre la presenza di vapore acqueo è legata al ciclo idrologico e dipende dalla temperatura dell’atmosfera, e quindi non risulta direttamente collegata alle attività antropiche, gli altri gas serra sono stati, negli ultimi due secoli, fortemente influenzati dalle attività dell’uomo.Già nel rapporto dell’IPCC del 2013, si evidenziava come la concentrazione dei principali gas serra in atmosfera fosse aumentata a livelli mai raggiunti negli ultimi 800.000 anni. La concentrazione di anidride carbonica ha visto un incremento del 40% dal periodo pre-industriale, a causa delle emissioni dovute all’utilizzo di combustibili fossili, alla produzione di cemento e al contributo netto dato dalle modifiche dell’uso del suolo, quella del metano del 150% e quella del protossido di azoto del 20%.
Le attività umane e naturali determinano il rilascio in atmosfera di diverse sostanze climalteranti (EMISSIONI), che possono subire dei processi di trasporto e trasformazione legati alla meteorologia e alla reattività chimica delle specie emesse ed essere infine misurate in termini di CONCENTRAZIONI.
La Figura 1 mostra come le concentrazioni di anidride carbonica (in fuxia) siano aumentate in concomitanza con l’incremento delle emissioni antropiche (in blu), sin dall’inizio della rivoluzione industriale nel 1750. Le emissioni sono aumentate lentamente fino a metà del XX secolo, raggiungendo le 5 Gt/anno circa; successivamente la curva ha subito un aumento repentino, superando le 35 Gt/anno alla fine del secolo (dati di concentrazione da NOAA e ETHZ, dati di emissione da Our World in Data e Global Carbon Project).
Figura 1
Andamento medio annuo delle concentrazioni (in fuxia) e delle emissioni (in blu) della CO2 (1750-2019)
Fonte: NOAA Climate.gov
Si può confrontare il contributo dei diversi gas serra al riscaldamento globale calcolando per ogni gas serra presente in atmosfera l’equivalente quantità di CO2 necessaria per generare il medesimo potenziale di riscaldamento globale, quantità detta l’anidride carbonica equivalente (CO2eq). Per la determinazione della CO2eq si tiene conto dei Potenziali di Riscaldamento Globale (GWP Global Warming Potentials) dei singoli gas, messi a punto e aggiornati periodicamente dall'Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Il GWP rappresenta una misura dell’energia totale che un gas assorbe in un determinato periodo di tempo (generalmente 100 anni) rispetto all’anidride carbonica. Più è grande il GPW più il gas contribuisce al riscaldamento.
Secondo quanto stabilito dalle parti della Convenzione Quadro delle Nazioni Unite sui Cambiamenti Climatici con la Decisione 15/CP.17 adottata dalla COP17 di Durban 2011, dal 2015 negli Inventari Nazionali dei gas serra utilizzano i GWP100 (riferiti ad un orizzonte temporale di 100 anni) per la stima della CO2 eq, come riportati nel Quarto Rapporto di Valutazione AR4-2007 dell’IPCC, attribuendo un fattore peso 1 all’anidride carbonica CO2, il protossido di azoto N2O ha un fattore peso 298, mentre il metano CH4 un fattore-peso 25.
In questo modo si possono comparare i contributi dei singoli gas serra al riscaldamento, come si vede nella figura 2, che evidenzia la crescita nelle emissioni dal 1970 al 2017, sempre dominata dall’aumento della CO2 derivante dai processi industriali e dall’utilizzo dei combustibili fossili. Il contributo maggiore all’incremento è dato dalle economie emergenti, quali Cina e India.
Figura 2
Emissioni globali dei gas climalteranti per tipologia di gas - anni 1970-2019
LE CONCENTRAZIONI DI GAS CLIMALTERANTI
La concentrazione di metano ha visto un incremento del 150% dal periodo pre-industriale, quella del protossido di azoto del 20% e quella dell’anidride carbonica del 40% a causa delle emissioni dovute all’utilizzo di combustibili fossili, alla produzione di cemento e al contributo netto dato dalle modifiche dell’uso del suolo (Figura 3).
Figura 3
Andamento della concentrazione dei principali gas serra in atmosfera (sopra) e stima del contributo antropogenico alle emissioni globali di CO2 dai comparti emissivi (sotto)
Le concentrazioni di anidride carbonica in atmosfera misurate dall’osservatorio di Mauna Loa, nell’arcipelago delle Hawaii, risultano costantemente in aumento a partire dall’anno di inizio del monitoraggio, come rappresentato in Figura 4 (in rosso i dati mensili, in nero gli stessi dati con una correzione applicata per eliminare il trend stagionale).
Tali concentrazioni costituiscono la serie storica di misure dirette di CO2 in atmosfera più lunga a livello globale. Dal valore medio annuo del 1959 pari a 315.98 ppm di CO2 si è arrivati a 414.24 ppm del 2020, con un incremento medio annuo di 1.58 ppm. Dal 2016 i valori di CO2 sono costantemente al di sopra dei 400 ppm, con un incremento medio annuo di 1.97 ppm negli ultimi 5 anni e hanno raggiunto nel 2020 la media annuale di 414 ppm, superiore del 48% rispetto ai valori del 1750, con un incremento che è stato lievemente inferiore a quello dell’anno precedente (2.31 ppm nel 2020 vs 2.48 ppm nel 2019 a fronte di un tasso medio di 2.2 ppm negli ultimi 20 anni).
Il mese di marzo 2021 segna il nuovo record di 417.64 ppm, rispetto ai 414.74 ppm dello stesso mese del 2020.
Figura 4
Andamento della concentrazione di anidride carbonica in Mauna Loa (arcipelago delle Hawaii)
LE EMISSIONI DI GAS CLIMALTERANTI
A livello mondiale, si stima che le emissioni antropogeniche di CO2, rilasciate in atmosfera dall’utilizzo di combustibili fossili e produzione di cemento dal 1750 al 2019, siano circa di 445 GtC (miliardi di tonnellate di carbonio), mentre la deforestazione e le modifiche all’uso del suolo emettono circa 255 GtC di CO2 (Global Carbon Budget, 2020).
L’incremento delle emissioni è assorbito solo per il 29% dalle foreste e il 23% dagli oceani, si determina quindi un incremento della concentrazione dell’anidride carbonica in atmosfera che ne assorbe circa il 44%. Il cambiamento climatico influenza i processi legati al ciclo del carbonio per cui la concentrazione in atmosfera è ancora più elevata rispetto a quella attribuibile alle sole emissioni. Anche negli oceani la concentrazione di CO2 continua ad aumentare con un assorbimento di 9.2 GtCO2/anno per il periodo 2009–2018 e 9.6 GtCO2 nel 2020, mentre quella assorbita dagli ecosistemi terrestri è stata pari a 11.5 GtCO2 nel 2020. Nel 2020 in atmosfera è rimasto il 45% delle emissioni.
Figura 5
Emissioni complessive di CO2 dal 1750 al 2019
La figura 5 evidenzia infatti non solo la mancata riduzione delle emissioni nonostante i gli allarmi degli anni ‘80 e ‘90, ma anche come il contributo più recente sia pari a quello da sempre emesso nella storia dell’umanità.
Secondo le stime del JRC Fossil CO2 emission of all world countries - 2020 , le emissioni di gas serra in Europa continuano a diminuire, nel 2019 sono diminuite del 3.8% rispetto all’anno precedente, nel 2020 la diminuzione attesa a causa della pandemia è superiore e potrebbe arrivare al 10-11%, anche se non vi è ancora una stima disponibile. Complessivamente la riduzione è del 25.1% rispetto ai livelli del 1990 e del 22.2% rispetto a quelli del 2005.
Le emissioni totali di CO2 derivanti dall’utilizzo dei combustibili fossili sono diminuite negli ultimi 20 anni in Europa: le emissioni nel 2019 (pari a 3.5 Gt CO2) sono il 21.6% più basse di quelle del 1990 e il 18.7% più basse rispetto al 2005. Questa diminuzione ha abbassato il contributo complessivo dell’Europa alle emissioni globali dal 9.6% al 8.7% tra il 2015 e il 2019.
La Figura 6 rappresenta le emissioni globali annuali di CO2 fossile suddivise nei principali settori, a partire dal 1970: produzione energetica, industria (processi di combustione e produzione di carburanti), trasporti (stradali e non, aviazione e navigazione), costruzioni e altri settori (altri processi industriali, agricoltura, trattamento rifiuti).
Figura 6
Emissioni annuali globali di CO2 fossile in Gt CO2/anno, per i diversi comparti produttivi - anni 1970-2019
Le proiezioni per il 2020 stimano in una lieve diminuzione delle emissioni generate dall’utilizzo dei combustibili fossili e dalla produzione di cemento a circa 34.1 GtCO2, il 7% inferiori al dato del 2019. La riduzione delle emissioni, dovuta alle misure di lockdown per limitare il contagio da SARS-CoV-2 e alle conseguenze sull’economia e sulla mobilità, si è avuta principalmente negli USA e in Europa, mentre le economie emergenti di Cina e India hanno visto una riduzione inferiore. Negli ultimi mesi del 2020 la Cina ha infatti superato i valori di emissione dei gas serra del 2019. A livello globale, il settore che ha contribuito maggiormente alla riduzione è quello dei trasporti, che è l’unico a non aver ancora raggiunto i livelli del 2019.
Per quanto riguarda la situazione relativa agli stati membri dell’Unione Europea, l’Agenzia Europea per l’Ambiente mostra una sostanziale diminuzione delle emissioni di gas a effetto serra a partire dal 1990, più accentuata negli ultimi dieci anni. In particolare, le emissioni totali, in termini di CO2 equivalente, derivanti dall’utilizzo dei combustibili fossili, si sono ridotte del 22.52% dal 1990 al 2018.
Le emissioni di gas climalteranti in Italia e in Piemonte
Per quanto riguarda le emissioni climalteranti in Italia, ISPRA (Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale), nell’ambito degli strumenti e delle politiche per fronteggiare i cambiamenti climatici, garantisce la predisposizione e l’aggiornamento annuale dell’Inventario Nazionale dei gas serra, documentato nel National Inventory Report .
Gli Inventari delle Emissioni e dei Gas Serra forniscono, oltre alle quantità annuali dei principali gas serra (protossido di azoto N2O, metano CH4 e anidride carbonica CO2), anche la quantificazione in termini di CO2 equivalente:tale parametro permette di pesare l’effetto climalterante complessivo da parte dei differenti gas serra sulla base dei GWP (Global Warming Potentials - Potenziali di Riscaldamento Globale), messi a punto e aggiornati periodicamente dall'Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC).
Dal 2015, secondo quanto deciso dalle parti della Convenzione Quadro delle Nazioni Unite sui Cambiamenti Climatici, di cui alla Decisione 15/CP.17 adottata dalla COP17 di Durban 2011, per la stima della CO2 eq ISPRA utilizza i GWP100 (riferiti ad un orizzonte temporale di 100 anni), riportati nel Quarto Rapporto di Valutazione dell’IPCC, attribuendo come fattori-peso 1 all’anidride carbonica CO2, 298 al protossido di azoto N2O e 25 al metano CH4.
L’ultimo rapporto disponibile (National Inventory Report 2021) conferma come le emissioni totali di gas serra in Italia, in termini di CO2 equivalente, siano diminuite dal 1990 al 2019 del 27%(da 515 a 377 MtCO2 eq., Figura 7).
Figura 7
Andamento delle emissioni di gas climalteranti in Italia per categoria emissiva - anni 1990-2019
Per analizzare le serie storiche dei gas serra, scendendo dalla scala nazionale a quella regionale, si fa riferimento alla disaggregazione dell’Inventario Nazionale con livello di dettaglio provinciale (realizzato sempre da ISPRA, Figura 8).
In Piemonte, le emissioni totali di gas serra, in termini di CO2 equivalente, sono diminuite dal 1990 al 2015 del 36% (da 42.443 a 27.337 ktCO2 eq.): tale valore equivale a 6.2 emissioni di CO2 equivalente per ogni abitante piemontese da confrontare con il dato italiano di 6.5.
Figura 8
Andamento delle emissioni di gas climalteranti in Piemonte per comparto emissivo (macrosettori SNAP)
Il quadro di dettaglio per le emissioni di gas climalteranti in Piemonte è riportato nei dati dell’Inventario Regionale delle Emissioni piemontese (IREA Piemonte ) riferito all’anno 2015 - realizzato dalla Regione Piemonte (Settore Emissioni e Rischi Ambientali) sulla base della metodologia EMEP-CORINAIR e nell’ambito del Consorzio INEMAR. Tale inventario fornisce la stima a livello comunale delle emissioni annuali di macro e microinquinanti e gas serra, disaggregate per attività emissiva ai vari livelli di classificazione SNAP97 (Selected Nomenclature for Air Pollution ).
La Figura 9 mostra come in Piemonte, alla produzione di gas serra, in termini di CO2 equivalente, contribuiscono in misura predominante quattro fonti principali: l’industria (48%), il trasporto su strada (22%) il riscaldamento (19%) e l’agricoltura (9%).
Più in dettaglio, il comparto agricolo contribuisce al 74% delle emissioni di metano (principalmente dovute alla zootecnia) e al 78% delle emissioni di protossido di azoto (dovute all’utilizzo di fertilizzanti).
Figura 9
Contributo percentuale alle emissioni di gas climalteranti in Piemonte da parte dei vari comparti emissivi (macrosettori SNAP97) - IREA 2015
Negli Inventari delle Emissioni vengono stimate non solo le emissioni di CO2, ma anche gli assorbimenti annuali di CO2, ovvero la quantità di carbonio assorbita in differenti serbatoi forestali: la biomassa epigea, la biomassa ipogea, la lettiera, la necromassa e il suolo.
Nell’Inventario Regionale delle Emissioni di Regione Piemonte gli assorbimenti sono stati stimati (Figura 10) attraverso una procedura basata sul modello For-Est sviluppato da ISPRA, seguendo le indicazioni delle linee guida LULUCF dell’IPCC. Si basa su una curva di crescita della biomassa forestale (Funzione di Richards) che lega il tasso di incremento annuo della biomassa alla biomassa inizialmente presente.
Figura 10
Bilancio della CO2 in Piemonte: emissioni e assorbimenti - IREA 2015
Vengono considerate 27 categorie forestali, raggruppate in 4 macrocategorie:
- Fustaie: abete rosso, abete bianco, larici, pini di montagna, pini mediterranei, altre conifere, faggio europeo, cerro, altre querce e altre latifoglie;
- Bosco ceduo: faggio europeo, castagno, carpino, altre querce, cerro, querce sempreverdi, altre latifoglie e conifere;
- Piantagioni: cedui di eucalipto, cedui di altre latifoglie, pioppeti, altre piantagioni di latifoglie, piantagioni di conifere e altro;
- Foresta protetta: foresta rupestre, foresta ripariale e arbusteti.
Attualmente in IREA non sono valorizzati gli assorbimenti relativi alle coltivazioni agricole.
Nella Figura 11 sono riportate alcune rappresentazioni cartografiche a livello comunale delle emissioni e degli assorbimenti di anidride carbonica, nonché la sommatoria comunale dei gas climalteranti (espressi come CO2 equivalente) calcolata sia includendo che escludendo gli assorbimenti.