Amazzonia e la chimica del carbonio

Decine di migliaia di incendi stanno divampando nell’Amazzonia brasiliana. I danni locali, che ogni anno attanagliano il patrimonio boschivo mondiale, hanno ripercussioni sul clima di tutto il globo. Le foreste rivestono infatti un ruolo fondamentale nel ciclo del carbonio, responsabile, tra le altre cose, della presenza di anidride carbonica in atmosfera.

La chimica organica

La chimica organica, o chimica del carbonio, è quella che studia i composti organici, ossia quelli che hanno una struttura a base di carbonio; Oggi si conoscono più di un milione di composti organici, suddivisi nei quattro grandi gruppi di idrocarburi, carboidrati e polisaccaridi (amido, glicogeno, cellulosa), grassi, e proteine. Viene detto ciclo del carbonio quell’insieme di passaggi che portano gli atomi di carbonio ad essere ciclicamente liberati nell’atmosfera (soprattutto sotto forma di anidride carbonica CO₂), intrappolati nelle molecole che costituiscono gli esseri viventi, nel suolo, nelle rocce e negli oceani. Gli atomi di carbonio passano continuamente da una forma all’altra, grazie all’attività degli esseri viventi ed ai processi naturali di solubilizzazione, accumulo, e scambio dei carbonati.

La principale fonte di CO₂ atmosferica è data dai processi di respirazione degli organismi viventi (assumono O₂ per liberare CO₂), dalle emissioni vulcaniche e dalle attività antropiche estrattive, industriali, agricole e zootecniche. Gli organismi autotrofi, ossia quelli in grado di sintetizzare da sé le molecole organiche di cui sono composti, hanno una funzione fondamentale poiché riescono a sintetizzare tutte le biomolecole a partire da composti inorganici come la CO₂. Si distinguono gli organismi fotoautotrofi da quelli chemioautotrofi a seconda che la fonte di energia utilizzata per questa sintesi sia la luce o altre molecole inorganiche. Le piante sono organismi fotoautotrofi, ed il processo che utilizzano per sintetizzare le molecole organiche è detto fotosintesi.

La fotosintesi

Le piante utilizzano luce solare, acqua ed anidride carbonica per produrre composti organici tramite il processo di fotosintesi. L’ossigeno è un prodotto di scarto di tale reazione. Nella prima fase la luce solare viene assorbita dalla clorofilla e convertita in energia chimica (ATP e NADPH), nella seconda fase (ciclo di Calvin) alcuni enzimi convertono la CO₂ in carboidrati. Con la fotosintesi le piante sottraggono quindi CO₂ all’atmosfera convertendola in zuccheri. Questi zuccheri finiscono nella linfa succhiata dalle radici della pianta, che viene arricchita degli zuccheri elaborati (linfa elaborata) per andare a formare nuova biomassa (frutti, rami, radici, gemme e nuove foglie). In questo modo la CO₂ è stata convertita in biomassa.

Successivamente attraverso i diversi passaggi della catena alimentare che portano i vegetali ad essere mangiati dagli animali e gli animali ad essere mangiati da altri animali, le sostanze organiche prodotte vengono messe a disposizione degli animali che le trasformano in energia necessaria per svolgere tutte le loro funzioni vitali. Tutti gli organismi, sia animali che vegetali, liberano il carbonio sotto forma di sostanze organiche nei loro prodotti di rifiuto, i quali vengono poi utilizzati in nuovi processi, biologici e microbiologici, che a loro volta ancora liberano nell’atmosfera anidride carbonica. In ambienti privi di aria, invece, questi rifiuti vengono convertiti in combustibili fossili, e reimmessi in atmosfera tramite i processi di estrazione.

Se da recenti ricerche, si è scoperto che una maggiore quantità di CO₂ atmosferica intensifichi la fotosintesi, è anche vero che oltre una certa soglia questa molecola gassosa risulta dannosa per gli organismi viventi e per altri processi del ciclo del carbonio. Ad esempio, lo scambio gassoso che avviene tra l’atmosfera e gli oceani inizia a sbilanciarsi a favore dell’atmosfera che cede una maggiore quantità di CO₂ all’acqua marina, nella quale la CO₂ viene convertita in acido carbonico, dando luogo all’acidificazione degli oceani con notevoli ripercussioni sull’equilibrio della biosfera marina. Si è notato inoltre che le stesse piante, quando è disponibile una maggiore quantità di anidride carbonica, tendono a produrre più foglie e crescere più rapidamente, a scapito però di una vita più breve a causa di una riduzione dell’efficacia dei meccanismi di difesa.

Appare evidente che il ciclo del carbonio abbia un ruolo fondamentale nell’equilibrio del nostro pianeta. Nell’atmosfera si trovano 700 miliardi di tonnellate di carbonio sotto forma di CO₂, ma questo valore è in continuo aumento a causa delle attività antropiche estrattive che immettono in atmosfera in tempi rapidi il carbonio fossilizzato nel corso di milioni di anni. Dall’inizio della rivoluzione industriale gli studiosi hanno misurato che la quantità di fotosintesi fatta dalle piante è aumentata del 30% per via della maggiore disponibilità di CO₂ atmosferica. Le foreste assorbono a livello globale 2,4 miliardi di tonnellate di carbonio ogni anno e la sola foresta amazzonica svolge questo compito per 1/4 del totale.

L’Amazzonia

In questi giorni, come ogni anno, la foresta Amazzonica sta subendo dei danni irreparabili. Dall’11 agosto numerosi roghi hanno infatti colpito gli stati di Rondônia, Amazonas, Pará e Mato Grosso, devastando ampie aree di foresta pluviale, e molti di essi stanno ancora bruciando in questo momento. La combustione, oltre ad immettere in atmosfera un enorme quantitativo di CO₂, corrispondente a a decenni di CO₂ convertita in biomassa, ha l’altra grave conseguenza che questa biomassa verde e vivente da domani non potrà più assolvere al suo ruolo fotosintetico e non potrà sottrarre anidride carbonica dall’atmosfera. Nel mese di luglio 1345 chilometri quadrati di foresta amazzonica sono finiti in fumo. Si pensi che in un chilometro quadrato di foresta amazzonica (100 ettari) si possono avere un totale di 9100 tonnellate di biomassa fra alberi e piante e che, per confronto, ogni 150 metri cubi di legna di castagno, bruciando, liberano in atmosfera circa 137 tonnellate di CO₂. Le deforestazioni dell’Amazzonia ed i ripetuti incendi potrebbero compromettere in maniera irreversibile la funzione di compensazione che questo polmone verde ha nel ciclo del carbonio globale. Il rilascio di grandi quantità di gas a effetto serra nell’atmosfera, la mancanza di un “macrorganismo” come la foresta in grado di assolvere al suo ruolo nel ciclo del carbonio, potrà solo contribuire ad accelerare i processi di riscaldamento globale e favorire i cambiamenti climatici.