Bassa Atmosfera

Approfondimento

Chimica del fuoco e la sua importanza a livello globale

Ogni anno bruciano larghe aree del nostro pianeta:

10 milioni di ettari della foresta boreale a latitudini settentrionali
40 milioni di ettari di foresta tropicale e sub-tropicale
500 - 1000 milioni di ettari di foresta aperta e savana

dove 1 milione di ettari è = 10,000 km²

Immagina l'area:

Il bilancio globale del carbonio dovuto allo scambio di CO₂ durante il periodo 1850 - 1990.

Valori in Pg Carbonio (Pg C) 1 Pg = 1015 g = 1 miliardo di tonnellate

Le emissioni causate dagli incendi provocati dall'uomo sono un'importante fonte di carbonio atmosferico.

3. Anidride carbonica - sorgenti e pozzi- immagine: Elmar Uherek

Le principali sorgenti sono:
1) il cambiamento nell'utilizzo del territorio (+ 121 Pg C)
2) la combustione di combustibili fossili (+ 212 Pg C)

I principali pozzi sono:
3) L'assorbimento di CO₂ da parte degli oceani (- 107 Pg C)
4) L'assorbimento di CO₂ da parte dei continenti (- 82 Pg C)

L'assorbimento di anidride carbonica da parte dei continenti è ancora poco conosciuto ma si suppone sia soprattutto il risultato dell'aumento della crescita delle piante in luoghi diversi dalle regioni tipicamente afflitte dagli incendi.

Il 90% delle emissioni di CO₂ derivanti dal cambiamento di utilizzo del territorio sono dovute alle deforestazione. Un ulteriore problema che si ha nelle foreste pluviali è dato dal fatto che, una volta che le foreste sono bruciate, cresce la vegetazione secondaria. Questa vegetazione secondaria brucia ogni anno. Questo blocca l'attecchimento di nuovi alberi e impedisce la riforestazione.
 

Gli incendi naturali della vegetazione possono essere fonti di CO₂ a breve termine. Nel lungo termine, tuttavia, gli incendi naturali hanno un impatto minimo sui livelli di CO₂ o possono addirittura rappresentare un piccolo pozzo per il carbonio (< 0.1 pG C y^-1), in quanto i sedimenti contenenti carbonio lo immagazzinano nel terreno. Gli incendi delle foreste aperte e delle savane si verificano in cicli di 1-3 anni su aree molto più grandi rispetto agli incendi della foresta pluviale e hanno un'influenza minima sul sistema climatico.

4. Spot degli incendi nel mondo. Mappa: dal Centro di monitoraggio di incendi globale.

Che cosa si forma durante il processo di combustione?

Questo dipende da;
a) di che cosa sono fatte le piante
b) la temperatura della fiamma
c) quanto ossigeno è disponibile
d) se si tratta di un incendio aperto o di una combustione senza fiamma

Di che cosa sono fatte le piante?

Le piante contengono fino al 60% di acqua, anche se il loro contenuto di acqua è generalmente più basso prima della stagione degli incendi in quanto la vegetazione perde molta acqua durante i periodi di siccità. 

La composizione elementare tipica della materia organica secca nelle piante è:
carbonio (C)          45%
ossigeno (O)          42%
idrogeno (H)         6%
altro (N, S, P)     7%  (S 0.1 - 0.5%)

Le piante di solito contengono i seguenti componenti:
cellulosa ed emicellulosa [carboidrati (C₆H₁₀O₅)_n] 50-70%
lignina 15-35%
più piccole quantità di: proteine, amino acidi, altri metaboliti
minerali  fino al 10%

Il processo di combustione

Dopo l'accensione della fiamma i livelli di ossigeno sono sufficientemente alti da permettere la formazione del fuoco aperto. Quando i livelli di ossigeno calano, il fuoco inizia a consumarsi. Durante il periodo di fuoco aperto, si forma una semplice miscela di composti completamente ossidati, inclusa la CO₂. L'ossidazione incompleta si verifica durante lo stadio finale dell'incendio quando si forma una miscela complessa di composti che può comprendere anche il metano (CH₄)

Dopo l'accensione (> 180°C / 450 K) inizia la combustione con fiamma (> 580°C / 850 K). In questa fase sono rilasciate, come prodotti dell'ossidazione, alcune molecole semplici, quali CO₂, H₂O, NO, N₂O, N₂ e SO₂. Quando i livelli di ossigeno calano, le fiamme si spengono ...

... e inizia il consumo (< 580°C / 850 K). Come conseguenza della mancanza di ossigeno, sono rilasciati CO e molti altri composti organici non completamente ossigenati (come ad esempio formaldeide, acetaldeide, metanolo, acetone e metano).

Pagine collegate

Esempi di incendi e dei gas da essi rilasciati si trovano in:
Bassa Atmosfera - Principi - Unità 2 - Incendio
Ulteriori informazioni sugli incendi nel Mediterraneo e il loro impatto sul clima sono spiegati in:
Cibo e Clima - Principi - Unità 3 - Siccità e Incendio

A proposito di questa pagina:

Versione italiana: Laura Dini (traduttore) e Michela Maione (revisione linguistica)
autore: Dr. Elmar Uherek - Max Planck Institute for Chemistry, Mainz
revisione scientifica: Dr. Rolf Sander - Max Planck Institute for Chemistry, Mainz 2004-05-18
ultima pubblicazione: 2004-04-06