Cartaccia e vecchi volumi per determinare la CO2 in atmosfera

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Con un nuovo sistema è possibile dividere la quantità di anidride carbonica naturale da quella prodotta dall’uomo. Attraverso il rapporto fra C-13 e C-12 si può stabilire il contenuto di anidride carbonica presente in atmosfera e proveniente dalla combustione dei combustibili fossili a quella data

I vecchi libri e manoscritti degli ultimi secoli sono costituiti da fogli di carta ottenuti dalla cellulosa degli alberi. Gli alberi a loro volta hanno immagazzinato sotto forma di sostanza organica e di cellulosa l’anidride carbonica atmosferica in relazione a quanta ne era effettivamente disponibile in atmosfera a quel tempo. Se usiamo, quindi, i fogli di carta come campioni è possibile ricostruire la concentrazione di anidride carbonica atmosferica ed indirettamente quale erano le emissioni e quanto era inquinato l’ambiente.

Il metodo tanto semplice, quanto astuto ed originale, è stato messo a punto dal Weismamm Institute of Science in Israele, dove il prof. Dan Yakir, chimico ambientale, ha messo a punto una tecnica basata sul rapporto fra gli isotopi radioattivi del carbonio (in particolare C-13 rispetto al C-12) mediante la quale ricostruire il clima del passato attraverso la cellulosa contenuta in vecchi giornali, vecchie stampe e tutto quanto di cartaceo ha potuto raccogliere. Il metodo è molto semplice: in atmosfera oltre alla anidride carbonica «stabile» vi è anche in piccolissime quantità anche l’anidride carbonica formata con l’isotopo C-13 e l’anidride carbonica formata con l’isotopo C-14. Il C-14 deriva dalla interazione dei raggi cosmici con l’atmosfera terrestre (è una produzione naturale), mentre il C-13 proviene dalle viscere della terra ed è contenuto nei combustibili fossili (è una produzione derivante dalle attività umane).

Quando gli alberi fissano l’anidride carbonica atmosferica per la formazione di materia organica attraverso la fotosintesi clorofilliana, fissano anche C-13 e C-14. Una volta che l’albero viene tagliato per produrre carta non c’è più assorbimento dell’anidride carbonica atmosferica per fotosintesi e quindi il contenuto di C-13 e di C-14 della materia organica è soggetto al solo decadimento nel tempo, ma mentre il C-14 decade, il C-13 rimane pressoché costante assieme al C-12, che è stabile. Attraverso il decadimento del C-14 contenuto nella carta rispetto al C-12 si può stabilire esattamente l’anno in cui l’albero è stato tagliato per fare la cellulosa.

Attraverso il rapporto fra C-13 e C-12 , invece, si può stabilire il contenuto di anidride carbonica presente in atmosfera e proveniente dalla combustione dei combustibili fossili a quella data.

Questo metodo, tra l’altro è più affidabile e rappresentativo di un gran numero di alberi di ampi territori rispetto a metodi di dendro-climatologia, che esamina, invece, un albero o pochi alberi di località molo ristrette e spesso poco rappresentative del clima di una regione. Insomma, invece, di andare in giro per le foreste a cercare un numero enorme di vecchi alberi, è molto più semplice, ma anche molto più affidabile andare in biblioteca ad analizzare vecchi volumi. Tra l’altro ha esaminato anche vecchi stracci di carta e di cotone e perfino le prime pubblicazioni risalenti ad oltre 100 anni fa di Science, Nature e il Giornale della «Royal Chemical Society».

Le misure effettuate mostrano l’andamento crescente della combustione dei combustibili fossili negli ultimi 150 anni e l’accumulo in atmosfera di anidride carbonica non naturale, formata cioè con il carbonio C-13 proveniente dai combustibili fossili, La tecnica del C-13 è una tecnica che fornisce una incontrovertibile dimostrazione che l’aumento crescente dell’anidride carbonica in atmosfera non deriva da processi naturali, ma dalla combustione dei combustibili fossili, che erano sepolti da centinaia di milioni di anni nelle viscere della terra. (V. F.)

Qui di seguito l’annuncio del Weizmann Institute of Science

Paper archives reveal pollution’s history

8-Feb-2011

Some of the history preserved in old tomes and newspapers may be hiding in between the lines of print. A Weizmann Institute scientist has found that the paper in such collections contains a record of atmospheric conditions at the time the trees that went into making it were growing. By analyzing the carbon isotopes in bits of paper clipped from old magazines, Prof. Dan Yakir of the Environmental Sciences and Energy Research Department in the Faculty of Chemistry has traced the rising effects of atmospheric pollution from burning fossil fuel going back to beginnings of the industrial revolution.Scientists generally reconstruct the record of past climate change from such sources as ice cores or tree rings. But a reliable tree ring history, says Yakir, requires an analysis of quite a few trees. “Rather than going to forests all over the world to sample trees,” says Yakir, “we went to the local library.” In the Weizmann library’s archives, Yakir found issues of the scientific journals Science, Nature and the Journal of the Royal Chemical Society going back over 100 years to the late 19th century. Removing small samples from the margins of successive volumes, he took them back to the lab for analysis.

The analysis was based on a finding that the proportion of a carbon isotope – carbon 13 (13C) – to its lighter counterpart – carbon 12 (12C) – could provide information on the CO2 added to the atmosphere from burning fossil fuel. This is based on a cycle that begins with plants taking up CO2 in photosynthesis. All plants prefer to use CO2 made with the more common version of carbon, 12C, than the slightly heavier 13C. Plant biomass from millions of years ago was transformed into reservoirs of oil, gas and coal, and so these are naturally low in 13C, as well. When we started to burn those reservoirs following the industrial revolution, we began returning the 13C-poor CO2 to the atmosphere. Now the atmospheric 13C content has become increasingly diluted, and this is reflected in the carbon ratios in the trees milled for pulp and paper. Yakir’s work shows that this continuing dilution is, indeed, clearly recorded in the archival paper and, plotted over time, it demonstrates the increasing intensity of our fossil fuel burning in the past 150 years.

This project has been ongoing for about 14 years, with figures from new issues added over time. In the process, says Yakir, he has had to learn something about the paper industry. Some early issues, for instance, had been printed on rag paper (made of cotton, flax, etc.) rather than wood pulp, while blips in the data around the time of WWII led Yakir to suspect that the paper was either recycled, or again supplemented with rag content to make up for wartime shortages.

Anomalies aside, 13C levels in the paper, especially for two of the journals, were a good match for existing atmospheric records, and even revealed some local phenomena, including differences between American and European records. In addition to alerting climate scientists to a very well organized, untapped, source of global change records, says Yakir, the technique could be used to authenticate antique paper samples.

Contact: Yivsam Azgad
news@weizmann.ac.il
972-893-43856

Weizmann Institute of Science