Gli studiosi che si occupano delle scienza del sistema Terra, sono sempre più preoccupati per il pesante intervento esercitato dalla nostra specie, sull'importante ciclo biogeochimico dell'azoto. Come più volte abbiamo ricordato nelle pagine di questa rubrica, la comunità scientifica internazionale ha iniziato ad indagare la possibilità di indicare quei limiti planetari su diverse problematiche delle relazioni tra specie umana e sistemi naturali, oltre i quali non dovremmo avventurarci.
Come ricorderete, avendone più volte discusso in queste pagine, nel settembre del 2009 è stato pubblicato nella prestigiosa rivista scientifica "Nature" un documento di grandissimo valore non solo scientifico (Rockstrom J. et al, 2009, A Safe Operating Space for Humanity, Nature, vol,461; September 2009; 472-475) , frutto della collaborazione di 29 tra i maggiori scienziati delle scienze del sistema Terra e della scienza della sostenibilità, tra i quali il premio Nobel Paul Crutzen. Il lavoro sottolinea l'ennesima significativa e documentata preoccupazione della comunità scientifica rispetto al nostro crescente e pervasivo impatto sui sistemi naturali che sostengono la vita sul nostro straordinario pianeta e si avventura ad indicare i "confini planetari" (Planetary Boundaries) che l'intervento umano non dovrebbe sorpassare, pena effetti veramente negativi e drammatici per tutti i nostri sistemi sociali ed economici.
Gli studiosi ci ricordano che la specie umana ha potuto godere negli ultimi 10.000 anni (nel periodo geologico definito Olocene dell'era Quaternaria) di una situazione, pur nelle ovvie dinamiche evolutive che interessano tutti i sistemi naturali, che ha offerto una discreta stabilità delle condizioni che ci hanno consentito di incrementare il numero di esseri umani ed anche le nostre capacità di utilizzo e trasformazione delle risorse del pianeta.
Oggi invece, secondo la comunità scientifica (come abbiamo più volte ricordato in questa rubrica) ci troviamo in un nuovo periodo geologico, definito proprio dal premio Nobel Paul Crutzen, Antropocene, così chiamato a dimostrazione di come la pressione umana sui sistemi naturali del pianeta sia diventata talmente pesante da essere paragonabile alle grandi forze geologiche che hanno modificato la Terra durante l'arco di tutta la sua vita.
Nel lavoro si individuano nove problematiche che costituiscono altrettanti confini planetari e sono: il cambiamento climatico, l'acidificazione degli oceani, la riduzione della fascia di ozono nella stratosfera, la modificazione del ciclo biogeochimico dell'azoto e del fosforo, l'utilizzo globale di acqua, i cambiamenti nell'utilizzo del suolo, la perdita di biodiversità, la diffusione di aerosol atmosferici, l'inquinamento dovuto ai prodotti chimici antropogenici.
Per tre di questi e cioè cambiamento climatico, perdita di biodiversità e ciclo dell'azoto, come dicevo, siamo già oltre il confine indicato dagli scienziati. E gli studiosi indicano per ognuno di questi tre grandi ambiti il confine proposto.
Per il ciclo dell'azoto si calcola l'ammontare di azoto rimosso dall'atmosfera per utilizzo umano (in milioni di tonnellate l'anno). A livello preindustriale si ritiene che tale ammontare fosse zero, oggi è calcolato in 121 milioni di tonnellate l'anno, (anche se altri dati forniscono cifre di circa 200 miliardi di tonnellate annue) mentre il confine accettabile, come obiettivo, viene indicato in 35 milioni di tonnellate annue.
L'azoto è un elemento chimico che si riscontra in natura come un gas biatomico nell'aria di cui costituisce in media il 78,09% in volume, quindi la componente più significativa della nostra atmosfera (che ricordiamo essere composta, per il resto, dal 20,95% di ossigeno, dall'argo con lo 0,95% e da altri gas in componenti minori, come il biossido di carbonio la cui presenza viene indicata in parti per milione di volume, oggi ha superato le 388, nonché dal vapore d'acqua, fino al 4% - con una concentrazione che dipende dalla quota e da altre condizioni -). L'azoto è un elemento chimico molto importante anche per la vita; è infatti presente nelle proteine, negli acidi nucleici e sotto forma di numerosi altri composti organici in tutti gli organismi viventi, mentre si trova sotto forma di sali inorganici (come nitrati, nitriti e sali di ammonio) nel suolo. Il principale minerale che lo contiene è il nitrato di sodio.
L'azoto è fondamentale per gli esseri viventi e, come abbiamo visto, la maggior parte di questo elemento si trova nell'atmosfera ed i processi con i quali gli esseri viventi lo utilizzano e lo riciclano costituiscono il ciclo dell'azoto. Sono solo pochi gli organismi capaci di utilizzare direttamente l'azoto molecolare e cioè i cosiddetti organismi azoto fissatori, come alcuni batteri aerobici ed anaerobici e alcune alghe azzurre, mentre piccole quantità di azoto ossidato, formatosi a causa di scariche elettriche nell'atmosfera, giungono al terreno per mezzo della pioggia, mentre la maggiore quantità di azoto presente nel terreno deriva dalla decomposizione di esseri viventi e dai prodotti di escrezione. Quindi per rendere disponibile l'azoto nel sistema naturale un gruppo di batteri azoto fissatori sono in grado di scindere il triplo legame esistente tra i due atomi della molecola biatomica di azoto presente nell'aria nel processo noto appunto, come fissazione dell'azoto. Questi batteri specializzati vivono in diversi ecosistemi, sia di acque dolci che salmastre e vivono anche in relazioni simbiotiche con le radici delle leguminose (che sono tra l'altro, tra le più importanti colture utilizzate dai nostri sistemi agricoli).
Nel delicato ciclo dell'azoto l'intervento umano è stato fortemente significativo. Grazie al metodo industriale di trasformazione dell'azoto gassoso in ammoniaca, definito metodo Haber-Bosch, dal nome dei due studiosi tedeschi, Fritz Haber dell'Università di Karlsruhe nel 1909 e, circa venti anni dopo, Carl Bosch che si dedicò in particolare a sviluppare il metodo industriale, abbiamo profondamente modificato il ciclo dell'azoto con conseguenze, anche nei confronti delle nostre stesse società, che vengono considerate con grande preoccupazione da parte di tutti gli studiosi.
Infatti nei decenni successivi all'avvio del metodo Haber-Bosch, un numero crescente di industrie ha iniziato a trasformare quantità ingenti di ammoniaca in fertilizzanti. I fertilizzanti sintetici hanno consentito di coltivare terreni infertili e di ottenere raccolti significativi dallo stesso suolo, senza aspettare i processi di normale rigenerazione dei nutrienti naturali del suolo. Attualmente l'umanità sta producendo azoto reattivo e lo sta disperdendo nell'ambiente ad un ritmo sempre più elevato, scatenando problematiche e feedback ecologici molto negativi, perché si può combinare con un'ampia gamma di composti e può diffondersi in modo capillare. Nelle acque dei laghi, dei fiumi e poi dei mari, l'azoto reattivo può innescare spropositate crescite di piante ed alghe microscopiche che, una volta giunte alla fase di decomposizione, consumano un enorme quantità di ossigeno creando, a lungo andare, delle vere e proprie "zone morte" che ormai gli studiosi hanno in numerose aree costiere del mondo. Inoltre il continuo eccesso di produzione antropica di azoto contribuisce al fenomeno del riscaldamento globale. Dal 1960 la produzione di azoto sintetico è incrementata dell'80% e oggi le attività umane producono circa 200 miliardi di tonnellate di azoto reattivo ogni anno, un valore che vale circa il doppio dell'azoto dovuto a tutti gli altri processi naturali.
E' evidente che non si può andare avanti così; abbiamo sorpassato il nostro confine planetario nella modificazione del ciclo dell'azoto. La comunità scientifica ha da tempo avviato un'International Nitrogen Initiative (vedasi il sito www.initrogen.org) dedicata all'analisi ed al monitoraggio degli effetti dell'azoto sulla salute umana e l'ambiente.
L'inquinamento da azoto sta incrementando in tutto il mondo ad una velocità che impone urgenti interventi regolatori quali, ad esempio, la riduzione della produzione di fertilizzanti artificiali o la loro applicazione con tecniche di precisione e la riduzione del consumo della carne che sta invece incrementando a livello mondiale.
di Gianfranco Bologna -
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