Uno studio rivela il ruolo chiave dell’azoto nel riscaldamento dell’atmosfera terrestre: una scoperta che può rivoluzionare i modelli climatici

Uno studio cinese cambia per sempre i modelli climatici: i composti organici contenenti azoto presenti nel particolato, che non erano mai stati quantificati, hanno un ruolo decisivo nel riscaldamento climatico. All’interno degli aerosol organici, le molecole contenenti azoto sono responsabili per il 70% dell’assorbimento della luce solare, un fenomeno che tende a riscaldare l’atmosfera attirando la radiazione solare come farebbe un corpo nero.

I modelli climatici, quindi, non possono prescindere dall’analisi dei composti contenenti azoto: la scoperta, che rivoluziona un quadro di riferimento tradizionalmente incentrato sul carbonio, è un passo importante verso modelli climatici più accurati e strategie di mitigazione sempre più mirate.

Il contributo degli aerosol al riscaldamento climatico

Agli occhi dei climatologi, gli aerosol hanno un comportamento decisamente ambiguo: le piccole particelle sospese nell’aria che conosciamo come PM (particulate matter), note soprattutto per gli effetti dannosi sulla salute umana, sono forse l’unico elemento presente in atmosfera in grado di raffreddare il clima, ma sono anche una delle cause dirette del riscaldamento climatico. Gli aerosol, infatti, possono riflettere la luce solare oppure assorbirla come farebbe un corpo nero, dando vita a fenomeni opposti.

Questo rende molto complicato stabilire il reale contributo del particolato al riscaldamento globale. È chiaro che l’aerosol svolge un ruolo cruciale, e che può causare deviazioni importanti: secondo uno studio del 2024, la riduzione dell’inquinamento dovuta ai lockdown durante la pandemia da Covid-19 potrebbe addirittura aver comportato un’accelerazione del riscaldamento, poiché in mancanza di particolato sarebbe venuta meno la capacità della Terra di riflettere la luce solare.

I report sul clima, però, mostrano una situazione ancora molto difficile da interpretare. Come si legge nel Quinto rapporto dell’IPCC: “Gli aerosol continuano a rappresentare il fattore di incertezza più ampio nella stima del contributo energetico totale al sistema climatico”.

Oltre a dover considerare l’effetto assorbimento, infatti, i ricercatori devono fare i conti con particelle molto diverse per forma, dimensioni e composizione chimica, che reagiscono e si trasformano nel giro di qualche settimana al massimo e che sono perciò molto difficili da identificare e quantificare.

La composizione degli aerosol organici, in particolare, è rimasta perlopiù sconosciuta – nonostante sappiamo che questo tipo di particolato può costituire fino al 90% della massa totale delle polveri sottili.

Dal carbonio all’azoto “bruno”: il nuovo studio

Negli ultimi decenni, gli scienziati sono riusciti a quantificare le emissioni e definire meglio la composizione degli aerosol organici. Gli sforzi, però, si sono concentrati essenzialmente sul carbonio, lasciando indietro un elemento fondamentale: l’azoto. Eppure, la spettrometria di massa ha rivelato la presenza di centinaia di molecole contenenti azoto nel particolato organico, e sappiamo che alcuni di questi composti contribuiscono attivamente alla formazione di nuove particelle e quindi di aerosol secondario organico (SOA).

In un nuovo studio pubblicato su Science, un team di ricerca guidato dall’Università di Scienza e Tecnologia di Hong Kong (HKUST), dall’Università Meridionale di Scienza e Tecnologia (SUSTech) e dal Centro Nazionale di Matematica Applicata di Shenzhen (NCAMS) si è finalmente concentrato sull’azoto, rivelando che i composti che lo contengono hanno un ruolo determinante nell’assorbimento della luce solare da parte degli aerosol organici atmosferici.

Come spiega la Professoressa Fu Tzung-May, tra gli autori dello studio,

“I modelli tradizionali adottano un approccio incentrato sul carbonio, limitandosi a considerare la trasformazione chimica degli aerosol organici attraverso un trattamento uniforme dell’elemento carbonio. Questa metodologia non è efficace nel cogliere la relazione tra le fonti, l’evoluzione e le proprietà di assorbimento della luce della materia organica atmosferica”.

Perciò, il team cinese ha quantificato l’abbondanza di azoto bruno (BrN), la componente azotata degli aerosol organici che assorbe la luce, e valutato le sue capacità di assorbimento, rivelando come le proprietà ottiche di questi composti varino in base alla composizione chimica.

Il ruolo dell’azoto nel riscaldamento climatico

Il team di ricerca ha scoperto che l’azoto ha un ruolo decisivo nel riscaldamento della Terra. Come spiega la dottoressa Li Yumin, prima autrice dello studio,

“Il BrN contribuisce a circa il 70% degli effetti globali di assorbimento della luce da parte degli aerosol organici e la sua evoluzione chimica è il motore principale delle variazioni spazio-temporali nell’assorbimento della luce da parte degli aerosol organici”.

Insomma, i modelli climatici e di qualità dell’aria non possono prescindere dall’analisi dei composti contenenti azoto. Anche perché il team di ricerca ha scoperto che la principale fonte di azoto bruno è la combustione di biomasse, e un clima che si va riscaldando espone inevitabilmente il pianeta a incendi boschivi sempre più frequenti. Un aumento delle emissioni di aerosol di BrN, che assorbono molta luce, aggraverà ulteriormente il riscaldamento climatico. Un fenomeno che viene oggi riconosciuto per la prima volta.

“Identificando l’azoto come elemento chiave, possiamo comprendere meglio le interazioni clima-chimica della Terra. La comprensione di queste interazioni, così come l’identificazione di altri composti organici che assorbono la luce e che non contengono azoto, è fondamentale per migliorare i modelli atmosferici e sviluppare strategie di controllo dell’inquinamento atmosferico più efficaci”,

spiega la professoressa Yu Jianzhen della Hong Kong University of Science and Technology. Rivelando il ruolo chiave dell’azoto, lo studio offre un quadro di riferimento più accurato per prevedere l’impatto del riscaldamento globale e guidare le strategie di mitigazione.

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