Macchine per l’estrazione del carbone – foto illustrativa. L’industria mineraria e l’uso di combustibili fossili contribuiscono indubbiamente a livelli elevati di nerofumo atmosferico. Credito immagine: Albert Hyseni tramite Unsplash, licenza gratuita
La nostra società industrializzata rilascia molti inquinanti diversi nel mondo. La combustione, in particolare, produce una massa di aerosol, compresa carbone nero.
Sebbene ciò rappresenti solo una piccola percentuale delle particelle di aerosol, il carbonio nero è particolarmente problematico a causa della sua capacità di assorbire il calore e ostacolare le capacità di riflessione del calore di superfici come la neve. Quindi, è essenziale sapere come questa sostanza e le sue particelle interagiscono con la luce solare.
I ricercatori hanno quantificato l’indice di rifrazione del nerofumo nel grado più preciso finora, il che potrebbe avere un impatto sui modelli climatici.
Carbone nero dal laboratorio. Immagini al microscopio elettronico a trasmissione di campioni di polvere da laboratorio. In senso orario da sinistra in alto, fuliggine di fullerene, aggregato di carbonio nero dallo scarico del veicolo, Hematite-TD e Hematite-KJ. Credito immagine: Moteki et al. CC-BY, Università di Tokyo
Molti fattori determinano il cambiamento climatico; alcuni sono molto familiari, come le emissioni di anidride carbonica dalla combustione di combustibili fossili, anidride solforosa dalla produzione di cemento o emissioni di metano dall’agricoltura animale.
Le particelle di aerosol di carbonio nero derivanti dalla combustione sono meno trattate nelle notizie ma sono particolarmente importanti. Essenzialmente fuliggine, questa sostanza assorbe molto bene il calore dalla luce solare e lo immagazzina, aggiungendosi al calore atmosferico.
Allo stesso tempo, dato che i colori scuri sono meno efficaci nel riflettere la luce e quindi il calore, poiché le particelle di carbonio nero ricoprono le superfici più chiare, compresa la neve, si riduce il potenziale di tali superfici di riflettere il calore nello spazio.
“Comprendere l’interazione tra il nerofumo e la luce solare è di fondamentale importanza nella ricerca sul clima”, ha affermato l’Assistente Professor Nobuhiro Moteki del Dipartimento di Scienze della Terra e Planetarie dell’Università di Tokyo.
“La proprietà più critica del nerofumo a questo proposito è il suo indice di rifrazione, fondamentalmente come reindirizza e disperde i raggi di luce in arrivo. Tuttavia, le misurazioni esistenti dell’indice di rifrazione del nerofumo erano imprecise. Il mio team e io abbiamo intrapreso esperimenti dettagliati per migliorare questo aspetto. Con le nostre misurazioni migliorate, ora stimiamo che gli attuali modelli climatici potrebbero sottostimare l’assorbimento della radiazione solare dovuto al nerofumo di un significativo 16%».
Comprendere le proprietà dei diversi inquinanti atmosferici è importante per la ricerca sul clima. Credito immagine: NASA
Le misurazioni precedenti delle proprietà ottiche del nerofumo erano spesso confuse da fattori come la mancanza di campioni puri o difficoltà nel misurare le interazioni della luce con particelle di diverse forme complesse.
Moteki e il suo team hanno migliorato questa situazione catturando le particelle di questa sostanza in acqua, quindi isolandole con solfati o altri prodotti chimici idrosolubili. Isolando le particelle, il team è stato in grado di illuminarle meglio e analizzare il modo in cui si disperdono, il che ha fornito ai ricercatori i dati per calcolare il valore dell’indice di rifrazione.
“Abbiamo misurato l’ampiezza, o la forza, e la fase, o passo, della luce diffusa da campioni di carbonio nero isolati nell’acqua”, ha detto Moteki.
“Questo ci ha permesso di calcolare quello che è noto come l’indice di rifrazione complesso del nerofumo. Complesso perché invece di essere un singolo numero, è un valore che contiene due parti, una delle quali è “immaginaria” (riguardante l’assorbimento), sebbene il suo impatto sia molto, molto reale. Numeri così complessi con componenti immaginarie sono in realtà molto comuni nel campo della scienza ottica e oltre».
Poiché le nuove misurazioni ottiche di questa forma pura di carbonio implicano che gli attuali modelli climatici stanno sottovalutando il suo contributo al riscaldamento atmosferico, il team spera che altri ricercatori sul clima e responsabili politici possano utilizzare le loro scoperte.
Il metodo sviluppato dal team per accertare il complesso indice di rifrazione delle particelle può essere applicato a materiali diversi dal nerofumo. Ciò consente l’identificazione ottica di particelle sconosciute nell’atmosfera, nell’oceano o nelle carote di ghiaccio e la valutazione delle proprietà ottiche dei materiali in polvere, non solo quelle legate al problema in corso del cambiamento climatico.
Fonte: Università di Tokio
Da un’altra testata giornalistica. news de www.technology.org
