APPROFONDIMENTO

Gas serra in biblioteca

Al chimico Dan Yakir che dirige il laboratorio di ecologia globale all’Istituto Weizmann di Rehovot, in Israele, è venuta un’idea stupenda: calcolare quanto carbonio 13 c’è in atmosfera usando un quotidiano e tre riviste scientifiche.

ANNO INTERNAZIONALE DELLA CHIMICA – Ora sembra l’uovo di Colombo, e molti colleghi di Dan Yakir si chiederanno accidenti, perché non ci ho pensato prima?

In atmosfera c’è il 99% di carbonio-12 e l’1% di carbonio-13, arrotondando le percentuali perché ci sono anche tracce di carbonio-14. Per distinguere la CO2 emessa durante il naturale ciclo del carbonio e dalla combustione di foreste e di carburanti fossili, si calcola il rapporto 13C/12C negli anelli degli alberi o in carote di ghiaccio o di sedimenti marini. Siccome i carburanti  in questione sono derivati da vegetali fossili, il rapporto è all’incirca uguale in entrambi, ma più basso del 2% rispetto a quello in atmosfera: per la propria fotosintesi, infatti, i vegetali preferiscono usare il 12C. Dal 1850 e dal decollo dello sviluppo industriale, la quantità di 13C in atmosfera è calata, diluita via via dal 12C più abbondante nelle piante fossili bruciate: è uno dei dati che consente di attribuire parte del riscaldamento globale ai gas serra emessi dalle attività umane.

Dan Yakir descrive un sistema ben più economico per averne la conferma. Invece di scavare nei tronchi, al polo sud o nei fondali oceanici  in giro per il mondo, è andato in archivio. Ha tagliato pezzettini dai margini di Science, Nature, The Journal of the Chemical Society of London e The Boston Globe, le cui collezioni risalgono a più di cento anni fa e per le quali si conosce l’origine della carta usata. Ha bruciato i frammenti per raccoglierne tutta la CO2, tenuto conto di parecchie variabili e calcolato per il suo 13C

una tendenza media di –1,65 ± 1,00‰ tra il 1880 e il 2000, rispetto a –1,45‰ e –1,57‰ rispettivamente per la concentrazione di 13C nell’aria e negli anelli degli alberi.

L’incertezza è ancora di una parte per mille,  ma si tratta di un primo tentativo, di una proposta fatta ai colleghi perché provino a vedere se funziona per i loro scopi. Per il momento Dan Yakir si è limitato a

dimostrare il concetto che dai periodici si può ricavare una media continua dei valori del 13C nel legno, e quindi del suo cambiamento in atmosfera… Con a disposizione dati indipendenti sul 13C atmosferico, quelli nella carta indicherebbero su larga scala il cambiamento medio della discriminazione del 13C durante la fotosintesi, e sarebbero quindi un indicatore eco-fisiologico della loro risposta al cambiamento climatico.

Proprio quello che servirebbe per prevedere le rese silvicole e agricole in funzione del cambiamento climatico, oltre ad aiutare i collezionisti a non farsi truffare:

Il segnale isotopico naturale registrato nella carta potrebbe anche fornire un mezzo per autenticare vecchi manoscritti.

Illustrazione: la testata del primo numero di Nature, 4 novembre 1869

7 Commenti

  1. Scusate ma non dovrebbe essere scritto 12C, oppure la IUPAC ha cambiato le regole: in basso a sinistra, di chi legge, il numero atomico(6C), il alto a sinistra il numero di massa(12C), in basso a destra il numero di atomi presenti (C2), in alto a destra la carica elettrica (C +) se presente.In questo spazio, usando il copia-incolla, il rispetto delle regole prima elencate non riesco a rispettarle. Praticamente è annullata la funzione apice-pedice.

  2. Molto interessante, tuttavia mi chiedo come sia stato discriminato il carbonio organico da quello minerale, sempre più presente nelle carte moderne sotto forma di carbonato di calcio, sia in patina che come filler, raggiungendo anche percentuali considerevoli, fino al 20 % credo. Mi sembra che questa variabile non sia stata considerata nella proposta, almeno dopo una lettura superficiale. Inoltre ritengo anche che stabilire l’origine della materia prima sia piuttosto arduo, ma questo è un altro paio di maniche.

    1. @Gifh
      E’ vero. Mi è venuto lo stesso dubbio a proposito degli inchiostri o del talco usati al Boston Globe, del talco ecc. Ma è una proposta fatta ai colleghi da uno molto bravo, senza mirare alla copertina di Nature. Insomma rende un po’ l’idea di bricolage che a volte funziona e a volte no, e spesso manca alle ricerche che riportiamo.
      Per la carta, è più facile perché ogni cartiera hai suoi “watermark” dettagliati e solo le grandi cartiere riforniscono i periodici.

      1. @Sylvie Coyaud
        Sinceramente non vedo come il talco possa influire sulla determinazione del 13C, e ho motivi per dubitare dell’affidabilità dei watermark per una eventuale ricostruzione storica. Spesso nelle grandi tirature si utilizza più di un fornitore, e in un mercato così dinamico come quello delle carte da stampa, non è raro cambiare cartiera improvvisamente per aggiudicarsi materiali migliori a prezzi più competitivi. Le stesse cartiere producono carte rifornendosi di materie prime che potrebbero provenire da località diverse, infatti l’impasto di solito è un miscuglio variabilmente assortito di latifoglie e conifere, con ricette in costante evoluzione.
        Tuttavia apprezzo l’idea, eventualmente si potrebbe sfruttare davvero per l’autenticazione di antichi incunaboli, a patto che il possessore sia disposto a sacrificare una fettina del proprio tesoro…

  3. Mi incuriosisce l’articolo e vedrò di cercarlo, tuttavia non si tratta di cose sostanzialmente nuove. Le varie forme di datazione isotopica, a fianco della più comune al 14C, sono lungamente consolidate anche per la datazione dei beni culturali. Devo dire che tutto sommato ho visto anche degli eccessivi ottimismi legati a visioni troppo semplificate, p. es. dire “carta” è dire nulla se non si fanno caratterizzazioni più estese (e se penso ai tanti studi sull’invecchiamento artificiale della carta per cromatografia, ampiamente strombazzati, che avrebbero dovuto simulare l’invecchiamento naturale di carte da pasta di legno non sbiancata e piena di allume…).
    Una cosa banale: se nello stesso decennio dell’800 confrontiamo una carta fatta con percentuali significative di cotone (pianta annuale), con una ricavata da pasta di legno da alberi secolari (di foreste allora di primo taglio o quasi), la distribuzione isotopica può essere un tantino ingannevole.

    Semmai, ogni tanto mi viene da pensare a quanto poco sistematiche siano la diffusione e l’organizzazione delle informazioni sulle scienza nei beni culturali, ormai sono troppi anni che mi aggiorno solo saltuariamente ma mi pare che non siamo andati molto avanti alla stagione poco più che pionieristica che vivevamo a fine ’80 inizio ’90.

    Se mi chiedessero di organizzare un corso universitario non credo che, a parte le risorse web allora quasi inesistenti, troverei molto di più e meglio rispetto a quello che avevamo allora, o sono troppo pessimista?

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