L'acidità dell'atmosfera è sempre più determinata dall'anidride carbonica e dagli acidi organici come l'acido formico. Il secondo di questi contribuisce alla formazione di particelle di aerosol come precursore delle gocce di pioggia e quindi influisce sulla crescita delle nuvole e sul pH dell'acqua piovana. Nei precedenti modelli di chimica atmosferica di formazione di acidi, l'acido formico tendeva a svolgere un piccolo ruolo. I processi chimici alla base della sua formazione non erano ben compresi. Un team internazionale di ricercatori sotto l'egida del Forschungszentrum Jülich è ora riuscito a colmare questa lacuna e a decifrare il meccanismo dominante nella formazione dell'acido formico. Ciò rende possibile perfezionare ulteriormente i modelli di atmosfera e clima. I risultati dello studio sono stati ora pubblicati sulla rivista peer-reviewed Natura .

In Germania, le persone hanno familiarità con le piogge acide, in particolare dall'esperienza degli anni '80. La causa era che gli ossidi di azoto e di zolfo rilasciati nell'atmosfera dagli esseri umani reagivano con le goccioline d'acqua nelle nuvole per formare acido solforico e acido nitrico. La pioggia acida ha un pH di circa 4,2-4,8, inferiore a quello dell'acqua piovana pura (5,5-5,7), che deriva dal contenuto naturale di anidride carbonica dell'atmosfera.

Però, il processo chimico che costituisce la maggior parte dell'acido formico presente nell'atmosfera era finora sconosciuto. Il dott. Bruno Franco e il dott. Domenico Taraborrelli dell'Istituto di ricerca sull'energia e il clima di Jülich - Troposfera lo hanno ora decifrato:la formaldeide si forma naturalmente per fotoossidazione di composti organici volatili. La formaldeide reagisce nelle goccioline della nuvola con le molecole d'acqua per formare metandiolo. La maggior parte di questa viene degassata e reagisce con i radicali OH, a volte chiamato il "detergente dell'atmosfera, " in un processo fotochimico per formare acido formico. Una porzione più piccola reagisce con la fase liquida delle goccioline d'acqua per formare anche acido formico che viene diffuso dalla pioggia.

"Secondo i nostri calcoli, l'ossidazione del metandiolo in fase gassosa produce fino a quattro volte tanto acido formico quanto quello prodotto in altri processi chimici noti nell'atmosfera, " dice Domenico Taraborrelli. Questa quantità riduce il pH delle nuvole e dell'acqua piovana fino a 0,3, che evidenzia il contributo del carbonio organico all'acidità naturale dell'atmosfera.

Come primo passo, i due scienziati hanno testato la loro teoria utilizzando MESSy, un modello globale di chimica atmosferica, e confrontato i risultati con i dati del telerilevamento. Per eseguire la modellazione, hanno usato il supercomputer Jülich JURECA. Successivi esperimenti nella camera di simulazione dell'atmosfera SAPHIR di Jülich hanno confermato i risultati. "Supponiamo che il meccanismo dimostrato sia attivo anche negli aerosol acquosi e si applichi ad altri acidi organici come l'acido ossalico, che non sono adeguatamente presi in considerazione nei modelli di chimica atmosferica fino ad oggi, " dice Taraborrelli. Uno degli effetti di ciò potrebbe essere una migliore comprensione della crescita delle particelle di aerosol e dello sviluppo delle nuvole.