Gas de efecto invernadero
Los gases de efecto invernadero o GEI se refieren a gases que atrapan la radiación infrarroja cuando están presentes en la atmósfera. Incrementa la cantidad de [math]\ce{ CO2 }[/math] y otros gases de efecto invernadero por las actividades que realizamos los seres humanos, como la quema de combustibles fósiles, que contribuyen al cambio climático global. Los gases de efecto invernadero dejan pasar específicamente la luz visible pero absorben y reemiten radiación dentro del rango infrarrojo. Esto se puede ver en la Fig. 1. Otros planetas también tienen gases de efecto invernadero.
Contribución aproximada de gases de efecto invernadero:[2]
- 36-72% de vapor de agua.
- 9-26% de dióxido de carbono.
- 7-16% de otras trazas de gases.
Es importante señalar que el vapor de agua es el mayor contribuyente al efecto invernadero, pero el [math]\ce{ CO2 }[/math] es el que va aumentando.
El Potencial de calentamiento global
El potencial de calentamiento global (PCG) es la capacidad relativa de un gas para atrapar calor dentro de la atmósfera. Esta medición se realiza en comparación con una masa igual de dióxido de carbono. Muchas restricciones y regulaciones impuestas a las sustancias se deben a altos valores del PCG, como se incluye en el Protocolo de Kioto.
Vapor de agua
El vapor de agua es simplemente agua (H2O) en su forma gaseosa. Es abundante en la atmósfera y es el más común de los gases de efecto invernadero. El vapor de agua es el más potente de los gases de efecto invernadero debido a los enlaces de hidroxilo en su estructura química. El vapor de agua existe en la atmósfera en forma de humedad y nubes, y es parte del ciclo del agua como un precipitado que crea lluvia. El valor del PCG para el vapor de agua aún no se ha calculado.
El atributo más interesante del agua como gas de efecto invernadero es que sirve como mecanismo de retroalimentación positiva para el calentamiento global. Cuanto más cálido se pone el mundo, más vapor de agua hay en el aire, lo que provoca más calentamiento. El vapor de agua no es la causa del cambio climático, pero amplifica sus efectos, ya que más CO2 significa más vapor de agua en la atmósfera.
Dióxido de carbono
El dióxido de carbono (CO2) es un gas natural, importante para el ciclo de vida y un subproducto de muchas formas de producción de energía. El dióxido de carbono está regulado principalmente por el consumo debido a la fotosíntesis de las plantas para producir energía y la respiración de los animales para consumir energía. Otra importante contribución de dióxido de carbono a la atmósfera es como subproducto de la combustión. Tanto los incendios forestales como la producción de energía producen una cantidad importante de dióxido de carbono cuando se consume la materia orgánica. Debido a su naturaleza como valor de referencia para el potencial de calentamiento global, el dióxido de carbono tiene un valor PCG de 1.[2]
Metano
El metano (CH4) es un gas natural que constituye el 90% del gas natural. Aunque no está tan concentrado en la atmósfera como el dióxido de carbono, el metano tiene un PCG 29 veces mayor[2], lo que significa que sigue siendo un gas de efecto invernadero muy potente. Los niveles de metano han aumentado significativamente en los últimos años, un aumento 2.5 veces mayor que en la era preindustrial. El metano está regulado por procesos naturales en la atmósfera que involucran vapor de agua y oxígeno, aunque la influencia humana es capaz de alterar esta regulación.
Hace unos 3,500 millones de años, antes de las plantas que utilizaban fotosíntesis, las concentraciones de metano eran 1000 veces más altas de lo que son hoy. La introducción del consumo de oxígeno en el ciclo del carbono debido a la fotosíntesis condujo a una reducción significativa del metano, que en ese momento era producido por algunas de las primeras bacterias a través del consumo de hidrógeno y dióxido de carbono. El metano se produce de forma natural en las profundidades del suelo cuando la materia orgánica vegetal y animal se comprime a altas temperaturas durante miles de años y, por lo tanto, se considera un combustible fósil.
Óxido nitroso
El óxido nitroso (N2O) comúnmente conocido como gas de la risa debido a su uso como anestésico en cirugía, es un gas natural que se usa a menudo en cohetes y carreras para mejorar la producción de potencia como oxidante. Mientras que existe en concentraciones mucho más bajas que el dióxido de carbono y el metano, el óxido nitroso tiene un PCG 298 veces mayor[2] que el del dióxido de carbono. Aunque contribuye de manera significativa al efecto invernadero, el óxido nitroso también es el principal regulador del ozono en la estratosfera. El óxido nitroso reacciona con el oxígeno para producir óxido nítrico, que a su vez reacciona con el ozono manteniendo el equilibrio de concentración. El óxido nitroso también se usa comúnmente como propulsor de aerosol para botes llenos de sustancias como crema batida y como gas inerte al llenar las bolsas de papas fritas y otros aperitivos para protegerlos en el tránsito de la compresión. El óxido nitroso se produce naturalmente en el medio ambiente del suelo mediante diversas reacciones químicas orgánicas.
Ozono
El ozono (O3) es un alótropo (forma alternativa) de oxígeno que se encuentra en la atmósfera superior y es mucho más inestable que el oxígeno diatómico que se encuentra comúnmente al nivel del mar. El ozono existe principalmente en la atmósfera superior, ya que se produce principalmente por la absorción de los rayos ultravioleta del sol y se degrada en la atmósfera inferior debido a la inestabilidad. Está absorción de la radiación UV es en sí misma valiosa ya que protege la superficie de los rayos dañinos. Otra fuente común de ozono es la descarga eléctrica en la atmósfera debido a los relámpagos. Aunque el valor del PCG para el ozono está entre 918-1022, uno de los valores más altos registrados, es una especie química de vida corta debido a la inestabilidad y, por lo tanto, cuando se considera en un horizonte de 20 años, el PCG se valora en solo 62-69[2]. Las concentraciones de ozono mensurables a nivel del suelo alcanzan un pico sustancialmente mayor en la actualidad que en la época preindustrial, incluso en áreas completamente alejadas de la actividad industrial. La exposición a largo plazo al ozono de nivel del suelo ha demostrado ser peligrosa, daña la función pulmonar y se ha relacionado con la muerte prematura debido a diversas enfermedades respiratorias y ataques cardíacos.
CFC
El clorofluorocarbono (CFC) es un compuesto orgánico que contiene carbono, flúor y cloro que se produce como un derivado volátil de combustibles fósiles como el metano. Los CFC se han utilizado como refrigerantes, propulsores y disolventes en la producción, aunque la producción de CFC se ha eliminado en los últimos años debido al Protocolo de Montreal. La producción de CFC se ha eliminado y reemplazado por hidrocarburos y dióxido de carbono debido a su contribución al agotamiento del ozono y su efecto como gas de efecto invernadero.
Video
El siguiente video (en inglés) es una conferencia del Prof. David Archer, Departamento de Ciencias Geofísicas de la Universidad de Chicago[3], hablando sobre los huracanes y cómo el cambio climático afecta a los huracanes:
Ver lecturas adicionales
Para obtener más información, consulte las páginas relacionadas a continuación:
- Ozono
- Óxido de nitrógeno
- Dióxido de carbono
- Vapor de agua
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Referencias
- ↑ PhET Simulations, Moléculas y luz [Online], Disponible: https://phet.colorado.edu/es/simulation/molecules-and-light
- ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 http://web.archive.org/web/20060330013311/http://www.atmo.arizona.edu/students/courselinks/spring04/atmo451b/pdf/RadiationBudget.pdf
- ↑ El profesor David Archer ha permitido amablemente el uso de este y otros vídeos en una comunicación privada con Jason Donev.