Cuáles Son Los Gases Del Efecto Invernadero

¿Alguna vez has estado en el interior de un invernadero en un día frío de invierno? Puede estar frío afuera, pero dentro del invernadero las plantas verdes exuberantes florecen al calor y la luz del sol. Los invernaderos son de vidrio y están diseñados para mantener el calor en el interior. La atmósfera de nuestro planeta atrapa la energía como un invernadero. La energía del Sol puede entrar en la atmósfera de la Tierra, pero no toda puede salir fácilmente.

¿Qué es lo que bloquea la energía del Sol para que escape de la Tierra? A diferencia de un invernadero, la Tierra no tiene una capa de vidrio sobre él! En cambio, las moléculas de los llamados gases de efecto invernadero en la atmósfera absorben el calor. Los gases del efecto invernadero incluyen vapor de agua, metano, ozono, óxido nitroso y dióxido de carbono. Puede que no haya mucho de algunos de estos gases en la atmósfera, pero pueden tener un gran impacto. Cada molécula de gas de efecto invernadero está hecha de tres o más átomos que se unen. Estas moléculas son capaces de absorber calor, lo que las hace vibrar. Eventualmente liberan la energía térmica y es a menudo absorbida por otra molécula de gas de efecto invernadero.

El efecto invernadero es útil porque capturar un poco de energía mantiene la temperatura de nuestro planeta adecuada para los seres vivos. Sin la atmósfera y el efecto invernadero, la temperatura media en la superficie de la Tierra sería de cero grados Fahrenheit. Sin embargo, demasiados gases de invernadero pueden causar que la temperatura aumente fuera de control. Tal es el caso de Venus, donde abundan los gases de efecto invernadero y la temperatura media en la superficie es de más de 855 grados Fahrenheit (457 grados Celsius).

Puede que escuches a la gente hablando sobre el efecto invernadero como si fuera algo malo. No es una mala cosa, pero la gente está preocupada porque la Tierra se está calentando muy rápidamente. Esto está sucediendo porque estamos añadiendo más gases de efecto invernadero a la atmósfera, provocando un aumento del efecto invernadero. El aumento del efecto invernadero está causando cambios en nuestro planeta que pueden afectar nuestras vidas.

¿Qué son los gases de efecto invernadero?

La definición de un gas de efecto invernadero es al mismo tiempo muy simple y muy complicada para la persona común y corriente: es un gas mezclado en la atmósfera que absorbe la radiación infrarroja emitida por la superficie de la Tierra. No estamos acostumbrados a estos gases porque ni el nitrógeno ni el oxígeno, los dos gases más abundantes de la atmósfera (78% y 21%, respectivamente), de los que muchos de nosotros hemos oído hablar, tienen esta capacidad para interceptar la radiación infrarroja. Pero una vez dicho esto, ¿cuáles son estos gases? ¿Y somos nosotros los únicos emisores de estos gases?

Los gases de efecto invernadero “naturales”

Los dos principales gases responsables del efecto invernadero (y no sólo por su reciente aumento) son:

• vapor de agua (H2O),

• dióxido de carbono (CO2).

Hay otros gases de efecto invernadero. Algunos de ellos son “naturales”, lo que significa que estaban presentes en la atmósfera antes de la aparición de los hombres, y otros que pueden ser llamados “artificiales”, en el sentido de que están presentes en la atmósfera sólo por nosotros.

Más allá del agua y el CO2, los otros gases de efecto invernadero importantes “naturales” son:

metano (CH4), que no es otra cosa que el gas que utilizamos en nuestras cocinas,

óxido nitroso (N2O), el nombre científico para el gas de la risa,

ozono (O3), cuya molécula consta de 3 átomos de oxígeno

Cuando decimos que estos gases son “naturales”, no significa que los hombres no jugaron un papel en la cantidad que podemos encontrar en la atmósfera actual. Sólo quiere decir que también hay fuentes naturales (o ciclos naturales). Para estos 3 gases de efecto invernadero, la humanidad simplemente añade su parte a las emisiones naturales y por lo tanto aumenta significativamente su concentración en el aire.

Todas estos gases “naturales” se tienen en cuenta en las negociaciones internacionales (como el Protocolo de Kyoto, por ejemplo), a excepción del ozono, ya que no tiene emisiones directas. El ozono resulta de una química sutil que tiene lugar en el aire, que implica “precursores”, que son contaminantes regulares – NOx, hidrocarburos – con la ayuda de los rayos solares. Calcularla cantidad de ozono emitido por un país hoy en día es claramente muy difícil.

Los gases de efecto invernadero “industriales”

Los principales gases de efecto invernadero “industriales” son los halocarbonos (su fórmula genérica es CxHyHalz, en la que Hal representa cualquier halógeno): designa una familia de gases obtenidos mediante la sustitución, en una molécula de hidrocarburo (propano, butano, o incluso octano, que se puede encontrar en la gasolina de autos, son hidrocarburos), todo o parte del hidrógeno por un gas halógeno (flúor, cloro, yodo). Las moléculas obtenidas de esta manera tienen dos propiedades importantes para nuestro propósito:

• Por lo general son altamente eficientes para absorber la radiación infrarroja, mucho más que el CO2.

• Algunos de ellos (por ejemplo, los perfluorocarbonos) son muy “sólidos”: son extremadamente estables, y sólo los rayos ultravioletas de alta energía o los rayos cósmicos pueden “romper” los enlaces de estas moléculas una vez que están en la atmósfera. A medida que estos procesos de degradación ocurren lentamente y lejos de la tierra, las moléculas de halocarbonos generalmente tienen tiempos de residencia muy largos en el aire, debido a que es necesario esperar hasta que lleguen a la estratosfera – a pesar de que son moléculas muy pesadas – antes de que sean degradadas, lo cual puede requerir miles de años.

Entre los halocarbonos encontraremos una conocida sub familia: el CFC (cloro-fluoro-carbonos). No sólo son potentes gases de efecto invernadero, pero también conducen a una disminución de la capa de ozono estratosférico. Su producción se ha ido prohibiendo progresivamente, por el el Protocolo de Montreal, firmado en 1987, y que no se refiere a los otros gases de efecto invernadero.

Hay otro gas de efecto invernadero “industrial” que a menudo se menciona entre los expertos, el hexafluoruro de azufre (SF6). Se utiliza, por ejemplo, para llenar transformadores (que requieren gases que permanezcan inertes en condiciones extremas) y también para acristalamientos dobles. No se emite en grandes cantidades, pero es incluso más potente que cualquier hidrocarburo halogenado y su degradación requiere varios miles de años.

De dónde vienen los gases de efecto invernadero

La mayor parte de los gases de efecto invernadero vienen del vapor de agua (55%,), las nubes (17%) y otros gases (28%)

El CO2 genera un poco más de 55% del efecto invernadero generado por los humanos. Hay, por supuesto, emisiones naturales de CO2 (respiración de los animales, las plantas y de la humanidad, descomposición de la biomasa, incendios forestales naturales, las emisiones de mar). El CO2 antrópico (que no es se produce naturalmente) viene:

• del uso de combustibles fósiles (carbón, petróleo, gas natural) en su mayor parte,

• de los procesos industriales (cuando se hace referencia a estos procesos que excluyen a la combustión, pero sólo tienen en cuenta las reacciones químicas), por ejemplo, producción de cemento,

• de la deforestación, sobre todo entre los trópicos

El metano genera un poco más de 15% del efecto invernadero inducido humano. El metano no es otra cosa que el componente principal de “gas natural”) y se forma a partir de desintegraciones de compuestos orgánicos (a través de putrefacción o fermentación) en la ausencia de aire (en realidad, en ausencia de oxígeno), por ejemplo bajo el agua o en el suelo. Las reservas de gas natural se formaron exactamente de esa manera, por el decaimiento, hace mucho tiempo, de la biomasa terrestre o marina. Encontrar metano en la atmósfera es por lo tanto totalmente normal.

Pero el hombre ha añadido su parte, a través de:

• combustión de biomasa, especialmente en la zona tropical. La quema de madera es casi siempre una combustión imperfecta, que libera en la atmósfera varios hidrocarburos parcialmente quemados, entre ellos metano,

• la cría de ganado (vacas, ovejas, cabras, yaks, y más generalmente cualquier rumiante), porque la comida que ingieren se fermenta en el estómago y conduce a las emisiones de metano en la atmósfera. Es interesante saber que hay aproximadamente 1.4 millones de vacas en la tierra: que pesan más que los seres humanos, y sus emisiones de metano están lejos de ser marginales.

• sembradíos de arroz, que son zonas húmedas como pantanos (donde los pedazos de plantas muertas se caen bajo el agua, y se degradan existe en ausencia de oxígeno),

• tiraderos de basura,

• producción de combustibles fósiles, debido a las fugas (producción de petróleo y gas) o la ventilación de las minas (carbón).

Los halocarbonos generan un poco más del 10% del efecto invernadero de origen humano (no hay fuentes naturales). Estos gases se utilizan:

• como fluidos para el llenado de los frigoríficos y en general cualquier dispositivo que genera frío (aire acondicionado, congeladores domésticos o en un coche, etc.) Las emisiones entonces suceden debido a las fugas durante el uso (casi cualquier aparato que produce frío genera fugas, aunque sean mínimas) o cuando se desechan.

• como propelentes en aerosoles: los famosos CFCs constituyen un subconjunto de los halocarbonos; el Protocolo de Montreal ha decidido su prohibición progresiva, ya que, además de ser potentes gases de efecto invernadero, también son responsables de la destrucción de la capa de ozono a gran altitud,

• en una serie de procesos industriales (para la fabricación de espumas plásticas y también de los semiconductores, cualquiera que haya utilizado un teléfono celular genera indirectamente emisiones de halocarbonos).

El óxido nitroso (N2O) genera aproximadamente el 5% del efecto invernadero inducido por el hombre. Este gas es un subproducto de la actividad microbiana en el suelo (y obviamente con el ciclo de nitrógeno), y por lo tanto también tiene fuentes naturales, zonas húmedas en su mayoría. La parte humana proviene de:

• el uso de fertilizantes en la agricultura,

• algunas industrias químicas (no es de extrañar: la producción de ácido nítrico es una de ellas).

El ozono (O3) genera aproximadamente el 10% del efecto invernadero inducido por el hombre. El ozono es una variante de la molécula “regular” de oxígeno (que tiene 3 átomos de oxígeno en lugar de 2 en el oxígeno “regular”) y está naturalmente presente en la atmósfera.

Desde el comienzo de la era industrial, es decir 1750, todos los gases de efecto invernadero adicionales que hemos vertido en la atmósfera han creado un “forzamiento radiativo”, que equivale a aproximadamente el 1% de la energía solar entrante.

En otras palabras, a través de sus emisiones de gases de efecto invernadero, el hombre ha modificado su medio ambiente como si la energía solar entrante se hubiera incrementado en un 1%. 1%, que puede parecer muy poco, pero, tomando en cuenta las energías que están en juego, el frágil equilibrio de muchos subsistemas de la máquina climática, y el hecho de que este incremento, una vez realizado, se mantiene durante períodos muy largos, es muy importante para el futuro.

¿Por cuánto tiempo los gases de efecto invernadero permanecen en la atmósfera?

Los gases de efecto invernadero, una vez en la atmósfera, no se quedan ahí para siempre. Se pueden eliminar por diversos medios:

• puede ser la consecuencia de un proceso físico. Por ejemplo la lluvia, que es la consecuencia de la condensación (un proceso físico), se elimina el vapor de agua de la atmósfera.

• puede ser la consecuencia de una reacción química sucediendo en la atmósfera. Es el caso del metano, por ejemplo, que es esencialmente eliminado de la atmósfera al reaccionar con los radicales OH, resultando en CO2 entre otras cosas. Es también el caso de la capa de ozono, un gas muy reactivo que desaparece de la atmósfera en cuestión de horas o días, es capaz de combinarse con muchos otros compuestos (incluyendo los pulmones),

• el proceso de eliminación puede ser una reacción físico-química, en la frontera de la atmósfera y de otro compartimiento del planeta. El CO2, por ejemplo, se reduce por la fotosíntesis o se disuelve en el océano y después se convierte en iones de carbono y bicarbonato (el CO2 es químicamente estable en la atmósfera),

• como consecuencia de un proceso radiativo. Por ejemplo, los rayos cósmicos y las radiaciones ultravioletas más energéticas emitidos por el sol son capaces de romper los lazos de muchas moléculas en la atmósfera superior. Parte de los halocarbonos y parte del óxido nitroso “desaparecen” de esa manera. Los halocarbonos son moléculas pesadas, se tarda un tiempo para que se difundan a la estratosfera, por lo que esta forma de eliminación sólo se refiere a los que son químicamente estables en la atmósfera inferior (halocarbonos saturados). Cuando los halocarbonos mantienen suficiente hidrógeno, por lo general se eliminan como el metano, a través de reacciones químicas con radicales hidroxilo.

Pero hay una sorpresa muy desagradable aquí: en lugar de vapor de agua, que se elimina muy rápidamente después de ser emitido, otros gases de tomar un tiempo muy largo para desaparecer una vez emitidos. No es fácil saber con exactitud cuánto tiempo es necesario para que un gas dado sea eliminado, porque la atmósfera es un sistema muy complejo, con una enorme cantidad de reacciones físicas y químicas.

Dicho esto, es posible dar una estimación aproximada del tiempo de residencia (tiempo de vida atmosférica), que es el tiempo necesario para que un excedente de gas sea eliminado. Por supuesto, este tiempo es válido hoy en día, pero bien puede dejar de serlo si las condiciones cambian mucho mañana.

Tiempo estimado de permanencia en la atmósfera de los gases de efecto invernadero:

CO2: 100 años
Metano: 12 años
Óxido nitroso: 120 años
Halocarbonos: desde varias semanas hasta 50,000 años

La gran mayoría de los gases de efecto invernadero que emitimos hoy, incluyendo el CO2 que emitiste esta mañana, mientras viajas en coche, o mientras se enciende la calefacción central (carbón o gas natural), se mantienen por encima de nuestras cabezas y las de nuestros hijos y nietos en un siglo o dos. Todo el tiempo que permanezcan en la atmósfera, se intensifica el efecto invernadero.


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