No son pocas las reacciones químicas que intervienen en el calentamiento global, como, por ejemplo, el efecto invernadero. El calentamiento global es un fenómeno que, aun cuando es cuestionado por algunos, se considera el responsable de muchos cambios atmosféricos y climáticos que experimenta el planeta en la actualidad.
En un informe del Banco Mundial titulado “Bajemos la temperatura: Por qué se debe evitar un planeta 4 °C más cálido”, se señala que el aumento de la temperatura terrestre amenaza la salud y los medios de subsistencia de los seres vivos, al tiempo que posibilita que ocurran, con más frecuencia, grandes desastres naturales.
Efectivamente, se ha comprobado que hoy sufrimos los efectos de fenómenos meteorológicos extremos que han aumentado, en algunos casos, a raíz del cambio climático.
¿Cuál es la explicación química y física del calentamiento global?
El Sol calienta la Tierra gracias a las ondas calóricas que, al chocar con la atmósfera, se transforman en partículas llamadas fotones térmicos, que transmiten el calor pero no la temperatura.
Al agruparse entre sí, los fotones térmicos forman una especie de superpartículas que albergan temperatura, y se llaman termiones.
De hecho, la temperatura de un cuerpo depende de la cantidad de termiones que contiene, y los termiones suelen formarse en la atmósfera terrestre por la penetración de fotones térmicos en moléculas de CO₂.
La presencia de un tipo de gas potencia una reacción que incide en el aumento de la temperatura terrestre.
Gases de efecto invernadero
Son aquellos gases que absorben y emiten radiación dentro del rango infrarrojo y resultan determinantes en el efecto invernadero.
China es el país con el mayor nivel de emisiones de este tipo de gases en términos de volumen: 7,2 toneladas métricas de CO₂ per cápita. Esto es comparable al nivel de emisiones de los países de la Unión Europea juntos.
Los principales gases de este tipo presentes en la atmósfera terrestre son:
– Dióxido de carbono (CO₂): es un gas cuyas moléculas están compuestas por dos átomos de oxígeno y uno de carbono. Su fórmula química es CO₂. Está presente de forma natural en la atmósfera, la biomasa y los océanos.
En concentraciones adecuadas, participa del equilibrio del ciclo biogeoquímico y mantiene el efecto invernadero en niveles que hacen posible la vida en el planeta.
Cuando supera esos niveles, potencia el efecto invernadero a niveles peligrosos para los seres vivos.
La actividad humana ha generado nuevas fuentes de producción de CO₂, con la combustión de carburantes fósiles y la deforestación de zonas tropicales.
– Vapor de agua: es un gas que se encuentra naturalmente en el aire y se obtiene por evaporación o ebullición del agua líquida. También puede obtenerse por sublimación del hielo.
Este gas interviene en todas las reacciones químicas que tienen lugar en la atmósfera y de las que se desprenden los denominados radicales libres. Absorbe los rayos infrarrojos.
– Metano: es un hidrocarburo alcano sin color ni sabor que se produce de forma natural en lagos y pantanos. Su fórmula química es CH4.
Se desprende de las fugas de explotaciones mineras y yacimientos naturales. También puede liberarse en el proceso de distribución de gas natural, además de que se le encuentra al final del proceso de descomposición anaeróbica de las plantas, por lo que constituye hasta el 97% del gas natural.
Es un gas inflamable que interviene en los procesos de destrucción del ozono, y aunque calienta la tierra 25 veces más que el CO₂, está 220 veces menos presente en la atmósfera, por lo que su aporte al efecto invernadero es menor.
– Monóxido de carbono: es un gas que se libera durante la descomposición de materia orgánica y cuando no se completa la combustión de los hidrocarburos.
Sus dañinos efectos suelen detectarse en la baja atmósfera, donde lo ideal es que se encuentre en un máximo de 10 ppm, para que no produzca daños para la salud.
Vale decir que esos daños se hacen más probables cuando la exposición al gas sobrepasa las 8 horas diarias.
– Óxidos de nitrógeno: este término se refiere a varios compuestos químicos gaseosos que se forman al combinar oxígeno y nitrógeno.
Se genera durante la combustión a temperaturas muy elevadas y su presencia en zonas bajas de la atmósfera se debe a la contaminación industrial y a los incendios forestales.
Interviene en las lluvias ácidas, la formación del esmog y la destrucción del ozono.
– Ozono: es una sustancia que impide el paso directo de la radiación solar a la superficie de la Tierra y su molécula está compuesta por tres átomos de oxígeno. Se forma en la estratosfera convirtiéndose en una especie de escudo protector del planeta.
– Clorofluorocarbonos: son los derivados de los hidrocarburos saturados que se obtienen al sustituir los átomos de hidrógeno por átomos de flúor y/o cloro.
Se trata de un gas fisicoquímicamente estable, generado en actividades industriales, que se encuentra comúnmente entre los componentes gaseosos de refrigerantes y agentes extintores.
Aunque no es tóxico, participa en la destrucción del ozono estratosférico.
– Dióxido de azufre: es un gas que se produce de forma natural durante el proceso de oxidación de los sulfuros orgánicos generados en los océanos. También es posible encontrarlo en los volcanes activos. Interviene en la lluvia ácida.
¿Qué es exactamente el efecto invernadero?
Partiendo de que los invernaderos son espacios cerrados cuyas paredes y techo son de vidrio o de cualquier material que permita que la energía solar penetre en su interior sin que pueda salir de él, el efecto invernadero se refiere al fenómeno en el que la radiación solar ingresa a la Tierra pero no sale.
Entonces, desde el punto de vista de la química, este fenómeno implica que las moléculas de vidrio (o del material del que están hechos las paredes y el techo del invernadero), forman complejos activados con los termiones que chocan contra ellas.
Esos termiones que se producen cuando se rompen los complejos activados, se quedan en el interior del invernadero y su cantidad parece regularse porque nunca entran más de los que previamente estaban en el interior de ese espacio.
De este modo, la cantidad de energía interna se mantiene estable, regulándose así la temperatura del invernadero.
Ahora bien, si en el mismo invernadero del ejemplo, se introduce dióxido de carbono (CO₂) y se mantienen constantes la presión, la temperatura y el volumen del espacio, la temperatura del piso se eleva.
Mientras más CO₂ se introduce, mayor es el calentamiento del piso de ese invernadero. En términos globales, mientras más CO₂ hay en la atmósfera, mayor es el calentamiento de la superficie terrestre.
Y esto es así, aun cuando los océanos absorben la mayor parte del calor, según explican investigadores de las universidades de Liverpool, Southampton y Bristol en el Reino Unido, quienes demostraron la relación directa entre la cantidad de CO₂ y el calentamiento global, así como el papel regulador y hasta ralentizador de los océanos en este proceso.
Si bien es un proceso natural, cuyos elementos se encuentran en la Tierra, desde la Revolución industrial la actividad antropogénica ha incrementado la cantidad de estos gases en la atmósfera, especialmente por la quema de combustibles fósiles y por la deforestación indiscriminada.
Referencias
- El efecto invernadero producido por el CO₂ atmosférico: una nueva interpretación termodinámica. Ecología austral. Recuperado de scielo.org.ar.
- ABC Desastres (s/f). Gases del Efecto Invernadero. Recuperado de eird.org.