Efecto invernadero

Química inorgánica. Contaminación atmosférica. Estratosfera. Capa de ozono. Cambio climático. Calentamiento global. Gases CFC (Clorofluorocarbono)

  • Enviado por: Rocío González Márquez
  • Idioma: castellano
  • País: México México
  • 22 páginas
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Universidad de las Américas - Puebla

Escuela de Humanidades

Departamento de Literatura

EL EFECTO INVERNADERO

Cholula, Puebla, 19 de marzo de 1999.

Introducción

El presente trabajo tratará de crear consciencia en la humanidad sobre un tema ambiental poco conocido pero de gran importancia para la vida en el planeta: EL EFECTO INVERNADERO, el cual sin saberlo, fue ocasionado por la humanidad en su afán de mejorar y facilitar su vida.

Se hablará de la ubicación de la capa de ozono dentro de la atmósfera, en la estratósfera; además se explicará cual es la función original de esta capa, proteger a la superficie terrestre de los rayos UV-B y UV-C, y de cómo esta característica ha sido alterada por la humanidad.

La historia del desarrollo de la atmósfera es de gran importancia para la comprensión del problema, cómo se ha desarrollado la vida en el planeta gracias a esta capa de ozono.

La reacción oxígeno - ozono explica cómo es que se altera la capa de ozono, esta reacción había funcionado correctamente desde hace unos 2700 millones de años. El uso de químicos, tales como los CFC (clorofluorocarbonos), los insecticidas, los fertilizantes, entre otros, han ocasionado que esta reacción se altere.

El efecto invernadero es ocasionado por unos gases conocidos como los gases del efecto invernadero, los cuales han existido desde hace mucho tiempo pero que con la aparición del hombre se han alterado las cantidades de éstos en la atmósfera. Se explicará cuales son las fuentes de dichos gases.

No sólo se explicarán las causas, también se hablará de .las posibles consecuencias sino se hace algo por remediar el problema y lo que ocurrirá por lo que ya se hizo y no se puede evitar.

Esta investigación me interesa mucho, en primer lugar porque yo estudio Ingeniería Ambiental y el tema es estudiado por esta carrera, además de que me ayudará a tener una visión más amplia de mi área de estudio. Otra razón por la que me interesa es porque me parece que mucha gente desconoce este tipo de temas y yo quiero mostrarles un poco de lo que le esta sucediendo al planeta en donde vivimos.

I. ANTECEDENTES

a. Definición

El efecto invernadero es un fenómeno atmosférico que ha existido desde hace miles de millones de años, pero aproximadamente de unos 300 o 400 años a la fecha, éste ha cambiado radicalmente.

El tamaño del planeta mantiene un campo gravitatorio que tiene la fuerza exacta para retener la atmósfera adecuada que unida con la distancia del sol a la Tierra, permiten que se presenten las temperaturas idóneas para la vida. (Wayne 1)

Se creería que el sol calienta la atmósfera, pero en realidad la tierra es quien realmente la calienta. La mayor parte de la luz solar que alcanza la tierra es reflejada por las capas de hielo de los polos, ésto se conoce como reflectividad o albedo y es de gran importancia para determinar la temperatura de la tierra, la cual sólo absorbe la luz que no es reflejada, se calienta y la irradia de nuevo a la atmósfera como radiación infrarroja.

Gran parte de esta luz infrarroja es absorbida por el vapor de agua y por el dióxido de carbono que existe en la atmósfera; cuando el aire absorbe esta radiación, se calienta, atrapando la energía del sol en la troposfera. A este

proceso es al que se le conoce como EFECTO INVERNADERO porque permite pasar la luz del sol y atrapa el calor que se genera dentro de capa de ozono; sin este efecto, la vida en el planeta no hubiera evolucionado. (Erickson 127)

Este calentamiento ocasionaría que los glaciares en los polos se derritieran, pero como estos glaciares son los que reflejan la luz solar, la tierra absorbería más luz de la que podría reflejar y las temperaturas aumentarían más. Esta calentamiento amenaza con producirse más rápido debido a la producción de gases de efecto invernadero.

Estos gases son los CFC, que e empezaron a usar desde 1928 y no fue sino hasta principios de los 80's que se prohibió su producción, pero sus efectos ya están en proceso, estos químicos se utilizaban en aerosoles, refrigerantes y anticongelantes. Otro de estos gases es el dióxido de carbono, el cual es producido por la combustión de combustibles fósiles y se queda en la atmósfera. El metano es otro gas de efecto invernadero, también se le conoce como gas natural y es producido por una bacteria que se encuentra dentro del sistema digestivo de las termitas, las cuales se ha reproducido rápidamente debido al exceso de árboles muertos, otra fuente de este gas son los arrozales, los depósitos de basura y el estómago de las vacas. El oxido nitroso también contribuye a este calentamiento, es producido por la combustión de combustibles

fósiles, la producción de tejidos de nylon y plásticos y por el uso de fertilizantes nitrogenados. (Fisher 11-20)

Todos estos gases evitan que el calor salga de la atmósfera y además debilitan la capa de ozono, la cual protege de la entrada de los rayos dañinos del sol. Así que la reducción de la capa de ozono y el efecto invernadero están íntimamente relacionados, cuanto menor cantidad haya de ozono en la estratósfera mayor cantidad de luz ultravioleta alcanza la troposfera, donde el oxígeno se transforma en ozono. Además se refuerzan mutuamente en sus efectos sobre la temperatura en la troposfera y en la estratósfera; ambos calientan la troposfera y enfrían la estratósfera.

Normalmente, el ozono existe en concentraciones estables, pero la radiación UV-B rompe las moléculas de ozono, (O3), las transforma en una molécula de oxígeno, (O2), y un átomo de oxígeno libre, (O), cuando esta reacción ocurre, se libera energía en forma de calor y se calienta la estratósfera. (Fisher 1-9)

El efecto invernadero hace que la troposfera atrape la radiación infrarroja que regularmente subiría ala estratósfera donde sería absorbida.

b. Historia de la capa de ozono

Cuando la tierra surgió no había oxígeno en la atmósfera, de hecho no lo tuvo durante varios miles de millones de años, tal vez esta atmósfera primitiva estaba formada por vapor de agua, dióxido de carbono, dióxido de azufre, nitrógeno y algunos gases liberados por las erupciones volcánicas y las actividades geotérmicas que tenían lugar en el interior de la Tierra. Debido a esta falta de oxígeno y por consecuencia, de ozono, la radiación ultravioleta podía llegar hasta la superficie del planeta, esta radiación era tan fuerte que podía destruir cualquier molécula compleja que se pudiera formar, evitando así el desarrollo de la vida.

A cierta profundidad subacuática se filtraba la cantidad de radiación adecuada, allí fue donde se dio la creación de formas primitivas de vida. Estos océanos estaban saturados de carbono y sustancias orgánicas que sólo necesitaban una pequeña cantidad de energía.

En las diferentes etapas de la historia, la temperatura de la atmósfera ha sido diferente, por ejemplo, en el época de los grandes dinosaurios la temperatura promedio del planeta era 2 grados más que la temperatura actual, por lo que

países como Canada y Estados Unidos presentaban ecosistemas como el que presenta el ecuador en el presente. Otro ejemplo sería en la era glacial, en la que la temperatura del planeta era 6 grados menos que actualmente, por lo que había glaciares hasta el sur de Estados Unidos. La vida en el plante se ha adaptado a estos cambios, pero un aumento de temperatura en la actualidad traería repercusiones en toda la humanidad ya que para que las especies puedan adaptarse a estos cambios deben pasar algunos años y la humanidad no esta preparada para eso.

II. DESARROLLO

a. Causas

Aunque muchas personas saben que la capa de ozono está en peligro, no saben exactamente porqué, las causas son muy diversas, pero en general se debe a la emisión de ciertos gases conocidos como gases del efecto invernadero: CFC (clorofluorocarbonos), dióxido de carbono, metano (gas natural), óxido nitroso; cada uno de estos gases contribuye en diferente forma y en diferente cantidad a que este fenómeno se presente.

Los CFC fueron descubiertos en 1928, se creía que eran compuestos inertes (no reactivos), no tóxicos, no inflamables, con puntos de ebullición bajos y se utilizaron como refrigerantes para los congeladores y para los refrigeradores ya que absorben el calor a medida que se vaporizan y luego son desplazados a alguna otra parte y se deja que se condensen de nuevo liberando calor, el cual es eliminando del sistema liberándolo en el aire circulante y el refrigerante vuelve de nuevo a absorber más calor. También se utilizaron como disolventes industriales, como esterilizantes de hospitales, y para insuflar plástico líquido en distintas formas de espuma, debido a que no reaccionaban con ningún otro compuesto químico ni con otras superficies, no eran venenosos para el hombre y eran completamente inertes. (Fisher 12,13)

En los años 30, se utilizaron como insecticidas ya que podían mantenerse en forma líquida en una bombona ligeramente presurizada, al presionar con el dedo el pulverizador, la presión disminuye permitiendo la salida de los CFC en forma gaseosa natural a la temperatura ambiente junto con el insecticida, esta fue la primera aplicación de los CFC en spray. Este fue el origen del aerosol (spray ), el cual es una fina nube de pequeñas gotas, pueden ser desde lacas para el cabello hasta desodorantes. (Fisher 13)

Todo parecía indicar que los CFC no presentaban ningún riesgo, pero varios años después se comenzaron a fabricar compuestos químicos que contenían los cinco halógenos (flúor, cloro, bromo, yodo y astato), los cuales incluidas tricloroetileno, halones basados en bromo, tetracloruro de carbono. Estos compuestos fueron utilizados con la creencia de que también eran inofensivos y junto con los CFC constituyeron un elemento básico en el mundo industrial. (Fisher 14)

En 1973, un científico, se dio cuenta del error en que había estado viviendo la humanidad, midió las cantidades de CFC en la atmósfera y las comparó con la cantidad de CFC que se habían producido, notó que la cantidad era muy semejante, así que pensó que no había nada en la troposfera que destruyera los CFC, los cuales deberían llegar a la estratósfera y una vez que hubieran subido lo suficiente se encontrarían con altos niveles de radiación

ultravioleta que supuestamente los destruirían pero nunca se le ocurrió que los CFC podrían representar un problema tan serio para el medio ambiente. En sus primeras investigaciones se dio cuenta que los CFC no era afectados en la troposfera pero que en la estratósfera se descomponían por el ataca de la radiación ultravioleta, liberando átomos de cloro libres, los cuales son muy reactivos. (Fisher 14,15)

Al quedar libres los átomos de cloro (Cl) reaccionaban con el ozono (O3), el cual también es muy reactivo, formando una molécula cloro - oxígeno (ClO) y una molécula de oxígeno (O2), pero pensó que no había suficientes CFC para causar un daño considerable en la capa de ozono. A medida que continuó con sus estudios se dio cuenta que esto era un error.

Se dio cuenta que los CFC no sólo se disociaban en presencia de radiación UV, sino que las moléculas de oxígeno (O2) se descomponían en átomos de oxígeno libres (O), los cuales reaccionaba con el ClO produciendo una nueva molécula de oxígeno (O2) y un átomo de cloro libre (Cl) el cual está listo para reaccionar con otra molécula de ozono (O3)

Según los cálculos, cada átomo de cloro podía transformar en oxígeno a aproximadamente 100,000 moléculas de ozono antes de reaccionar con otra sustancia. (Fisher 15-17)

DESTRUCCIÓN DEL OZONO

+ +

Átomo de molécula monóxido molécula de

cloro de ozono de cloro oxígeno

+ +

Monóxido átomo de átomo de molécula de

de cloro oxígeno cloro oxígeno

Esta información fue publicada por la prensa internacional y en poco tiempo se hizo una polémica alrededor de este tema, se predijo que si la producción y el consumo de CFC continuaba a ese ritmo, la capa do ozono se reduciría en un 50% para el año 2075 provocando millones de casos de cataratas, más de 150 millones de casos de cáncer en la piel y perturbaciones en el sistema inmunológico humano en todo el mundo, además de que las plantas y los animales también sufrirían las consecuencias y que el clima se vería alterado. (Fisher 18,19)

Después de varios años de investigaciones de diferentes instituciones en todo el mundo y de una fuerte lucha contra las personas que opinaban que los CFC no eran dañinos, por fin en 1977 por primera vez en el estado de Oregón,

EUA, se prohibió la venta de CFC en spray, pronto la industria de CFC en EUA, Canada, Suecia anunció una reducción considerable de su producción.

Debido a que los CFC liberados hace años todavía están recorriendo su camino hacia la troposfera, su contribución en el efecto invernadero continuará aumentando.

A finales de los años 50, los científicos comenzaron a medir las concentraciones de dióxido de carbono en la atmósfera, que es otro de los gases del efecto invernadero, en zonas que no estuvieran afectadas por la industria, midieron concentraciones de 315 ppm, mientras que antes de la Revolución Industrial había sólo 270 ppm. Este gas se produce por la quema de combustibles fósiles, se calcula que la mitad de la producción de este gas se queda en la atmósfera y el resto desaparece en los sumideros (Fisher 44,45). Si se incrementa la concentración de dióxido de carbono, habrá un incremento medio de la temperatura global de 1.9ºC y al paso que vamos, ésto podría ocurrir a principios del próximo siglo, este aumento de temperatura tiene predicciones muy pesimistas.

El metano, o gas natural, es otro de los gases del efecto invernadero, este gas ha existido desde mucho antes que el hombre apareciera, pero desde hace 300 o 400 años la cantidad de éste en el aire ha aumentado considerablemente. Una de las causas es que las termitas tienen dentro de su sistema digestivo una bacteria que genera energía transformando carbono en metano, el cual es expulsado al aire. Los humanos han contribuido considerablemente al aumento de este gas debido a la destrucción de los bosques, con lo cual las termitas se multiplican y por lo tanto las bacterias que llevan dentro. (Fisher 47)

Otra fuente importante de metano son los arrozales, los depósitos de basura, el estómago de las vacas y probablemente el mismo calentamiento global al acelerar el desarrollo bacteriano por la descomposición de desechos orgánicos.

Otro de los gases del efecto invernadero es el óxido nitroso, o gas de la risa, el cual es emitido por los fertilizantes nitrogenados, por la combustión de combustibles fósiles y por la producción de tejidos de nylon y de plásticos, sus emisiones también han estado aumentando, este gas es 200 veces más potente que el dióxido de carbono. (Fisher 47,48)

b. Reacción Oxígeno - Ozono

Una molécula de oxígeno (O2) contiene dos átomos de oxígeno (O), en cambio una molécula de ozono (O3) contiene tres átomos de oxígeno, esta pequeña diferencia podría no ser importante, pero debido a esto, el oxígeno (O2) es necesario para la vida, mientras que el ozono (O3) es un veneno.

La capa natural de ozono se encuentra entre 9 y 32 kilometros por encima de la tierra, en la estratósfera, ahí es donde el oxígeno se convierte en ozono mediante un proceso de absorción de la radiación solar ultravioleta, debajo de ésta, se encuentra la troposfera, a una altitud media de 12 kilometros.

El ozono fue originalmente y todavía es producido por la radiación ultravioleta que amenaza la vida, cuando una molécula de oxígeno que flota en la estratosfera es bombardeada por los rayos ultravioleta, se divide en dos átomos de oxígeno libres, mediante una reacción conocida como fotodisociación, cada uno de estos átomos puede reaccionar con otra molécula de oxígeno, formando una molécula de ozono.

El ozono se forma a determinada altitud debido a que a cierta altura hay muy pocas moléculas que puedan causar un número significativo de colisiones moleculares que den lugar al ozono, y debajo de cierta altitud penetra muy poca radiación ultravioleta que pueda dividir las moléculas de oxígeno.

Normalmente el ozono existe en cantidades estables ya que las reacciones que transforman al oxígeno en ozono también transforman al ozono en oxígeno, dichas reacciones son producidas por la radiación UV-C, la cual tiene la suficiente energía para romper los enlaces en el O2. La radiación UV-B es menos poderosa, pero aún así rompe el ozono, que es más débil, y lo transforma en una molécula de oxígeno y un átomo de oxígeno libre. Cuando cualquiera de estas reacciones ocurre, se libera energía en forma de calor, calentando la estratósfera.

FORMACIÓN DE OZONO

Radiación UV

+

Molécula de Átomos de

oxígeno oxígeno

+

Átomo de Molécula Molécula

Oxígeno de oxígeno de ozono

El ozono también puede ser destruido por colisiones con un átomo de oxígeno libre, la molécula de ozono y el átomo de oxígeno libre se combinan para formar dos moléculas de oxígeno, además el ozono también puede reaccionar con una gran variedad de compuestos oxigenados y transformarse de nuevo de nuevo en oxígeno.

El problema actualmente es la tendencia del ozono a reaccionar con otras moléculas y transformarse de nuevo en oxígeno. Antes de que los humanos comenzaran a contaminar la atmósfera, había un ciclo en que el oxígeno se

transformaba constantemente en ozono y el ozono en oxígeno, pero este ciclo fue alterado por dichos contaminantes, lo cual ocasiona una perturbación en el equilibrio entre el oxígeno y el ozono.

III. Consecuencias

El efecto invernadero puede ocasionar graves daños a la vida en el planeta, dentro de los cuales se encuentran:

  • El problema ambiental no incumbe sólo a un país, sino que afecta a todo el mundo, por cual las relaciones internacionales van a mejorar, ya que los países deberán unirse para solucionarlos juntos.

  • Reducción en la capa de ozono el cual permitirá la entrada de los rayos UV-B e incluso UV-C, los cuales son sumamente dañinos, ocasionando miles de casos de cáncer en la piel.

  • El calentamiento global, ocasionará que los glaciares en los polos se derritan, inundando .las zonas costeras. Además de que estos glaciares son los que reflejan la radiación solar y al derretirse, el planeta absorberá más rayos de los que puede reflejar, acelerando el proceso de calentamiento.

  • Debido a que los CFC no han terminado de recorrer su trayectoria hacia la estratósfera, sus efectos todavía seguirán aumentando y no hay nada que se pueda hacer al respecto

  • Otro efecto de la reducción de la capa de ozono es la perturbación en el clima de la tierra, debido a que el ozono calienta la estratósfera al absorber la radiación solar crea una inversión de temperatura natural sobre la troposfera que es más fría, impidiendo la circulación vertical del aire. Si la capa de ozono

  • se debilita, los patrones de circulación de la atmósfera podrían cambiar, alterando el clima en forma desconocida.

  • En la Antártida se está formando un agujero el cual permite el paso de todas las radiaciones solares, éste es conocido como el Agujero de la Capa de Ozono y no se puede hacer nada para evitar su crecimiento, que hasta finales de los años 70 era del tamaño de Estados Unidos, y que está creciendo rápidamente y puede acelerar el proceso de albedo.

  • Las zonas del norte sufrirían condiciones más calientes .y secas, originando regiones de gran sequía, mientras las partes del sur serían barridas por nuevos sistemas tormentosos ya que el proceso de calentamiento aumentaría la evaporación de agua, formándose nubes, dando lugar a más tormentas, las cuales arrasarían con la tierra en lugar de enriquecerla.

  • Aún no se sabe con exactitud cómo será la vida en el planeta si un cambio climático se presenta. Durante la era glaciar, la temperatura global era sólo dos grados más fría que actualmente y en la era de los dinosaurios dos grados más alta, pero aún es incierto nuestro futuro.

    CONCLUSIONES

    Me parece que está de más anotar las conclusiones, está más que claro que este problema debe interesarnos a todos y que todos debemos hacer algo por retrasar el proceso, ya que es imposible detenerlo.

    Como ingeniera ambiental tengo que hacer algo, al igual que los ingenieros químicos, los licenciados en química y todas las profesiones que tengan alguna relación con estas situaciones, ya que no sólo corremos peligro por el efecto invernadero, sino también por el exceso de basura, la falta de agua, y sus respectivas consecuencias. Todos debemos buscar soluciones a dichos problemas.

    También me parece que deberíamos fomentar una consciencia ambiental en todas las personas para que todos pongamos un granito de arena y el problema no esté en manos de unas cuantas personas.

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    El sol radía un espectro llamado radiación electromagnética, la mayor parte de esta es luz visible (400nm-750nm), también emite luz ultravioleta UV-A (320nm-400nm), UV-B (280nm-320nm) y UV-C (200nm-280nm). Cuanto más corta es la onda, mayor es su contenido energético y son más peligrosas para la vida en la tierra.(Fisher 16)

    Fisher, Marshal. La capa de ozono, la tierra en peligro. España. Mc Graw Hill. 1993

    Opacidad del cristalino del ojo o de su membrana que produce ceguera total o parcial

    Partes por millón, un litro de aire contenía 315 millonésimas de litro de dióxido de carbono

    procesos naturales que eliminan el dióxido de carbono de la atmósfera, como la fotosíntesis de las plantas, y la disolución en los océanos

    Fisher, Marshall. La capa de ozono, la tierra en peligro. Ed. Mc Graw Hill. 1993. Madrid. Pág. 3-7

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