Efecto invernadero - concepto y sus tipos de gases

La fuerza vital que ilumina y calienta nuestro planeta surge de la estrella más cercana, el Sol. Las emisiones solares de frecuencia breve, como la visible, atraviesan la capa gaseosa que envuelve la Tierra y son asimiladas por su superficie, elevando su temperatura. A su vez, la superficie terrestre emite un poco de esta energía en forma de radiación de onda larga en el espectro infrarrojo.

Introducción

Una considerable cantidad de esta emisión infrarroja se disipa en el espacio exterior, pero una porción queda atrapada en la envoltura gaseosa de la Tierra, retenida por ciertas sustancias como el vapor de agua, el dióxido de carbono y el metano. Estos componentes retienen y refractan el calor emanado por el planeta, análogamente a como lo hace un cristal en una estructura de invernadero, por lo cual se les denomina gases de efecto invernadero.

Desde 1750, el nivel de dióxido de carbono presente en la atmósfera terrestre ha experimentado un aumento cercano al 30%, derivado del empleo de combustibles fósiles tales como el petróleo, el gas natural y el carbón. Además, otro elemento influyente que ha afectado el ciclo del carbono ha sido la eliminación de bosques tropicales por medio del método de tala y quema.

El resultado total de estos aumentos puede provocar un ascenso generalizado de la temperatura del planeta, calculado en un rango de entre 1,4 y 5,8 ºC para el período comprendido entre 1990 y 2100. Esta elevación de la temperatura podría generar alteraciones climáticas significativas, lo cual afectaría la producción agrícola y produciría un incremento en el nivel de los océanos. De suceder esto, una gran cantidad de individuos se verían impactados por los efectos de las inundaciones.

El término "efecto invernadero" hace referencia al papel que juega la envoltura gaseosa de la Tierra en el calentamiento de su superficie. Los rayos solares de onda corta penetran en la atmósfera y son absorbidos por la superficie terrestre, dado que esta capa es esencialmente permeable a dicha radiación. La mayor parte de esta radiación se emite de regreso al espacio con una longitud de onda correspondiente a los rayos infrarrojos, pero ciertos gases atmosféricos, tales como el dióxido de carbono, el metano, el óxido nitroso, los clorofluorocarbonos y el ozono, reflejan esta energía de vuelta hacia la superficie de la Tierra. Este fenómeno de calentamiento es la base de las teorías que se relacionan con el cambio climático global.

Diversos esfuerzos internacionales están en marcha con el objetivo de disminuir las emisiones de gases que producen el efecto invernadero. En el año 1997, se reunieron en Kioto representantes de los países miembros de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático, que fue creada en el marco de la Cumbre de la Tierra realizada en Río de Janeiro en 1992.

El Protocolo de Kioto estableció que las naciones industrializadas deberían reducir sus emisiones de gases de efecto invernadero en un 5,2% para el año 2012, en comparación con los niveles registrados en 1990. Este acuerdo entró en vigor en febrero de 2005, luego de que Rusia lo ratificara, cumpliendo así con los requerimientos establecidos por el propio protocolo. Para su entrada en vigencia, se necesitaba la ratificación de al menos 55 naciones industrializadas, cuyas emisiones de gases de efecto invernadero sumaran el 55% del total.

Los gases de efecto invernadero son producidos por la naturaleza y también por la actividad humana. El vapor de agua es el gas de efecto invernadero más común, que se origina naturalmente a través de la evaporación de agua en los cuerpos de agua. No obstante, la cantidad de vapor de agua en la atmósfera no es influenciada directamente por la actividad humana.

Los gases de efecto invernadero como el dióxido de carbono, metano, óxido nitroso y ozono se encuentran de manera natural en la atmósfera, pero también son generados por las acciones humanas. Además de estos gases, hay otros gases de efecto invernadero que no tienen un origen natural, sino que son producidos únicamente por la actividad industrial. Las actividades humanas también emiten partículas en suspensión, conocidas como aerosoles, que contrarrestan en cierta medida el efecto de calentamiento producido por la acumulación de gases de efecto invernadero.

Tipos de gases de efecto invernadero

Los niveles de gases de efecto invernadero continúan incrementándose junto con las temperaturas. Antes del final del siglo XIX, la temperatura promedio de la Tierra era de aproximadamente 15 grados Celsius. En los últimos 100 años, la temperatura media de la superficie terrestre ha aumentado alrededor de 0,7 ºC, con un aumento más significativo a partir de la década de 1970.

Dióxido de carbono

El ciclo del carbono es esencial para la vida en la Tierra, ya que mantiene la cantidad de carbono en la atmósfera. El dióxido de carbono se encuentra en la atmósfera y es utilizado por las plantas en el proceso de fotosíntesis, mientras que los animales lo usan al consumir plantas y liberan dióxido de carbono al respirar. Aunque el carbono se almacena temporalmente en forma de combustibles fósiles y depósitos de caliza, el ciclo del carbono lo mantiene estable. Sin embargo, la actividad humana ha aumentado la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera debido a la quema de combustibles fósiles y otras actividades industriales.

El dióxido de carbono es el segundo gas de efecto invernadero más común, después del vapor de agua, y es parte integral del ciclo del carbono en la naturaleza. Los volcanes liberan dióxido de carbono en la atmósfera, y los seres vivos, incluyendo los animales y las plantas, también emiten y absorben dióxido de carbono en un ciclo constante. La descomposición de la materia orgánica y la combustión de combustibles fósiles también liberan dióxido de carbono al ambiente. El dióxido de carbono es eliminado de la atmósfera por disolución en agua, especialmente en los océanos, y por la fotosíntesis de las plantas, donde el dióxido de carbono es utilizado en la producción de carbohidratos y oxígeno liberado.

Metano

Durante la extracción de carbón, producción y transporte de petróleo y gas natural, se emite metano a la atmósfera. Además, el metano es un subproducto de la descomposición de la materia orgánica en vertederos, arrozales y pantanos, y de la digestión de animales como el ganado. Incluso las plantas vivas emiten una cantidad reducida de metano. Desde el inicio de la Revolución Industrial, la cantidad de metano en la atmósfera se ha duplicado y retiene cerca de treinta veces más calor que el dióxido de carbono. Aunque la concentración de metano en la atmósfera es menor y permanece por un tiempo menor que el dióxido de carbono, su contribución total al calentamiento global es de un tercio en comparación con el dióxido de carbono.

Óxido nitroso

El óxido nitroso es un gas de efecto invernadero que se emite principalmente durante la labranza del suelo y la quema de combustibles fósiles. Este gas tiene un poderoso efecto de retención de calor, aproximadamente trescientas veces más potente que el dióxido de carbono. La concentración de óxido nitroso en la atmósfera contribuye al calentamiento global de manera significativa, alrededor de diez veces más que la del dióxido de carbono.

Sustancias químicas sintéticas

Las actividades industriales utilizan o producen varias sustancias químicas artificiales que actúan como gases de efecto invernadero. Aunque estos gases son emitidos en cantidades comparativamente bajas, su capacidad para retener calor en la atmósfera es cientos o miles de veces superior a la del dióxido de carbono. Además, su estructura química los hace muy persistentes en el medio ambiente.

Los gases de efecto invernadero antropogénicos incluyen los clorofluorocarbonos (CFC), una clase de gases que contienen cloro, que fueron ampliamente utilizados en el siglo XX como refrigerantes, propulsores de aerosoles y limpiadores. Estudios científicos han demostrado que el cloro liberado por los CFC en la estratosfera destruye la capa de ozono, lo que ha llevado a la reducción de su producción mediante el Protocolo de Montreal de 1987 sobre sustancias que agotan la capa de ozono. Desde entonces, la mayoría de los países industrializados han prohibido los CFC desde 1996, y en los países en desarrollo se ha establecido una retirada gradual a partir de 2010. Sin embargo, se han desarrollado nuevas sustancias químicas para reemplazar a los CFC, como los hidroclorofluorocarbonos (HCFC), los hidrofluorocarbonos (HFC) y los perfluorocarbonos (PFC), que también tienen un potente efecto invernadero.

A pesar de ser menos perjudiciales para la capa de ozono que los CFC, los HCFC todavía contienen cloro y se planea su eliminación gradual hacia 2030 gracias a las enmiendas del Protocolo de Montreal de 2007. En virtud del nuevo protocolo, se espera que los países desarrollados dejen de utilizar HCFC en 2020.

A pesar de que los HFC y PFC no tienen un impacto negativo en la capa de ozono, son gases con un elevado efecto invernadero y se mantienen en la atmósfera por períodos prolongados. En comparación con los CFC, que tienen una vida media de unos 120 años, los PFC permanecen aún más tiempo en la atmósfera, entre 2.600 y 50.000 años dependiendo del tipo de sustancia. Esto significa que su acumulación en la atmósfera es prácticamente irreversible. Los PFC se utilizan en la producción de semiconductores, como refrigerantes y en la fabricación de aluminio.

El hexafluoruro de azufre es una sustancia química producida por la actividad humana, que se encuentra entre los gases de efecto invernadero más peligrosos. Este gas sintético tiene un poder de calentamiento global 24.000 veces mayor que el dióxido de carbono. A diferencia de otros gases, es muy resistente y puede permanecer en la atmósfera hasta unos 3.200 años después de su liberación. El hexafluoruro de azufre se utiliza como aislante en equipos eléctricos de alta tensión y en la producción y refinación de magnesio.