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Reto III de la Tierra: el aire Joaquín
Menacho Enumeraremos a continuación los hechos y síntomas del deterioro ecológico de nuestro planeta, en el 3º de sus campos en cuestión: el aire. Nuestro tratamiento no es exhaustivo, y algunos temas, como la escasez de recursos no renovables, se nos han quedado en el tintero por falta de espacio. Como en toda enumeración, se puede tener la impresión de asistir a una especie de exposición alarmista de estilo apocalíptico. No es esta la intención. Más bien se trata de localizar los problemas, intentar calibrarlos y entenderlos para poder afrontarlos. a) El efecto invernadero Seguramente habréis tenido la oportunidad de experimentar como funciona un invernadero. En el interior de sus paredes, de cristal o de plástico, la temperatura es algunos grados superior a la del exterior. El principio físico que fundamenta el funcionamiento del invernadero es muy sencillo. Simplemente, lo que sucede es que sus paredes (el cristal o el plástico) dejan pasar sólo una parte de las radiaciones que llegan al mismo. Concretamente, dejan pasar las radiaciones de longitud de onda relativamente corta (más energéticas) como son los rayos de luz. En cambio, no dejan pasar otras radiaciones de longitud de onda más grande, como los rayos infrarrojos. Estos últimos son rayos de calor, invisibles al ojo humano. Si ponemos la mano delante de un radiador encendido, notaremos un calor que nos llega directamente desde el aparato. Es el efecto de la radiación infrarroja que desprende. Un invernadero no es otra cosa que un recinto cerrado con paredes de cristal. Los rayos de luz procedentes del sol entran en el recinto. Como la luz también es una forma de energía, calienta el interior del invernadero: el suelo, las plantas, los objetos. Al calentarse, estos objetos, a su vez, irradian energía; pero, en lugar de irradiarla en forma de rayos de luz, lo hacen en forma de rayos infrarrojos. Estos, no pueden atravesar las paredes del invernadero, por lo cual permanecen dentro recalentando el ambiente. El invernadero, pues, funciona como una especie de trampa de calor, un lugar en el que entra más energía de la que sale. Por ello, sus temperatura es más alta que la del ambiente que le rodea. Pues bien, nuestro planeta es como un inmenso invernadero. La pared transparente de este invernadero es la atmósfera. La atmósfera funciona de modo similar al cristal de un invernadero. Es lo que se denomina "efecto invernadero". La energía solar que recibe nuestro planeta nos llega en forma de radiaciones (un 48% infrarroja, un 40% visible y un 9% ultravioleta). Una parte de esta energía es reflejada por la atmósfera, y del resto, una parte es absorbida por los gases de la atmósfera y otra es la que llega a la superficie terrestre. Al mismo tiempo, la superficie del planeta emite radiaciones, parte de las cuales se escapa al espacio exterior, mientras que otra parte es absorbida por la atmósfera o reflejada de nuevo hacia la superficie terrestre. Estos flujos de energía son estables: forman un "equilibrio dinámico" en el que el total de energía recibida por el planeta desde el espacio (desde el sol, sobre todo) es igual al total de energía emitida por el planeta (entre la reflejada a la atmósfera y la que, desde la superficie del suelo atraviesa la atmósfera). El efecto invernadero se produce por determinados gases, presentes en la atmósfera, capaces de absorber radiaciones y transformarlas en calor. Estos gases forman una especie de cojín térmico que permite que nuestro planeta tenga una temperatura superior a la del espacio que lo rodea. Se trata de un fenómeno completamente natural y necesario, que ha permitido la existencia de una vida tan diversificada en el planeta Tierra. Sin él, en medio de las temperaturas gélidas del espacio interplanetario, la temperatura media del planeta sería de unos -18º en lugar de los +15º que tenemos en la actualidad. Los principales gases que producen el efecto invernadero son: -naturales,
como el vapor de agua, anhídrido carbónico (CO2),
metano (CH4), óxidos de nitrógeno
(NO2) y ozono (O3); La importancia de la aportación de estos gases al incremento de temperatura del planeta se refleja en la tabla siguiente[1]:
Hasta aquí, como puede verse, no hay problemas. El problema surge cuando aumenta la concentración de los gases de efecto invernadero en la atmósfera a causa de la actividad humana, a partir de la revolución industrial. Especialmente se habla del aumento del dióxido de carbono (CO2). Este gas, como se sabe, se desprende en la mayoría de los procesos de combustión. Y la humanidad, en los últimos 100 años, ha incrementado de manera espectacular la cantidad de combustible consumido. Pensemos en la diferencia que puede haber entre nuestra vida de hoy (calefacción, centrales térmicas, automóviles, trenes, aviones, barcos con motor diesel...) y la de no hace tantos años (con una chimenea por familia). El consumo energético mundial de la humanidad puede aproximarse a las cifras siguientes: -en
1900, 5,8.1012
kwh, Con el agravante de que la población sólo se ha triplicado en este periodo de tiempo. Y con el agravante de que el 70% de este consumo energético se produce en los países desarrollados (el 20% de la población planetaria). Hasta la revolución industrial, la energía se obtenía de fuentes renovables: del sol y sus derivados (energía animal, eólica, hidráulica), y muy minoritariamente del consumo de combustibles renovables (leña y turba). Hoy, con un gasto energético mucho mayor, el 78% de la energía procede de los combustibles fósiles. Actualmente, se cree que la cantidad de CO2 emitido a causa de la producción energética mundial es de unos 24.000 millones de toneladas (que representan menos de un 1% del CO2 atmosférico, el cual, como hemos visto, tiene concentraciones relativamente bajas entre los gases atmosféricos). Es decir, que la cantidad de CO2 producido por la actividad humana es relativamente pequeña. Lo que hay que ver es hasta qué punto el incremento de estas concentraciones a causa de la actividad humana influirá en un aumento de la temperatura y en el consecuente cambio climático. Dos de los principales gases del efecto invernadero son el dióxido de carbono (CO2) y el metano (CH4). Son importantes por la cantidad de su producción por parte del hombre (la concentración de CO-MV-2 ha aumentado un 25% en el último siglo). Ahora bien, ambos son gases de carbono. El carbono circula por nuestro planeta siguiendo un amplio y complejo ciclo entre la atmósfera, las rocas y el mar, pasando por la biomasa (la materia viva). Este Ciclo del Carbono tiene sus propios mecanismos de autoregulación. Parece evidente que la acción humana hace que aumente la concentración de carbono atmosférico (CO2 y CH4). Esto, en principio, representa una alteración del ciclo del carbono. Pero ¿cuáles serán sus efectos a largo plazo? Si la temperatura del planeta aumentase por efecto del aumento de concentración de CO2 y CH4, parece que aumentarían también la producción natural de dichos gases (emisión marítima de CO2 y emisión de CH4 en los ecosistemas húmedos). Ahora bien, el efecto podría quedar contrarrestado por el aumento de fitoplancton marino y de las plantas verdes en general, que absorben el CO2. ¿Cual sería el equilibrio final? La respuesta es muy difícil. Y aun es más difícil saber cómo afectará al clima. Porque aquí interviene otro elemento capital: el agua. Ya hemos dicho que el vapor de agua es uno de los principales responsables del efecto invernadero. No obstante, la presencia de vapor de agua en la atmósfera, tiene un doble efecto contradictorio: por un lado es un poderoso gas de efecto invernadero (con un gran poder de acumulación de calor), por otro, es uno de los responsables de la reflexión de la radiación solar. Si, a causa de un incremento de la temperatura del planeta, aumentase la concentración de vapor de agua, ello comportaría al mismo tiempo una disminución de la absorción de energía solar en el planeta y un incremento de la capacidad de retención de este calor. ¿Cuál de las dos tendencias predominaría? Tampoco es fácil de responder. Nuestros conocimientos del sistema climático del planeta presentan todavía muchas incógnitas. Sin embargo, lo cierto es que la mayor parte de los estudios sobre el clima, realizados con modelos matemáticos de simulación, coinciden en diagnosticar un cambio climático inevitable, en el sentido de un aumento global de la temperatura planetaria. El IPCC (International Pannel on Climate Change), un grupo científico creado por la ONU para investigar esta cuestión, que presentó su informe en la conferencia sobre el cambio climático en Kioto (Diciembre 1997), concluía que, efectivamente, el clima del planeta estaba cambiando y que lo más probable era admitir que la acción del hombre era uno de los factores de dicho cambio. Según las predicciones de estos tipos, la temperatura del planeta aumentará entre 1 y 3,5ºC durante el próximo siglo. Ello comportaría una elevación del nivel de los océanos de entre 15 y 95 cm. Como consecuencia, las zonas climáticas se verían desplazadas entre 150 y 550 km hacia los polos en las zonas templadas. Países como Canadá, Chile o Argentina se verían beneficiados por un clima más cálido. Por lado contrario, las llanuras agrícolas de Estados Unidos padecerían problemas de sequía. Por otro lado, las zonas costeras y las islas pequeñas se verían invadidas por el mar. Por último, parece que el cambio climático podría favorecer los fenómenos naturales extremos, a menudo de tipo catastrófico En todo caso, se considera que las emisiones de gases de efecto invernadero habrían de reducirse al menos un 50% respecto de los niveles de 1990. El Protocolo de Kioto propuso una reducción global de un 5,2% respecto del mismo nivel en los países desarrollados. De conseguirse, este sería un paso adelante si tenemos en cuenta que, si no se hace nada, se calcula que en el año 2030 el nivel habrá aumentado entre un 20% y un 30%. b) La capa de ozono Todos hemos oído hablar del agujero de la capa de ozono. Pero con mucha frecuencia la gente de la calle no sabe exactamente en qué consiste. Habría que empezar hablando del ciclo del ozono en la atmósfera y de su relación con las radiaciones que llegan al espacio. El ozono estratosférico procede del oxígeno producido por la vida vegetal del planeta (desde hace 3.500 millones de años) que ha ido difundiendo hacia las capas altas de la atmósfera. El ozono se forma siguiendo el ciclo de reacciones químicas siguiente: O2
+ rayos UV (100-200 nm) ———— 2 O (muy inestable) Las moléculas de oxígeno (O2), bajo la acción de los rayos ultravioleta, se rompen dando lugar a átomos de oxígeno libre (O). Estos átomos se enlazan, formando moléculas de ozono (O3). A su vez, las moléculas de ozono, por impacto de los rayos ultravioleta, se descomponen formando de nuevo moléculas de oxígeno. Conviene saber que, la radiación que recibe nuestro planeta procedente del sol puede dividirse en diferentes tipos de rayos. Serían, en orden decreciente de energía[3]:
De estos rayos, los tres primeros (los más energéticos y, por lo tanto, los más destructivos) son absorbidos por la atmósfera. Los UV-C no atraviesan la capa de ozono: para que una parte de estos llegara a la tierra debería destruirse más del 90% del ozono. En cambio, los UV-B dependen mucho de la cantidad de ozono presente en el aire para que lleguen o no a la superficie de la tierra. Los demás tipos de radiación llegan a la superficie de la tierra sin dificultad. Ello es así porque las radiaciones fuertes (100-300 nm) se consumen en el Ciclo del Ozono que acabamos de ver. Dicho esto, ya podemos calibrar la importancia del ozono estratosférico: nos protege de los UV de alta y media intensidad. Si desapareciese el ozono de las capas altas de la atmósfera, perderíamos nuestra protección contra estos rayos. Ello incidiría en diversas áreas. Por ejemplo, se prevé un aumento de los cánceres de pie[4] y de cataratas, así como disfunciones en el sistema inmunológico del cuerpo humano. Del mismo modo, gran cantidad de especies vegetales presentan un crecimiento reducido bajo el efecto de los rayos UV-B. Estos rayos también son perjudiciales para el plancton, que es la base nutricional de la vida marina. También sufriría las consecuencias la contaminación atmosférica: aumentaría la concentración de algunas sustancias reactivas al aire (ácidos, peróxido de hidrógeno y de ozono[5]). Por último, los rayos UV-B producen la degradación de algunos materiales como la madera, los recubrimientos plásticos y las gomas. El agujero antártico de la capa de ozono se detectó por primera vez en el año 1982, por el japonés Shigeru Chubachi, en la base japonesa de Syowa. Los estudios de la capa de ozono antártica empezaron con la instalación del 1º aparato de medida en la base británica de la Antártida (ca. 1957), seguida de otro aparato situado en el mismo polo sur (ca. 1961) y el de la base japonesa (ca. 1967). Además, el satélite Nimbus-7, recogía datos desde 1978. El agujero de ozono es una disminución periódica de la concentración de ozono sobre la Antártida. Durante los meses de octubre y de noviembre (primavera antártica) los valores de esta concentración se reducen un 20% aproximadamente. Esta disminución transitoria se repite cada año. Entre los factores que parecen causar este efecto, hay que señalar 3 principales: 1º La dinámica de la circulación de los vientos en la Antártida, que explica por qué este fenómeno se produce precisamente en la Antártida y sólo en primavera. Ello no excluye que la reducción de la cantidad de ozono no se produzca también en otros lugares. 2º La irregularidad de la actividad solar. El sol presenta una especie de ciclos, a lo largo de los cuales su actividad oscila, aumentando y disminuyendo de forma cíclica. El ciclo principal dura 11 años. Cuando la actividad solar es elevada, la concentración de ozono aumenta, mientras que cuando la actividad solar es baja, la concentración de ozono disminuye. Por tanto, de cada 11 años, 5 ó 6 son de "vacas gordas" y otros 5 ó 6 de "vacas flacas" de ozono. 3º La acción de algunos gases, entre los que destacan los CFCs. Se trata de gases producidos por la industria humana que alcanzan las capas altas de la atmósfera. Si bien no llegan en grandes cantidades, la larga vida de los gases contaminantes y su acción destructora del ozono dejan sentir su efecto, como vemos en la tabla siguiente[6]:
En sucesivos tratados internacionales (Convenio de Viena-1985, Protocolo de Montreal-1987) se intentó eliminar la producción de CFCs antes del año 2000, y hacia el 2010 también la producción de los halones y otros gases peligrosos para la capa de ozono. Ahora bien, el efecto destructivo de estos gases se produce por su supuesta desintegración, que libera átomos de cloro libre. Este es el elemento que afecta al ciclo del ozono. No obstante, se trata de moléculas muy estables, que sólo se descomponen en condiciones de presión y de temperatura extremas y bajo el efecto intenso de los rayos ultravioleta: condiciones que sólo se dan en las capas más altas de la atmósfera. Así, en la Antártida se miden cantidades de cloro entre 100 y 1000 veces superiores a otros lugares. Por otro lado, hay que añadir que el fenómeno de la destrucción del ozono estratosférico no se reduce a la zona antártica, si bien es en este punto donde es más evidente. De hecho, se dan disminuciones significativas durante los meses de primavera-verano en latitudes medias de los dos hemisferios terrestres. Por lo tanto, parece que hay que seguir librando la batalla contra los contaminantes atmosféricos. .
_______ [1] cf. TAPIA, T; Medio Ambiente, ¿Alerta Verde?, ed. Acento, Madrid 1995, p. 61. [2] El kwh es una unidad de medida de energía. Para tener una idea, es la energía consumida durante una hora de funcionamiento de un radiador eléctrico no muy potente. [3] El nm (nanómetro) es la mil-millonésima parte del metro. [4] Una reducción sostenida de un 10% de ozono produciría un incremento del 26% de cáncer de piel no-melanoma, lo cual significa 300.000 casos anuales en todo el mundo. [5] El ozono, tan útil cuando se halla en las capas altas de la atmósfera (estratosfera) es muy contaminante cuando se encuentra en las capas bajas (troposfera). [6] cf. TOLBA, E. A; The World Environment, 1972-1992, ed. Chapman and Hall, New York 1992. |
