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Aprenderemos sobre los gases de efecto invernadero, sus fuentes, el efecto invernadero y su impacto en el calentamiento global, y veremos algunos ejemplos.
Definición de gases de efecto invernadero
Los gases de efecto invernadero son sustancias que absorben la radiación infrarroja reflejada por la superficie de la Tierra y liberan esta radiación de nuevo hacia la Tierra, calentando el planeta en el proceso. Estos gases actúan del mismo modo que las paredes de cristal de un invernadero.
El matemático Joseph Fourier propuso la analogía del invernadero. Si consideramos las paredes de cristal de un invernadero, la luz solar entra en la casa y calienta el interior. La radiación infrarroja de la luz solar es absorbida y reemitida desde el suelo, pero las paredes de cristal atrapan esta radiación en el interior. Los gases de efecto invernadero actúan de forma muy parecida, pero a escala atmosférica.
Los nombres de los gases de efecto invernadero
Algunos ejemplos de gases de efecto invernadero son
- Vapor de agua
- Dióxido de carbono
- Metano
- Óxido nitroso
- Clorofluorocarbonos
Los describimos a continuación en la sección Ejemplos.
El efecto invernadero
El efecto invernadero es un fenómeno natural que ha permitido que la vida terrestre prospere. Sin él, el medio terrestre sería demasiado frío y la vida se limitaría al mar. El efecto invernadero natural se produce porque el agua de los océanos se evapora y forma vapor de agua, que es un gas de efecto invernadero. La variabilidad interna natural de la Tierra hizo que hubiera suficiente vapor de agua en la atmósfera para crear un efecto invernadero lo suficientemente grande como para que pudiera mantenerse la vida en nuestro planeta. El efecto invernadero mantiene una temperatura media de 15 °C en la Tierra.
Terrestre significa simplemente en la Tierra, por lo que la vida terrestre incluye toda la vida en la superficie de la Tierra, mientras que la vida acuática incluye los organismos de los océanos.
Así funciona el efecto invernadero (Fig. 1):
La mayor parte de la radiación solar del sol atraviesa la atmósfera y es absorbida por la superficie de la Tierra, calentando sus temperaturas en el proceso.
Una parte de la radiación es absorbida por los gases de efecto invernadero y reemitida, mientras que otra es reflejada por la atmósfera o la superficie de la Tierra.
Parte de la radiación infrarroja reflejada por la superficie de la Tierra será absorbida por los gases de efecto invernadero de la atmósfera y reemitida en todas direcciones, incluso hacia la Tierra, lo que provocará un mayor calentamiento de la superficie.
Los gases de efecto invernadero reemitirán radiación infrarroja en todas direcciones, lo que significa que parte de la radiación se devolverá al espacio mientras que otra parte calentará la atmósfera.
El calentamiento global moderno
Desde la Revolución Industrial de 1800 y los avances tecnológicos y agrícolas, se han liberado a la atmósfera grandes cantidades de gases de efecto invernadero no deseados. La liberación de estos gases se ha sumado al efecto invernadero, provocando la evaporación de más agua oceánica que libera vapor de agua a la atmósfera, lo que amplifica el efecto invernadero. Esto ha provocado un aumento de las temperaturas globales hasta niveles sin precedentes. Existen ciertas retroalimentaciones negativas que la Tierra muestra para contrarrestar estos cambios, como el aumento de la formación de nubes, pero éstas no bastan por sí solas para detener el calentamiento global. Las emisiones antropogénicas de gases de efecto invernadero deben reducirse masivamente o detenerse por completo para reducir los impactos del cambio climático en el planeta.
Un ejemplo de iniciativa mundial para reducir los efectos del cambio climático es el Acuerdo de París, cuyoobjetivo es conseguir cero emisiones netas de carbono para 2050 y limitar el calentamiento a 2 °C como mínimo para 2100, preferiblemente a 1,5 °C.
Diagrama de los gases de efecto invernadero
El siguiente diagrama muestra el efecto invernadero.
Fig. 1 - El efecto invernadero de la Tierra.
Lasretroalimentaciones negativas son mecanismos por los que la Tierra responde al aumento de las temperaturas produciendo un cambio en una determinada condición climática que reducirá las temperaturas globales (por ejemplo, formación de nubes, albedo, ciclos del carbono).
Diversas retroalimentaciones positivas inducidas por el calentamiento global reducirán los efectos de las retroalimentaciones negativas. Por ejemplo, el calentamiento hará que los descomponedores trabajen mucho más deprisa. Esto liberará más dióxido de carbono a la atmósfera, al tiempo que provocará un exceso de nutrientes en los suelos, lo que podría afectar negativamente a la fertilidad de los cultivos,
Fuentes de gases de efecto invernadero
Las fuentes de las emisiones de gases de efecto invernadero son diversas, pero la gran mayoría proceden de la quema de combustibles fósiles. Los combustibles fósiles son depósitos no renovables, ricos en carbono. Cuando se queman, liberan energía, pero también dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero.
La Fig. 2 muestra las emisiones de gases de efecto invernadero por sectores principales en el Reino Unido para el año 2019. Por ejemplo, muestra que el transporte, la electricidad y la calefacción, y los edificios, son las tres fuentes más importantes de estas emisiones. La quema de combustibles fósiles forma parte de la mayoría de las actividades de estos sectores, ya que se utilizan para el transporte, la producción de parte de la electricidad y el calor, la construcción, los procesos industriales, etc.
En el siguiente apartado indicamos las principales fuentes de gases específicos.
Fig. 2 - Emisiones de gases de efecto invernadero por sectores en el Reino Unido para el año 2019 (la industria incluye aquí sobre todo la producción química y de cemento). Fuente:Ritchie et al. 2020.
Ejemplos de gases de efecto invernadero
Éstos son algunos de los gases de efecto invernadero que debes conocer:
Dióxido de Carbono
El dióxido de carbono es el más conocido de los gases de efecto invernadero antropogénicos, y con razón. Contribuye al 60% de las emisiones de gases de efecto invernadero de origen humano. El dióxido de carbono se produce de forma natural en volcanes, fuentes termales y glaciares. Antes del aumento exponencial de los procesos de liberación de dióxido de carbono (alrededor de la época de la revolución industrial en 1850), los niveles atmosféricos de dióxido de carbono se mantenían bajo control gracias a los organismos fotosintéticos y a la disolución delCO2 en los océanos. Éstas son algunas de las formas en que el ser humano libera dióxido de carbono a la atmósfera:
Combustibles fósiles: la combustión de combustibles fósiles (carbón, gas y petróleo) para producir energía libera cantidades masivas de dióxido de carbono a la atmósfera. La electricidad, la industria y el transporte queman combustibles fósiles para obtener energía.
Deforestación: la deforestación no sólo libera dióxido de carbono mediante la combustión de los árboles, sino que también reduce activamente la población productora del planeta Tierra, por lo que se absorbe menos dióxido de carbono.
Agricultura: la maquinaria pesada y los vehículos de transporte que intervienen en la agricultura queman combustibles fósiles para obtener energía.
Vapor de agua
El vapor de agua es, en realidad, el mayor contribuyente al calentamiento global de todos los gases de efecto invernadero, sólo que se habla menos de él, ya que el ser humano no causa emisiones de vapor de agua. El desarrollo original del efecto invernadero, y el subsiguiente planeta habitable, se atribuyó a un aumento del contenido de vapor de agua en la atmósfera. Con los niveles de calentamiento sin precedentes que estamos experimentando actualmente, cada vez se evapora más agua de los océanos y se forma vapor de agua atmosférico. Este vapor de agua está contribuyendo considerablemente al efecto invernadero al asentarse en la parte baja de la atmósfera y volver a liberar radiación infrarroja hacia la Tierra desde aquí. El vapor de agua es responsable de la retroalimentación negativa del calentamiento de la Tierra en la formación de nubes, que reflejan la radiación solar de vuelta al espacio.
Metano
El metano es otro ejemplo de gas de efecto invernadero potencialmente peligroso. El metano es el segundo gas que más contribuye a las emisiones antropogénicas, y atrapa el calor de forma mucho más eficaz que el dióxido de carbono. A pesar de ello, está menos presente en la atmósfera y se descompone rápidamente. La agricultura, la quema de combustibles fósiles con metano y los vertederos en descomposición son fuentes antropogénicas de emisiones de metano. Los niveles atmosféricos de metano se han controlado a lo largo de la historia porque la Tierra tiene capacidad para absorber la molécula, pero el aumento de la agricultura intensiva ha hecho que el metano se convierta en un grave problema.
Los investigadores del cambio climático han descubierto una bacteria con el potencial de absorber cantidades masivas de metano. Este organismo se llama Beijerinckia y se ha encontrado en turberas de todo el mundo. Las turberas son focos de descomposición de materia orgánica muerta, por lo que liberan enormes cantidades de metano como subproducto de la descomposición. Sorprendentemente, ¡esta bacteria ha reducido las emisiones de metano en estas zonas en un 90%!
Fig. 3 - Ejemplo de un pantano de turbera. Las turberas liberan enormes cantidades de GEI.
Óxido nitroso
El óxido nitroso es un gas de efecto invernadero extremadamente peligroso y posee una capacidad de calentamiento casi 300 veces superior a la del dióxido de carbono, permaneciendo además en la atmósfera durante más de 100 años. El óxido nitroso se produce de forma natural en el suelo y se libera como subproducto en la combustión de combustibles fósiles, en los procesos industriales y en la agricultura. La mayor parte de la liberación de óxido nitroso procede de la agricultura, ya que en todo el mundo se utilizan fertilizantes que contienen nitrógeno para complementar los suelos infértiles con los nutrientes necesarios para el crecimiento de las plantas. Se trata de un problema importante porque es muy difícil reducir los procesos agrícolas sin poner en peligro al mismo tiempo la seguridad alimentaria.
Ozono
El ozono está clasificado como el tercer gas de efecto invernadero con mayor impacto medioambiental, después del dióxido de carbono y el metano. El ozono se forma en las capas superiores de la atmósfera cuando la radiación ultravioleta hace que una molécula de oxígeno se rompa en dos átomos de oxígeno, y posteriormente reaccione con otra molécula de oxígeno, formando ozono (O3). Los óxidos de nitrógeno y los compuestos orgánicos volátiles suelen participar en la formación de ozono. La combustión de combustibles fósiles, fertilizantes, vehículos y métodos industriales pueden provocar la formación de ozono. El ozono está presente en dos partes de la atmósfera: la estratosfera y la troposfera. Se produce de forma natural en la estratosfera, donde forma la capa de ozono y es inofensivo. Es en la troposfera donde el ozono actúa como gas de efecto invernadero.
Fig. 4 - Ecuación química simple para la formación de ozono. UV = radiación ultravioleta.
Papel de la capa de ozono en la atmósfera
La capa de ozono está situada en la estratosfera superior, a unos 24 km por encima de la superficie de la Tierra. Esta capa protege a la Tierra de los dañinos rayos ultravioleta procedentes del sol. Estos rayos dividen las moléculas de oxígeno en dos, formando átomos de oxígeno, que luego reaccionan con las moléculas de oxígeno existentes para formar ozono.
Agotamiento de la capa de ozono
El agotamiento de la capa de ozono es un problema al que nos enfrentamos hoy en día, y se agrava debido a las sustancias que agotan la capa de ozono liberadas por la actividad humana. Entre las sustancias que agotan la capa de ozono se encuentran los clorofluorocarbonos (CFC), que son disolventes industriales, y el metilcloroformo, que se utiliza en diversos procesos químicos industriales.
Esperamos que este artículo te haya proporcionado más información sobre qué son los gases de efecto invernadero y cuáles son sus funciones. Recuerda que, en realidad, los gases de efecto invernadero ayudan a mantener la vida y se producen de forma natural; sin embargo, las actividades humanas los aumentan hasta el punto de hacerlos perjudiciales.
Gases de efecto invernadero - Puntos clave
Los gases de efecto invernadero son sustancias que se encuentran de forma natural en la atmósfera y que se liberan como consecuencia de la actividad humana. Contribuyen al efecto invernadero.
El efecto invernadero implica la absorción de radiación infrarroja (procedente del sol o reflejada por la superficie de la Tierra) por los gases de efecto invernadero y la posterior reemisión de esta radiación hacia la Tierra, calentando la superficie.
El efecto invernadero es importante para mantener un planeta habitable, pero el aumento de las emisiones antropogénicas ha provocado un efecto invernadero amplificado que está causando el calentamiento global.
Algunos ejemplos de gases de efecto invernadero son el dióxido de carbono, el metano, el vapor de agua, el óxido nitroso y el ozono.
Lacapa de ozono protege a la Tierra de los dañinos rayos ultravioleta del sol.
El agotamiento de la capa de ozono se agrava debido a las sustancias que agotan la capa de ozono, como los clorofluorocarbonos (CFC), que son disolventes industriales, y el metilcloroformo, que se utiliza en diversos procesos químicos industriales.
Referencias
- Fig. 2: Hannah Ritchie, Max Roser y Pablo Rosado, 2020. "Emisiones de CO₂ y gases de efecto invernadero". Publicado en línea en OurWorldInData.org. Obtenido de: 'https://ourworldindata.org/co2-and-other-greenhouse-gas-emissions'. Licencia CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
- Fig. 3: Imagen de una turbera (https://pixabay.com/photos/moor-peat-bog-venn-high-venn-2226019/) de Marisa04, de uso libre bajo licencia Pixabay (https://pixabay.com/service/terms/).
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