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Alejandro Martínez Vega »
1. Introducción
La química es una ciencia que abarca una gran cantidad de ámbitos científicos, entre los cuales uno es el clima. Y es que la química también se encarga de estudiar las reacciones y procesos que se producen en nuestra atmósfera, así como de buscar soluciones a problemas actuales o futuros.
A continuación voy a explicar cómo se encarga en parte la química de estudiar dichos procesos y también veremos como la química puede ser de gran ayuda en problemas tan serios y complicados como podría ser la contaminación atmosférica.
2. La troposfera
La troposfera quizá la parte de la atmósfera más importante, ya que forma parte de la biosfera, por estar en contacto con la superficie terrestre. En ella se producen casi todos los cambios climáticos como el viento, la nieve, la lluvia, etc. Tiene una extensión de entre 6 y 20 km.
Además, también es en ella donde se producen la mayoría de las reacciones químicas atmosféricas.
En la troposfera, como ya he mencionado, se producen varias reacciones químicas. Pero las principales son las reacciones fotoquímicas, las cuales solo se producen en presencia de luz porque esta lleva a la molécula a un estado excitado en el que contiene más energía que en el estado fundamental, y por lo tanto la molécula es más reactiva. Producen radicales libres que, junto con los gases contaminantes emitidos por los seres humanos, producen los llamados contaminantes secundarios, como son los óxidos de nitrógeno y los hidrocarburos.
Dos radicales importantes son el OH· y el NO3·.
3. Contaminantes
Los gases contaminantes que emitimos los seres humanos también tienen un efecto en el clima como veremos a continuación. Estos gases son popularmente conocidos como CFCs y son dañinos para la capa de ozono por las siguientes reacciones:
Cl + O3 ⟶ ClO + O2
ClO + O ⟶ Cl + O2
En suma:
O3 + O ⟶ 2 O2
El átomo de cloro, al actuar como catalizador, no se consume en la reacción. El átomo de bromo es aún más destructivo.
Algunos CFCs pueden ser por ejemplo el triclorofluorometano (cfc-11), el diclorodufluorometano (cfc-12) y el triclorotrifluoroetano (cfc-113).
Además de estos tres, también está el cfc-114 y el cfc-115. Y otros gases puestos más de moda en la actualidad son los hidroclorofluorocarbonos (HCFC)porque contaminan menos que los anteriores.
4. Resultados de la contaminación
Como resultado de la contaminación voy a explicar los procesos más comunes que afectan a la atmósfera terrestre y al clima.
4.1. El efecto invernadero. Es el caso más conocido de todos. Se produce una retención en la atmósfera de los gases mencionados en el apartado 3 que produce un sobrecalentamiento que con el tiempo lleva a aumentar la temperatura del planeta. Esto se ha podido comprobar, por ejemplo, al encontrar especies acuáticas que viven en las profundidades y que emergen en busca de agua más fría. En realidad, el efecto invernadero es necesario para la vida humana; sin él, el planeta estaría a alrededor de los 18 grados bajo cero. Pero al emitir demasiados gases hay un desequilibrio.
4.2. El smog. Es un tipo de contaminación que se produce mediante la combinación de gases contaminantes y altas presiones (que son los anticiclones). Provoca masas de aire estancadas en las ciudades, parecidas a la neblina. Se cree que es muy perjudicial para la salud pudiendo provocar cáncer de pulmón.
El smog fotoquímico se da en ciudades con bastante tráfico, cálidas y soleadas. Los principales contaminantes que lo producen son los óxidos de nitrógeno.
El monóxido de nitrógeno se forma cuando el oxígeno y el nitrógeno reaccionan a altas temperaturas. Esto sucede en los motores de combustión de los coches.
N2 + O2 ⟶ 2 NO
Y como esta molécula se oxida rápidamente en el aire, se transforma en:
2 NO + O2 ⟶ 2 NO2
4.3. La lluvia ácida: La lluvia ácida se forma cuando la humedad se mezcla con los NOx (monóxidos de nitrógeno), SO2 (dióxido de azufre) y SO3 (trióxido de azufre), que pueden emitir desde fábricas hasta automóviles. El SO2 se produce en gran parte también por las erupciones volcánicas, que desprenden grandes cantidades de este gas.
Mediante la quema de combustibles fósiles el azufre que contienen se oxida dando lugar a SO2:
S + O2 ⟶ SO2
En la industria metalúrgica se oxida el SO2 mediante la acción del radical hidroxilo:
SO2 + OH ⟶ HOSO2
y esta, a su vez:
HOSO2 + O2 ⟶ HO2 + SO3
El SO3 con el agua atmosférica se transforma en ácido sulfúrico (H2SO4).
SO3(g) + H2O(l) ⟶ H2SO4(l)
El nitrógeno y oxígeno reaccionan también a altas temperaturas en la atmósfera, dando lugar a NO:
O2 + N2 ⟶ 2 NO
En los motores de los coches las temperaturas son tan altas que este NO2 se oxida con el oxígeno para formar NO2:
O2 + 2 NO ⟶ 2 NO2
que a su vez reacciona con el agua dando ácido nítrico:
3 NO2 + H2O ⟶ 2 HNO3 + NO
La lluvia ácida es muy peligrosa tanto para los cultivos, ya que el ácido los destruye y contamina, como para las personas y animales, entre otros a los peces de los ríos.
5. Soluciones químicas a la contaminación
La química no solo está presente en la formación de las sustancias que dañan nuestro planeta, sino que también lo está en la investigación y el desarrollo de sustancias que reviertan el efecto causado. Vamos a ver algunos ejemplos.
- Catalizadores: se usan en los motores de gasolina para disociar el óxido antes de emitirlo a la atmósfera.
- Sustancias “come smog”. Hoy día existe arcillas y cerámicas con las que es posible revestir las fachadas y tejados de nuestros edificios, reduciendo considerablemente gases tóxicos como el monóxido de nitrógeno.
Estas pueden ser algunas de las soluciones a corto plazo para la contaminación. Pero la química ya está puesta en marcha para encontrar nuevas soluciones que sean definitivas.
