Gases efecto invernadero – Parte 1

Javier Trespalacios
5 feb 2015
7 Min. de lectura

El aumento de la población ha generado un mayor consumo energético [1]. Para generar esa energía, el 80% proviene de combustibles fósiles [2] (Elzinga & Foster, s.f.), los cuales han provocado el incremento de gases de efecto invernadero (GEI) en la atmósfera, entre ellos el CO₂ (dióxido de carbono), contribuyendo al calentamiento global y acelerando el cambio climático.

El efecto invernadero

El efecto invernadero es un fenómeno natural que se compara con la captura térmica que produce un invernadero [3]. Los gases en la atmósfera actúan como un cristal que retiene parte de la energía solar que debería salir al espacio. La acumulación de estos gases en la atmósfera es producto de dos tipos de acciones:

Acciones naturales del efecto invernadero: procesos de la naturaleza como la actividad volcánica, la evaporación de los océanos y otros fenómenos naturales.
Acciones antropogénicas del efecto invernadero: producidas por las actividades humanas, donde se utilizan combustibles fósiles, como por ejemplo en el transporte.

Las acciones antropogénicas constituyen un incremento adicional a los GEI que se producen de forma natural. Sin el fenómeno del efecto invernadero, el planeta tendría una temperatura global de -18°C; por tanto, necesitamos este efecto, pero controlado (Bolufer, 2012). En siguiente, vemos como se produce este fenómeno:

Los rayos solares entran al planeta y son absorbidos por la superficie terrestre.
La superficie terrestre reenvía una parte de la energía a la atmósfera.
La capa de gases de efecto invernadero y el vapor de agua impiden que una parte de la energía térmica regrese al espacio; esta retención causa el calentamiento global.

Efecto invernadero en francés “Effet de serre” (Association Neuchâteloise en Matière d’Energie)

Gases efecto invernadero (GEI)

Los GEI que se acumulan en la atmósfera tienen la propiedad de absorber y reemitir la radiación solar que entra en nuestro planeta, causando el aumento de la temperatura global y acelerando el cambio climático.

En 1992, las Naciones Unidas creó la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC, en inglés United Nations Framework Convention on Climate Change - UNFCCC), organismo que entró en vigor en 1994 y es el encargado de establecer acciones mundiales para la mitigación y adaptación al cambio climático. Actualmente, 197 países han ratificado la convención, denominados "Estados Parte" (UNFCCC, s.f.).

En el marco de la CMNUCC, se aprobó en 1997 el Protocolo de Kioto [4] (Naciones Unidas, 1998), el cual entró en vigor en febrero de 2005 y establece límites para dos grupos de GEI:

Grupo 1: GEI de origen natural:

Dióxido de carbono (CO₂): representa el 70% de los GEI en la atmósfera. Se produce por la combustión de petróleo, gas natural, carbón y otros combustibles fósiles. Se emite, por ejemplo, en la fabricación de cemento [5] y el transporte.
Metano (CH₄): ocupa el 20% de los GEI. Se produce, por ejemplo, por la quema de biomasa, la descomposición de desechos orgánicos, los pantanos (que lo emiten de forma natural), la ganadería [6] y la agricultura [7].
Óxido nitroso (N₂O): representa el 7% de los GEI. Se produce, por ejemplo, en procesos industriales y la quema de biomasa.

Grupo 2: GEI de origen industrial (gases fluorados):

Estos gases no se producen de forma natural y han sido desarrollados con fines industriales:

Hidrofluorocarbonos (HFC): 1% de los GEI. Se utilizan en sistemas de climatización, productos aislantes y aerosoles.
Perfluorocarbonos (PFC): 1% de los GEI. Se utilizan en sistemas de climatización, extintores de fuego y limpieza de metales.
Hexafluoruro de azufre (SF₆): 1% de los GEI. Se utiliza para la fabricación de aislamientos para líneas de alta tensión, producción de aluminio y componentes electrónicos.

Vapor de agua

Este GEI no está incluido en el Protocolo de Kioto, pero se ha debatido sobre su contribución al cambio climático. La NASA ha demostrado que es un potente GEI (Phys.org, 2008). Con el aumento de las temperaturas en el planeta, se espera que aumente el vapor de agua en la atmósfera, multiplicando por dos el calentamiento, ya que el agua concentrada en el aire atrapa más calor. Esto comprueba que a mayor CO₂, mayor calor, mayor concentración de humedad, confirmando que el vapor de agua potencia a otros GEI (El Mundo, 2008).

Permanencia de los GEI en la atmósfera

Existen procesos que eliminan algunos GEI de la atmósfera, como el intercambio de CO₂ entre la atmósfera y los océanos, y entre la atmósfera y las plantas mediante la fotosíntesis. La permanencia de los GEI en la atmósfera opera en diferentes escalas de tiempo que pueden durar desde años hasta siglos [8].

La permanencia de los GEI

Hay procesos que eliminan algunos GEI de la atmósfera como es el caso del CO2 en el intercambio que se realiza entre la atmósfera y los océanos, y otro entre la atmósfera y las plantas por medio de la fotosíntesis; la permanecía de los GEI en la atmósfera opera en diferentes escalas de tiempos que puede durar de años hasta siglos [8].

Gas	Tiempo de permanecia en la atmósfera
Gas carbónico: CO₂	Entre 100 - 150 años
Metano: CH₄	12 años
Oxido nitroso: N₂O	120 años
Vapor de agua	Pocos días

Tiempo que dura en la atmósfera [8] (Association Neuchâteloise en Matière d’Energie, IPCC)

Potencial de calentamiento global

El potencial de calentamiento global es el coeficiente de eficacia relativa de los diferentes GEI comparado con el CO₂. Esto representa el potencial que tiene cada gas en el calentamiento global:

Gas	Potencial del calentamiento global
Gas carbónico: CO₂	1
Metano: CH₄	21
Oxido nitroso: N₂O	310
Hidrofluorocarbonos: HFC	140 a 11'700
Perfluorocarbonos: PFC	6'500 a 9'200
Hexafluoruro de azufre: SF6	23'900

Potencial del calentamiento global (Association Neuchâteloise en Matière d’Energie)

Con estos valores se calcula la equivalencia del potencial de calentamiento, denominado equivalente de CO₂ o equivalente de dióxido de carbono (CO₂eq). Por ejemplo, si emitimos 100 kg de metano (CH₄), que tiene un potencial de calentamiento de 21, el resultado es:

CO₂eq metano = 100 kg CH₄ × 21 = 2,100 CO₂eq

Cómo producimos GEI

En el siguiente grupo de imágenes, la primera muestra la producción eléctrica, que suele realizarse a varios kilómetros de donde vivimos; estas emisiones se conocen como emisiones ocultas. En la segunda, las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) son locales, como ocurre con la calefacción. La tercera representa las emisiones asociadas al transporte, incluidos los vuelos en avión, y la última muestra la producción industrial destinada a satisfacer nuestras necesidades, como la fabricación de ropa.

Imágenes de emisiones de GEI 1. Generación de electricidad (El mundo, 2016), 2. Calefacción de edificios (Certicalia, s.d.), 3. Transporte aéreo (Airgways, 2016), 4. Producción industrial en China (Agencia Internacional de la Energía, s.d.)

“La actividad humana ha provocado el uso masivo de recursos fósiles que emiten CO2, y que amenazan el equilibrio climático del planeta.”

Notas

[1] Consumo energético: el producido por las necesidades en la vivienda, la industria y el transporte. [2] Combustibles fósiles: también llamados agentes fósiles, son una fuente de energía que procede de la descomposición de materia orgánica de animales, plantas y microorganismos, y cuyo proceso de transformación tarda millones de años. Se clasifican en tres tipos: petróleo, carbón y gas natural, y según las Naciones Unidas, comprenden el 80% de la demanda actual de energía primaria a nivel mundial (https://www.bbva.com/es/sostenibilidad/que-es-el-combustible-fosil-la-energia-que-se-obtiene-de-la-materia-organica/). [3] Invernadero: el vidrio de un invernadero es similar a la atmósfera y es transparente a la luz solar y opaca a la radiación terrestre, pero confina el aire a su interior, evitando que se pueda escapar el aire caliente, manteniéndolo caliente en su interior (Cambio Climático Global, s.d.). [4] Protocolo de Kioto: Acuerdo para reducir al menos un 5% de los GEI entre 2008 y el 2012, teniendo como referencias las emisiones emitidas en el año de 1990; este protocolo fue prolongado hasta el 2020. [5] Fabricación de cemento: el cemento es el material con la que se construyó la civilización moderna y es un componente básico en el crecimiento de las economías, hoy en día las cementeras emiten el 5% del CO2 global; para producir cemento se utilizan hornos que llegan a temperaturas de 1’400°C, para llegar a esto se necesita una gran cantidad de energía que se obtiene a partir de agentes energéticos fósiles; en un artículo de la BBC, dice que una tonelada de cemento genera una tonelada de CO2 (BBC Mundo, 2018), sin olvidar el CO2 que está ligado al transporte general para su comercialización. [6] Ganadería: las vacas emiten metano al respirar y su materia fecal. [7] Agricultura: por ejemplo, los cultivos de arroz emiten metano. [8] Este es el tiempo que transcurre, después que el 60% de la cantidad de una sustancia comience a degradarse.

Referencias bibliografía

Agencia Internacional de la Energía. (s.f.). 2011 nuevo récord de emisiones, 3,2% más CO₂ por la quema de combustibles fósiles. https://calentamientoglobalclima.org/2012/05/30/2011-nuevo-record-de-emisiones-32-mas-co2-por-la-quema-de-combustibles-fosiles/

Airgways. (2016, 17 de mayo). Las emisiones de CO₂ y el transporte aéreo. https://airgways.com/2016/05/17/las-emisiones-co2-y-el-transporte-aereo/

Association Neuchâteloise en Matière d'Energie. (s.f.). En savoir plus sur le CO₂ et l'effet de serre. Anime.

BBVA. (s.f.). ¿Qué es el combustible fósil? La energía que se obtiene de la materia orgánica. https://www.bbva.com/es/sostenibilidad/que-es-el-combustible-fosil-la-energia-que-se-obtiene-de-la-materia-organica/

BBC Mundo. (2018). El impacto ambiental de la fabricación de cemento. BBC News.

Bolufer, P. (2012). Análisis del CO₂ atmosférico. Interempresas. Industria Química, 46, 56-59. http://www.interempresas.net/Quimica/Articulos/100595-Analisis-del-CO2-atmosferico.html

Cambio Climático Global. (s.f.). El efecto invernadero.

Certicalia. (s.f.). Emisiones de CO₂ producidas por calefacción en las provincias españolas. https://www.certicalia.com/blog/emisiones-calefaccion-por-comunidad-provincia

El Mundo. (2008, 20 de noviembre). El vapor de agua multiplicará por dos el calentamiento del planeta. https://www.elmundo.es/elmundo/2008/11/18/ciencia/1227011418.html

El Mundo. (2016, 22 de marzo). Las emisiones de CO₂ no tienen precedentes desde la era de los dinosaurios. https://www.elmundo.es/ciencia/2016/03/22/56f1245fca4741a9638b4642.html

Elzinga, S., & Foster, D. (s.f.). El papel de los combustibles fósiles en un sistema energético sostenible. Naciones Unidas. https://www.un.org/es/chronicle/article/el-papel-de-los-combustibles-fosiles-en-un-sistema-energetico-sostenible

IPCC. (s.f.). Direct Global Warming Potentials. http://www.ipcc.ch/publications_and_data/ar4/wg1/en/ch2s2-10-2.html#table-2-14

Naciones Unidas. (1998). Protocolo de Kioto. http://www.cambioclimatico.org/tema/protocolo-de-kyoto

Phys.org. (2008, 17 de noviembre). Water vapor confirmed as major player in climate change. https://phys.org/news/2008-11-vapor-major-player-climate.html

United Nations Framework Convention on Climate Change [UNFCCC]. (s.f.). ¿Qué es la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático? https://unfccc.int/es/process-and-meetings/the-convention/que-es-la-convencion-marco-de-las-naciones-unidas-sobre-el-cambio-climatico