Gases atmosféricos naturales con efecto Invernadero
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Gases atmosféricos naturales con efecto
Invernadero
Elaborado por Dra. Patricia Domínguez Taylor
Universidad Anáhuac México Sur dirigido por M. En A.
Raúl Chávez Velázquez.
ÁREA DE EXPERTISE:
Medio Ambiente y Ecología Ingeniería Ambiental
Se les llaman gases con efecto invernadero a los gases atmosféricos que permiten la entrada libre
de la radiación del sol a través de la atmósfera. De forma natural, cuando la luz solar llega a la
superficie de la tierra, parte de la radiación es reflejada y regresa al espacio en forma de radiación
infrarroja (calor). Sin embargo, la presencia de estos gases en la atmósfera, no permite que toda
la radiación infrarroja salga de la tierra, lo que ocasiona que se acumule el calor en la Tierra.
Cuando la concentración de estos gases permanece constante, la cantidad de calor que se
absorbe, y la que se emite y libera al espacio alcanza un balance; pero si el equilibrio se modifica,
es decir si aumenta la concentración de estos gases en la atmósfera, se genera el fenómeno que
se conoce como Calentamiento Global (Rogers et al., 1991). Estos gases tienen como principal
función regular la temperatura de la Tierra.
Los gases con efecto invernadero tienen la capacidad de absorber los fotones infrarrojos de la
radiación emitida por el sol (Figura 1) al calentar éste a la Tierra lo cual genera que aumente el
movimiento de las moléculas por aumentar su energía. Las moléculas en movimiento, van a
transferir su energía a las moléculas que se encuentren en sus alrededores en forma de energía
cinética por las colisiones que generan, lo que va a producir un aumento de la temperatura del
aire.
Figura 1. Balance anual de energía de la Tierra. Recibe del Sol 161 w/m2 y del Efecto
Invernadero de la Atmósfera 333w/m2, en total 494 w/m2, emite 493 w/m2 (17+80+396) con una
absorción neta de 0,9 w/m2 que es lo que está produciendo el efecto invernadero actual
(http://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_invernadero).
Estos gases han aumentado su concentración en la atmósfera por las actividades antropogénicas,
desde el origen de la revolución industrial, y su acumulación ha sido mayor por la deforestación de
los bosques.
Los gases con efecto invernadero los conforman: el dióxido de carbono, el metano, el vapor de
agua, el ozono, los cloro fluoro carbonos y los óxidos de nitrógeno. En este caso se tocará el tema
de los gases que normalmente se encuentran en la naturaleza, que van a ser el dióxido de
carbono, el metano, los óxidos de nitrógeno y el vapor de agua (Figura 2).
Figura 2. Producción y emisiones de gases con efecto invernadero (Rogers, J.E., Whitman,
W.B. 1991)
Dióxido de carbono
El dióxido de carbono es producido y liberado por los procesos de respiración de los seres vivos:
animales, plantas, bacterias y hongos. Sin embargo su concentración ha aumentado por los
procesos de combustión de los combustibles fósiles. Su concentración en la atmósfera en 1850
era aproximadamente de 280 ppm, pero en el año de 1998 la concentración ya se encontraba
alrededor de las 364 ppm. Lo que representa un aumento del 22%.
El dióxido de carbono es un gas que se encuentra normalmente en la atmósfera formando el
0.04% de ella, su concentración varía con las estaciones del año y con los hemisferios. Las
concentraciones son mayores en el hemisferio norte que en el sur por que el área de tierra y la
biomasa foliar son mayores. Su concentración es regulada en el ciclo del carbono, al ser
absorbido por las plantas o algas durante la fotosíntesis para liberar oxígeno. Su máxima emisión
en el hemisferio norte ocurre en el mes de Mayo, cuando se dan los brotes de las hojas de los
vegetales, y de ahí va disminuyendo hasta el mes de Octubre cuando las hojas alcanzan su mayor
capacidad fotosintética.
Metano (CH4)
El metano es un gas, que se produce en los suelos que se encuentran saturados de agua, su
emisión ocurre durante la descomposición de la materia orgánica por los microorganismos en
ausencia de oxígeno. También se producen grandes concentraciones de metano en los
humedales que contienen materia orgánica acumulada en el suelo (Arah, et al. 2000. Se ha
encontrando que en los suelos de los trópicos y en los humedales su producción puede llegar ser
el 24% de la producción total anual de metano (Allen, et al. 2007, Kiene, 1991) (Figura 3).
Otra importante fuente de producción de metano son las vacas, las cuales lo emiten durante la
digestión anaerobia de su alimento. La cantidad de metano producido por el excremento o eructos
de las vacas, contamina 4 veces más que un auto. Esta producción corresponde al 25% del
metano producido a nivel mundial, también las ovejas y de las termitas emiten metano durante sus
procesos biológicos.
Otras emisiones del metano provienen de los rellenos sanitarios, de los arrozales y de las
filtraciones de gas natural de los oleoductos. El 70% de las emisiones de metano provienen de las
actividades humanas
Figura 3. Emisiones de metano del suelo en humedales (Kiene, R.P. 1991)
La importancia del metano en la atmósfera radica en que una molécula atrapa 30 veces más calor
que una molécula de CO2, contribuyendo en 20% al Calentamiento Global (Alberto, et al. 2000). El
efecto del calentamiento por la radiación infrarroja del metano ha sufrido un incremento de 0.7
ppm (reportado antes de la revolución industrial) a 1.7 ppm (concentración reportada en 1988).
Óxido nitroso (N2O)
El óxido nitroso es un gas que se produce durante los procesos de desnitrificación. La
desnitrificación es el proceso de reducción de nitrato (NO3-) a nitrito (NO2-) y a compuestos de
nitrógeno gaseoso (N2O o N2) en ausencia de oxígeno y con la obtención de energía libre (Figura
4) (Van Spanning, et al. 2005).El aumento de las emisiones de óxido nitroso se debe al aumento de uso de fertilizantes con altas
concentraciones de nitrógeno, como sales de amonio (Friedel, et al 1999 y 2000) y a la
acumulación de amonio en el agua residuales proveniente de los detergentes no biodegradables.
). El riego con agua residual con altas concentraciones de amonio, disminuye la capacidad de las
plantas para fijar nitrógeno atmosférico, y por lo tanto altera el Ciclo del Nitrógeno (Sharma, et al.
2005).
Figura 4. Ciclo del Nitrógeno (Van Spanning, R.J.M et al. 2005)
El N2O es un importante gas con efecto invernadero (Rich, J. et al. 2004), que interviene en el
calentamiento global, teniendo un efecto invernadero de 200 a 300 veces más fuerte que la
producida por el dióxido de carbono. También participa en la formacón de ozono atmosférico.
Diversos estudios demuestran que es responsable del 5% del calentamiento global, pudiendo
llegar en un futuro hasta ser el ocasionar el 10% (Mosier, et al., 1998; Menyailo y
Krasnoshchekov, 2003; Takaya et al., 2003; Mora et al., 2007). En el caso de N2O se ha
incrementando su concentración en la atmósfera a razón de 0.6 a 0.9 ppbv por año y el tiempo de
vida media en la atmósfera es de 114 años.
Vapor de agua
El vapor de agua H2O contribuye con el 70% del efecto del calentamiento Global. Las moléculas
de agua funcionan distribuyendo el calor en la atmósfera, ya que atrapan el calor proveniente del
sol, lo distribuyen en la tierra y posteriormente lo expulsan al espacio.
El vapor de agua constituye parte del Ciclo hidrológico del agua en donde intervienen los procesos
de condensación, evaporación, precipitación y transpiración. Este gas es el único en que los
humanos no tenemos influencia de modificar sus concentraciones por nuestras actividades, pero
al ocurrir el Calentamiento Global puede aumentar la humedad, lo cual aumenta.
Bibliografía
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