Contaminación atmosférica, un análisis desde la Química

La contaminación atmosférica hace referencia a la alteración de la atmósfera terrestre por la adición de

gases, o partículas sólidas o líquidas en suspensión en proporciones distintas a las naturales.

El nombre de contaminación atmosférica se aplica por lo general a las alteraciones que tienen efectos

perjudiciales sobre la salud de los seres vivos y los elementos materiales, y no a otras alteraciones

inocuas. Los principales mecanismos de contaminación atmosférica son los procesos industriales que implican combustión, tanto en industrias como en automóviles y

calefacciones residenciales, que generan dióxido y monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno y azufre,

entre otros contaminantes. Igualmente, algunas industrias emiten gases nocivos en sus procesos

productivos, como cloro o hidrocarburos .

Resulta muy útil diferenciar los contaminantes en dos grandes grupos con el criterio de si han sido emitidos desde fuentes conocidas o se han formado en la atmósfera. Así tenemos:- Contaminantes primarios: Aquellos procedentes directamente de las fuentes de emisión - Contaminantes secundarios: Aquellos originados en el aire por interacción entre dos o más contaminantes primarios, o por sus reacciones con los constituyentes normales de la atmósfera

Algunos de los principales contaminantes atmosféricos son substancias que se encuentran de forma natural en la atmósfera. Los consideramos contaminantes cuando sus concentraciones son notablemente más elevadas que en la situación normal. Así se observa en la siguiente tabla en la que se comparan los niveles de concentración entre aire limpio y aire contaminado

Componentes Aire limpio Aire contaminado

SO2 0.001-0.01 ppm 0.02-2 ppm

CO2 310-330 ppm 350-700 ppm

CO <1 ppm  5-200 ppm

NOx 0.001-0.01 ppm 0.01-0.5 ppm

Hidrocarburos 1 ppm 1-20 ppm

Partículas 10-20 m g/m3 70-700 m g/m3

Los contaminantes atmosféricos son tan numerosos que resulta difícil agruparlos para su estudio, pero los más significativos son los que se detallan a continuación:

Dióxido de carbono Acción contaminante: Dada su presencia natural en la atmósfera y su falta de toxicidad, no deberíamos considerarlo una substancia que contamina, pero se dan dos circunstancias que lo hacen un contaminante de gran importancia en la actualidad: es un gas que produce un importante efecto de atrapamiento del calor, el llamado efecto invernadero; y su concentración está aumentando en los últimos decenios por la quema de los combustibles fósiles y de grandes extensiones de bosques

Emisión de dióxido de carbono, por país, en millones de toneladas.

Monóxido de carbono

La actividad humana lo genera en grandes cantidades siendo, después del CO2, el contaminante emitido en mayor cantidad a la atmósfera por causas no naturales. Procede, principalmente, de la combustión incompleta de la gasolina y el gasoil en los motores de los vehículos.

Concentración global de monóxido de carbono

Dióxido de azufre (SO2):más de la mitad del que llega a la atmósfera es emitido por actividades humanas, sobre todo por la combustión de carbón y petróleo y por la metalurgia. Otra fuente muy importante es la oxidación del H2S. Y, en la naturaleza, es emitido en la actividad volcánica. En algunas áreas industrializadas hasta el 90% del emitido a la atmósfera procede de las actividades humanas, aunque en los últimos años está disminuyendo su emisión en muchos lugares gracias a las medidas adoptadas

Trióxido de azufre (SO3) , es un contaminante secundario que se forma cuando el SO2 reacciona con el oxígeno en la atmósfera. Posteriormente este gas reacciona con el agua formando ácido sulfúrico con lo que contribuye de forma muy importante a la lluvia ácida y produce daños importantes en la salud, la reproducción de peces y anfibios, la corrosión de metales y la destrucción de monumentos y construcciones de piedra, como veremos más adelante.

Óxidos de Nitrógeno: incluyen el oxido nítrico (NO), el dióxido de nitrógeno (NO2) y el oxido nitroso (N2O).El NO y el NO2 suelen considerar en conjunto con la denominación de NOx .Son contaminantes primarios de mucha trascendencia en los problemas de contaminación. El emitido en más cantidad es el NO, pero sufre una rápida oxidación a NO2, siendo este el que predomina en la atmósfera. NOx tiene una vida corta y se oxida rápidamente a NO3- en forma de aerosol o a HNO3 (ácido nítrico). Tiene una gran trascendencia en la formación del smog fotoquímico, del nitrato de peroxiacetilo (PAN) e influye en las reacciones de formación y destrucción del ozono, tanto troposférico como estratosférico, así como en el fenómeno de la lluvia ácida. En concentraciones altas produce daños a la salud y a las plantas y corroe tejidos y materiales diversos. Las actividades humanas que los producen son, principalmente, las combustiones realizadas a altas temperaturas.Procede fundamentalmente de emisiones naturales (procesos microbiológicos en el suelo y en los océanos) y menos de actividades agrícolas y ganaderas (alrededor del 10% del total).

Propuestas alternativas para reducir la emisión de estos contaminantes atmosféricos

Los Biocombustibles

Usan la biomasa vegetal sirviendo de fuente de energía renovable para los motores empleados. Su uso genera una menor contaminación ambiental y son una alternativa viable al agotamiento ya sensible de energías fósiles, como el gas y el petróleo, donde ya se observa incremento en sus precios. Es importante destacar que los biocombustibles son una alternativa más en vistas a buscar fuentes de energías sustitutivas, que sirvan de transición hacia una nueva tecnología (ej. Hidrógeno).

El biodiesel es el combustible renovable que tiene el mayor potencial de desarrollo en el país. Se puede usar puro o mezclado con gasoil en cualquier proporción, en cualquier motor diesel. De hecho, en el año 1900, Rudolf Diesel utilizó aceite de maní en el primer motor diesel. Actualmente el biodiesel se usa en varios países en mezclas con porcentajes diversos. El biodiesel se obtiene a partir de aceites vegetales y/o grasas animales –ej. colza, girasol, palma, soja, sebo, etc.-, permitiendo al campo y la industria aceitera otra posibilidad de comercialización y de diversificación de la producción.El bioetanol puede sustituir a la nafta como ya se hace en Brasil con el alcohol de caña, o el de maíz en los Estados Unidos. Permite sustituir los aditivos que se emplean actualmente y que generan contaminación ambiental.El biogás resulta de la fermentación de los desechos orgánicos. Es importante destacar que este combustible es una alternativa más en la matriz energética del país.La Argentina posee ventajas comparativas para el desarrollo de un mercado de biodiesel y bioetanol: un complejo oleaginoso eficiente y altamente tecnificado, una producción de metanol y etanol creciente, y un mercado de nafta y gasoil con volúmenes significativos. Cabe destacar la existencia de un Proyecto de Ley en el Honorable Senado de la Nación, que ayudaría de forma significativa al desarrollo sustentable de los Biocombustibles en Argentina.

Hidrógeno, ¿alternativa a los

combustibles fósiles?

El hidrógeno se está convirtiendo en una alternativa a los combustibles fósiles, sobre todo en los automóviles, de ahí que cada vez más se le conozca en los medios de comunicación como “la economía delhidrógeno”. Sin embargo, a pesar de las bondades que sin duda tiene,Presenta inconvenientes, lo que limita su uso masivo. Unaalternativa al uso del vector energético del hidrógeno podría ser el uso del metanol como vector energético. El metanol no tiene los graves problemas de seguridad que tiene el hidrógeno y su uso en automoción no implicaríamodificaciones sustanciales, tanto en los vehículos como en la estacionesde servicio y red de distribución de los combustibles actuales.

• El hidrógeno se puede obtener del agua, que es un recurso muy abundante y se encuentra distribuido a lo largo de todo el planeta, lo que hace que se deslocalicen las fuentes de energía, al contrario de lo que ocurre actualmente, en el que sólo unos pocos países tienen los recursos. Esto daría lugar a que el uso del hidrógeno permitiera que determinadas zonas geográficas pudieran tener sus propios recursos energéticos,dando lugar a un reparto más equitativo de la riqueza.Numerosos autores apuestan por un cambio radical en la estructura energética mundial, pasando de una economía basada en los combustibles fósiles, a una basada en el hidrógeno. Países como Islandia, Canadá, Japón, Estados Unidos o Alemania están invirtiendo en I+D en toda la línea delhidrógeno (producción, almacenamiento, transporte y uso), por otro lado la industria automovilística al completo está realizando un esfuerzo importante en el desarrollo de vehículos

que usen combustibles alternativos.Sin embargo, el hidrógeno tiene puntosdébiles.El H2 no se encuentra libre de forma accesibleen la naturaleza. Su alta reactividad haceque se oxide rápidamente formando

compuestosmás estables. Por ello, no puede serconsiderado como una fuente de energíaprimaria dado que para ser usado, antesdebe ser liberado, o sintetizado.

Uno de los mayores problemas técnicos que plantea la utilización del hidrogeno es su almacenamiento. Debido a su baja densidad energética, es muy complicado almacenar en un volumen razonable y sobre todo a bajo coste una cantidad de energía medianamente aceptable. Por ello, uno de los caballos de batalla de la economía del hidrógeno es el desarrollo de sistemas de almacenamiento con costes aceptables

Los avances en el campo científico y el acelerado desarrollo tecnológico que tuvieronlugar durante los dos últimos siglos permitieron una prosperidad jamás imaginada en la historia de la humanidad. Sin embargo, el desarrollo en sus diversas formas no tuvo la misma dimensión en todos los países del mundo, fenómeno que contribuyó a incrementar los desequilibrios regionales. Observando los índices de consumo energético es posible advertir que las mayores cifras corresponden a los países más desarrollados del mundo, tanto económica como socio-culturalmente.

Las investigaciones de la ciencia tuvieron como producto una serie de artefactos quemejoraron notablemente la calidad de vida de la sociedad ya que fueron permitiéndole resolver sus problemas y satisfacer sus necesidades de manera cada vez más sencilla. Pero, como estos artefactos funcionan con electricidad, surgió una nueva necesidad que antes no se tenía: una gran cantidad de energía eléctrica que permita que los artefactos funcionen. En la actualidad, la demanda energética aumenta de manera incesante mientras que los combustibles más utilizados, el petróleo, el gas y el carbón, se agotan.

A pesar de lo fructífera que pueda ser la exploración de espacios posiblemente ricos en combustibles fósiles y lo mucho que se pueda reducir el consumo energético mediante la aplicación de tecnologías altamente avanzadas, el aumento del precio del crudo no podrá detenerse y el agotamiento de los combustibles fósiles no se postergará eternamente. El gran desafío que deberá enfrentar el mundo es hallar fuentes de energía que permitan mantener en pie la compleja maquinariaque lo sostiene. El actual modelo energético ha provocado conflictos en todos los campos. Desde el punto de vista ambiental, la necesidad de aprovisionarse de energía impulsó el mal uso de los recursos naturales y su explotación indiscriminada, lo cual determinó desequilibrios naturales, contaminación ambiental y promovió al cambio climático ya que por la quema de combustibles fósiles se libera una gran cantidad de dióxido de carbono a la atmósfera. Desde el punto de vista político, el mundo ha sidosacudido por numerosos conflictos que tuvieron su origen en el control de los recursos energéticos por parte de algunos países y la necesidad de adquirirlos, de otros

La búsqueda de una energía alternativa

Entre las alternativas para responder a la demanda energética, se suelen considerar la energía solar, la eólica, lahidroeléctrica y la energía de la biomasa, pero también la energía nuclear debe ser vista como una alternativa posible. Todas y cada una de ellas tienen sus ventajas y sus desventajas, las

cuales pueden aumentar o disminuir en función de la racionalidad de la explotación que se haga. A la hora de efectuar la elección, es necesario tener en cuenta que algunas alternativas requieren condiciones climáticas muy particulares y, por eso, quedan limitadas sólo a pocas regiones del planeta mientras que otras requieren un grado tan elevado de desarrollo tecnológico y en la formación de los científicos que solo pueden ser aplicadas en países desarrollados. La constante puja entre los defensores de los distintos modelos energéticos a seguir se expresa en las contradicciones presentes en la información disponible al respecto.

La energía eólica también representa en la actualidad menos del 1% de la producciónmundial pero es la alternativa que se está expandiendo a mayor velocidad. La razón es que las turbinas que emplea tienen un costo bajo y para su funcionamiento requieren viento, un fenómeno atmosférico generado por el movimiento de masas de aire debido a la presencia de ciclones y anticiclones con diferencias de presión y temperatura que tienden a equilibrarse. Este tipo de energía parece ser una alternativa realmente viable para los países con mucho viento pero un sueño imposible para los que no lo tienen. Otra desventaja de la energía eólica es que altera el paisaje natural, lo cual en un país turístico podría llegar a tener consecuencias no muy felices.

Con respecto a la energía solar, podemos plantear que el rendimiento no es suficientemente elevado como para proveer a una ciudad completa de electricidad porque la superficie necesaria para la colocación de los paneles significaría una pérdida de superficie aprovechable para las actividades agropecuarias necesarias para la satisfacción de una necesidad tan básica como la alimentación. Además, el costo de los paneles, dada su alta tecnología, es excesivamente elevado. Un kilowatt-hora de energía solar cuesta casi cuatro veces lo que cuesta esa misma cantidad de energía producida por un reactor nuclear.Con esto, la energía solar sólo serviría para satisfacer muy pequeñas demandas a un costo muy elevado.

Las represas hidroeléctricas generan energía eléctrica a partir de turbinas impulsadas por una corriente de agua. Entre las ventajas que presenta se incluye su alto rendimiento y su contribución a la protección atmosférica y al control de inundaciones. Además, el costo de operación y mantenimiento de una represa es bajo y su vida útil, extensa. Sin embargo, al trasladarse esta técnica de producción a un sistema de escala, como el que se necesitaría para aprovisionar grandes ciudades, el costo y los riesgos aumentan. Para la construcción de los embalses se inundan extensas regiones destruyéndose ambientes naturales que constituyen el hábitat de valiosa vida silvestre, obligando a los pobladores de la región al desplazamiento y disminuyendo la fertilidad natural de los suelos situados aguas abajo de la represa. Por otra parte, la irregularidad de las lluvias es un factor limitante para esta fuente. Un país, para ser desarrollado, debe independizar su disponibilidad energética de los fenómenos meteorológicos.

La energía nuclear es una alternativa ventajosa en todo sentido ya que es limpia, segura y rentable, siempre y cuando esté siendo bien empleada. Como aseguran los expertos, “un kilogramo de uranio que hoy cuesta 100 dólares, genera exactamente la misma energía que 100 barriles de petróleo que, a precios actuales, tienen un costo de alrededor de 7.200 dólares”. A esto hay que sumar la posibilidad de semienriquecer o enriquecer el uranio, mediante un proceso que lleva la concentración del isótopo 235 de un 0,7% hasta casi un 1% y un 3%, respectivamente, aumentando así el rendimiento y disminuyendo la masa de desechos radioactivos generados por la central. Además, la energía nuclear no libera gases tóxicos a la atmósfera. A pesar de eso, tiene mala prensa entre los ecologistas que argumentan que los residuos radioactivos son un riesgo, lo cual es indiscutiblemente cierto. . Sin embargo, los residuos pasan a ser un

problema menor si se los trata con responsabilidad.En un futuro, los reactores de fusión reemplazarán a los de fisión, entonces, la energíanuclear será indudablemente la mejor alternativa. La fusión proporcionará energía inagotable de bajo costo y no producirá desperdicios radioactivos de larga vida.

A modo de cierre…Se puede afirmar que la sociedad incorporó la energía a su vida, a tal punto que la mayor parte del tiempo la ignora, recordando cuánto la necesita sólo cuando no dispone de ella. Dada esta situación, el problema energético queda en manos de los científicos y técnicos que investigan las posibles soluciones e idean el modelo energético para enfrentarlo. La racionalización del consumo y los programas a largo plazo son los principales puntos que deben estar incluidos en el modelo a seguir.En cuanto a las alternativas energéticas, la energía solar, la eólica, la hidráulica y la de la biomasa tienen un techo que limita la producción, característica que no presenta la energía nuclear. Los accidentes nucleares y los residuos radioactivos son manejables y, por lo tanto, no obstaculizan el avance de la energía nuclear sobre las demás alternativas. Por el momento, no se vislumbra otro camino para satisfacer la demanda energética mundial.