Ozono: hacia el consenso
El próximo mes de mayo se cumplen cinco años Joe Farman, B. Gardiner y J. Desde que los Sres. Shanklin hicieron pública sus investigaciones en la prestigiosa revista “Nature”. Nosotros “ Elhuyar. En el número 8 de “Ciencia y Técnica”, es decir, en abril de 1987, publicamos por primera vez las noticias sobre ozono. Desde entonces y hasta que se cumplen tres años, el problema del ozono ha sido una fuente de noticias rica que puede ser una buena ocasión para explicar la evolución de este trastorno mental. Esta explicación se inicia en el citado artículo.
Si nos fijamos en el título de aquel artículo, que lleva por título “Disminuye el nivel de ozono”, podemos decir que actualmente está plenamente vigente, ya que desde entonces el “agujero” se ha incrementado.
A la espera de lo que dicen las investigaciones actuales, hay cuatro grandes hipótesis que tratan de explicar este fenómeno, las cosas han cambiado mucho. Estas investigaciones permitieron superar una hipótesis sobre las demás e incluso confirmar. Por tanto, hoy en día nadie pone que el foco del problema radica en las emisiones a la atmósfera de nuestra sociedad. También se conoce el tipo de sustancia que más contribuye al impacto de la capa de ozono, es decir, la familia de hidrocarburos clorofluoro (CFC). Esto no significa que no haya otras sustancias nocivas, sino que su índice de afección al ozono es menor. Por ejemplo, los óxidos de nitrógeno emitidos a partir de combustibles fósiles dañan el ozono, pero no al tamaño de los CFCs.
En este diagnóstico la mayoría de científicos e investigadores están de acuerdo, aunque todavía no se ha entendido toda la estructura del fenómeno.
Pero, ¿cuándo y dónde se produce el agujero de ozono?
Es bien conocido que hasta ahora la alarma se ha producido en el Polo Sur. Por tanto, esta será la ubicación geográfica de nuestro estudio.
A través de fenómenos naturales que no estudiaremos en estas páginas, los vientos en la estratosfera tienden a ir del ecuador a los polos. Por tanto, las sustancias que por esta razón se encuentran en la estratosfera, sean o no contaminantes, también se dirigen hacia los polos. Asimismo, la atmósfera polar se renueva en pocas ocasiones, por lo que la atmósfera polar se considera un laboratorio químico especial. Los científicos se han dado cuenta de esta situación, por lo que desde hace tiempo se iniciaron investigaciones en estos lugares. En concreto, los niveles de ozono se han medido desde 1957.
La unidad más utilizada y utilizada para medir la cantidad de ozono es la unidad dobson. Se define como:
“Si las moléculas de ozono situadas en un cilindro vertical con un pie de 1 cm 2 se ponen a una atmósfera a presión y a una temperatura de 20ºC, una unidad dobson representa una capa de ozono de 0,01 mm”.
Si medimos los niveles de ozono en los diferentes puntos de la Tierra, nos daremos cuenta de que éste es completamente variable, tanto geográficamente como en el tiempo. El nivel de ozono puede variar de 200 a 500 dobson, es decir, de 2 a 5 mm.
Volviendo al Polo Sur, se observó que las mediciones realizadas hasta el año 1980 cambiaban los niveles de ozono entre 280 y 350 doson, alcanzando cada año un mínimo en un periodo contraído. Esta época se producía en septiembre o octubre, cuando se produce el cambio de invierno a primavera.
Las mediciones realizadas a partir de 1980 generaron gravedad entre los científicos. Los niveles de ozono disminuían un 20% año tras año. El mínimo hasta la fecha se produjo en el año 1987, aproximadamente 110 dobsones. En 1989 el mínimo superó un valor similar. Queremos reiterar que estos mínimos se producen en las últimas semanas de septiembre y en las primeras semanas de octubre. Por lo tanto, lector, en este momento no hay agujeros en el Polo Sur.
El origen del problema se determinó en 1988. Aunque antes se sospechaban, hasta este año no se clarificó la cadena de reacción que se producía en la atmósfera.
El procedimiento de reacción en la estratosfera del Polo Sur, sin entrar en terminologías químicas precisas, es el siguiente:
“Cuando el nitrato de cloro (ClONO 2) presente en la atmósfera se asocia al ácido clorhídrico (HCl), se forman el ácido nítrico (HNO 3) y la molécula de cloro (Cl 2) y el ácido hipocloroso (HOCl). Cuando aparece el sol, tanto la molécula de cloro como el ácido hipocloroso se disocian formando Cl.”
El átomo de Cl es el que ataca al ozono según la siguiente fórmula:
A continuación, el ácido hipocloroso se deshace por acción de los rayos solares y el átomo de Cl liberado retoma la reacción (1).
Un átomo medio de cloro puede destruir 100.000 moléculas de ozono.
Las pocas reacciones mencionadas requieren condiciones climáticas muy especiales. Por un lado, en la estratosfera se necesita una temperatura inferior a -80ºC y, por otro, se necesitan rayos solares. Encontrar estas dos condiciones a la vez es muy difícil. Esto sólo ocurre en la pasada de invierno a primavera. Cuando suena el sol, calienta la estratosfera y hace imposible llevar a cabo las reacciones descritas anteriormente.
A pesar de que el átomo de cloro ha sido declarado principal culpable, en los últimos meses se ha detectado la presencia de otra sustancia más nociva, el bromo. No obstante, dado que la cantidad de cloro presente en la atmósfera es muy superior a la del bromo, colocaremos el cloro en la primera posición de la lista de agresores de ozono.
Una vez comprobada la responsabilidad de los elementos halogenados (Cl y B), fue fácil determinar las sustancias nocivas. Las sustancias emitidas a la atmósfera desde nuestras industrias que contienen elementos halogenados son sustancias de la familia CFC. Estas sustancias se denominan freones (con Cl) y halones (con Br) en el lenguaje de la calle.
En el siguiente esquema se puede observar el uso de CFCs en Europa:
La producción de CFCs ha crecido año tras año. Las sustancias más utilizadas son el CFC 11 y el CFC 12, pero no son las únicas que se pueden observar en el siguiente esquema:
La producción mundial de CFCs estimada en este momento es de 1,15 millones de toneladas y además se puede observar en el siguiente cuadro la mediana de cada sustancia:
Estas sustancias no suben rápidamente a la estratosfera cuando son emitidas a la atmósfera. La subida es muy lenta, es decir, se estima que se necesita entre 10 y 20 años. Según esto, las sustancias que ahora atacan el ozono son las emitidas en la década de 1960 a 1970. Teniendo en cuenta que la producción de CFCs ha crecido espectacularmente desde 1970 hasta la actualidad, se puede predecir un futuro muy grave. siglo. Es un buen momento para decir que la naturaleza no es nada lineal, es decir, aunque los datos aportados auguran un futuro negro, la naturaleza tiene mecanismos de defensa que no conocemos bien y, por tanto, cuando se hacen afirmaciones sobre el futuro hay que tener grandes incertidumbres.
Hasta ahora el problema ha aflorado especialmente en el Polo Sur, pero en los últimos años se han producido las primeras alarmas en el Polo Norte. Además, teniendo en cuenta que la mayor parte de la producción mundial se realiza en el hemisferio norte, parece que puede haber motivos de preocupación. Pero, ¿por qué en el Polo Norte no se ha dado una situación tan grave como en el Polo Sur?
Para responder a esta pregunta es necesario analizar las condiciones climáticas de ambos lugares. El Polo Sur está rodeado de agua, por lo que esta agua mantiene prácticamente aislada su atmósfera. Por el contrario, al estar el Polo Norte rodeado de continentes, el cambio de aire es más frecuente. Sin embargo, la aparición de los primeros síntomas ha hecho que los estados industrializados se encuentren en un estado de relativa gravedad, muy cerca del Polo Norte.
Cuando el ozono está en la estratosfera, tiene efectos muy buenos para la vida, ya que no dejan pasar los rayos ultravioleta. Pero cuando se produce por contaminación en las calles de nuestros pueblos, puede ser muy perjudicial para nuestra salud. La presencia de los Estados más industrializados en el hemisferio norte hace que la cantidad de ozono procedente de la vía de la contaminación no sea despreciable. Este ozono se va acumulando en la troposfera (es decir, entre los 10 km de altura del suelo) y hace unos meses se ha descubierto que este ozono también impide los rayos ultravioleta. ¡Menuda suerte! Esto no es más que una sorpresa que puede ofrecer la naturaleza.
En el título de este artículo se ha utilizado la frase “en vía de acuerdo”, ya que existe un tema de consenso. Las mayores discrepancias todavía se producen en la resolución de este problema. Está claro que si la producción de sustancias nocivas se cortase por completo, el problema del ozono estaría en vías de solución, pero estas son sólo palabras bonitas. ¿Cuántas personas en paro? ¿Cómo sustituir algunos productos imprescindibles en nuestra sociedad? ¿cómo orientar las planificaciones económicas de algunos países en desarrollo?
Algunas de las preguntas que delimitan o condicionan la solución son:
En una reunión internacional celebrada en Montreal en 1987, se tomó la primera decisión para solucionar el problema. En el mismo se aprobó:
“2000. Para el año 2004, la producción mundial de sustancias CFC deberá reducirse a la mitad de la de 1986.”
Pero ese mismo año los niveles bajos de ozono alcanzados en el Polo Sur demostraron que esa decisión no era suficiente. Posteriormente, en las reuniones internacionales de Helsinki y Londres se han tomado decisiones más severas, dejando la aprobación de estas decisiones a cada nación.
En general, las naciones avanzadas o desarrolladas tienen más posibilidades de interrumpir o sustituir la producción que las naciones en desarrollo. Productos sustitutivos, si existen en el mercado. Algunas de ellas pertenecen a la familia de las sustancias CFC y aunque no dañan el ozono, al no conocer bien sus propiedades se ven con gran desconfianza.
“… la disminución del ozono aumentaría la cantidad de rayos ultravioleta que emiten en la Tierra y, por tanto, además del cáncer de piel antes mencionado, la muerte de plantas y animales, mutaciones, alteración de la atmósfera, etc. un largo etcétera” Así finalizábamos nuestro artículo. Esta afirmación sigue siendo válida en la actualidad.
Las pruebas realizadas en laboratorio, al menos a pequeña escala, han demostrado en la práctica el efecto teórico que tendría el aumento del nivel de rayos ultravioleta. Además, las sustancias CFC, al igual que los óxidos de carbono, contribuyen al efecto invernadero. Por lo tanto, el lector deberá empezar a tomar decisiones de datos.
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