lovesouthernsocial.com

Saber què és, quins gasos impacten i quan s'ha de regenerar la capa d'ozó

Què és la capa d'ozó? Aquesta és una pregunta molt important per a qualsevol persona preocupada per la salut del planeta Terra i, en conseqüència, la nostra. Però per respondre-hi, primer cal entendre com funcionen alguns processos bàsics de l'atmosfera.

Un dels principals problemes ambientals associats a la química i la contaminació de l'aire és l'esgotament (o degradació) de la capa d'ozó. Segur que ja heu sentit a parlar d'aquest tema. La capa d'ozó, com el seu nom indica, és una capa de l'atmosfera terrestre que presenta altes concentracions d'ozó (O3). La concentració més gran es troba a l'estratosfera, a uns 20 a 25 km de distància de la superfície de la Terra. Aquestes concentracions assoleixen el seu màxim a les latituds altes (pols) i les més baixes es donen a les regions tropicals (tot i que la taxa de producció d'O3 és més alta als tròpics).

Com ja hem dit al nostre article "Ozó: dolent o bo?", aquest gas pot ser extremadament important i essencial per a la vida a la Terra, com a contaminant altament tòxic. Tot depèn de la capa atmosfèrica on es trobi. A la troposfera, és un dolent. A l'estratosfera, un bon noi. En aquest article parlarem de l'ozó estratosfèric, assenyalant les seves funcions, la seva importància, com s'ha degradat i com evitar que això continuï passant.

Rols

L'ozó estratosfèric (el bo) és l'encarregat de filtrar la radiació solar a algunes longituds d'ona (absorbeix tota la radiació ultraviolada B, anomenada UV-B i una part d'altres tipus de radiació) capaç de provocar certs tipus de càncer, sent un dels pitjors melanoma. També té la funció de mantenir la Terra calenta, evitant que tota la calor emesa a la superfície del planeta es dissipi.

Què és la capa d'ozó?

La capa d'ozó, com s'ha esmentat anteriorment, és una capa que concentra al voltant del 90% de les molècules d'O3. Aquesta capa és essencial per a la vida a la Terra, ja que protegeix tots els éssers vius filtrant la radiació solar ultraviolada de tipus B. L'ozó es comporta de manera diferent segons la seva altitud. El 1930, un físic anglès anomenat Sydnei Chapman va descriure els processos de producció i degradació de l'ozó estratosfèric basant-se en quatre passos: fotòlisi de l'oxigen; producció d'ozó; consum d'ozó I; consum d'ozó II.

1. Fotòlisi d'oxigen

La radiació solar colpeja una molècula d'O2, separant els seus dos àtoms. És a dir, amb aquest primer pas s'obtenen dos àtoms d'oxigen lliures (O) com a producte.

2. Producció d'ozó

En aquest pas, cadascun dels oxigens lliures (O) produïts en la fotòlisi reacciona amb una molècula d'O2, obtenint molècules d'ozó (O3) com a producte. Aquesta reacció té lloc amb l'ajuda d'un àtom o molècula de catalitzador, una substància que permet que la reacció es produeixi més ràpidament, però sense actuar activament i sense unir-se als reactius (O i O2) ni al producte (O3).

Els passos 3 i 4 demostren com l'ozó es pot degradar de diferents maneres:

3. Consum d'ozó I

L'ozó format en l'etapa de producció es torna a degradar en una molècula d'O i una molècula d'O2 per l'acció de la radiació solar (quan hi ha longituds d'ona que oscil·len entre els 400 nanòmetres i els 600 nanòmetres).

4. Consum d'ozó II

Una altra manera de degradar l'ozó (O3) és mitjançant la reacció amb àtoms d'oxigen lliure (O). D'aquesta manera, tots aquests àtoms d'oxigen es recombinaran, generant dues molècules d'oxigen (O2) com a producte.

Però llavors, si es produeix i es degrada ozó, què manté la capa d'ozó? Per respondre a aquesta pregunta, hem de tenir en compte dos factors importants: la velocitat de producció/destrucció de molècules (velocitat a la qual es produeixen i destrueixen) i la seva vida mitjana (temps necessari per reduir la concentració de qualsevol compost a la meitat de la seva vida inicial). concentració).

Pel que fa a la velocitat de producció/destrucció de molècules, es va trobar que els passos 1 i 4 són més lents que els passos 2 i 3 del procés. Tanmateix, com que tot comença en l'etapa de la fotòlisi de l'oxigen (pas 1), podem dir que d'això depèn la concentració d'ozó a generar. Així doncs, s'explica per què la concentració d'O3 disminueix a altituds superiors als 25 km i a cotes inferiors; a altituds superiors a 25 km, la concentració d'O2 disminueix. A les capes atmosfèriques inferiors predominen les longituds d'ona més llargues, que tenen menys energia per trencar les molècules d'oxigen, reduint la seva velocitat de fotòlisi.

Malgrat el gran descobriment d'aquests passos, si tinguéssim en compte només aquests processos de destrucció, obtindríem valors de concentració d'O3 el doble dels observats a la realitat. Això no passa perquè, a més dels passos mostrats, també hi ha cicles no naturals d'esgotament de la capa d'ozó, causats per substàncies que esgoten l'ozó (ODS): productes com l'haló, el tetraclorur de carboni (CTC), els hidroclorofluorocarburs (HCFC), els clorofluorocarburs (CFC). ) i bromur de metil (CH3Br). Quan són alliberats a l'atmosfera, es desplacen a l'estratosfera, on es descomponen per la radiació UV, alliberant àtoms de clor lliure, que al seu torn trenquen l'enllaç d'ozó, formant monòxid de clor i oxigen gasós. El monòxid de clor format tornarà a reaccionar amb els àtoms d'oxigen lliures, formant més àtoms de clor, que reaccionaran amb l'oxigen, etc. S'estima que cada àtom de clor pot descompondre unes 100.000 molècules d'ozó a l'estratosfera i té una vida útil de 75 anys, però ja hi ha hagut prou descàrrega per reaccionar durant gairebé 100 anys amb l'ozó. A més de les reaccions amb òxids d'hidrogen (HOx) i òxids de nitrogen (NOx), que també reaccionen amb l'O3 estratosfèric, destruint-lo, contribuint a la degradació de la capa d'ozó.

El gràfic següent mostra l'historial del consum de SAO al Brasil:

On són les substàncies que esgoten la capa d'ozó i com evitar-les?

CFC

Els clorofluorocarburs són compostos sintetitzats formats per clor, fluor i carboni, que s'han aplicat àmpliament en diversos processos; els principals s'enumeren a continuació:

• CFC-11: utilitzat en la fabricació d'escumes de poliuretà com a agent expansiu, en aerosols i medicaments com a propulsor, en refrigeració domèstica, comercial i industrial com a fluid;
• CFC-12: aplicat en tots els processos en què s'ha utilitzat CFC-11 i també barrejat amb òxid d'etilè com a esterilitzador;
• CFC-113: utilitzat en elements electrònics de precisió, com ara dissolvents de neteja;
• CFC-114: utilitzat en aerosols i medicaments com a propulsor;
• CFC-115: utilitzat com a fluid en refrigeració comercial.

S'estima que aquests compostos són unes 15 mil vegades més nocius per a la capa d'ozó que el CO2 (diòxid de carboni).

L'any 1985 es va ratificar la Convenció de Viena per a la protecció de la capa d'ozó a 28 països. Amb promeses de cooperació en investigació, seguiment i producció de CFC, la convenció va presentar la idea d'enfrontar-se a un problema ambiental a nivell mundial abans que els seus efectes es fessin sentir o evidenciar científicament. Per aquest motiu, la Convenció de Viena es considera un dels grans exemples d'aplicació del principi de precaució en les grans negociacions internacionals.

L'any 1987, un grup de 150 científics de quatre països van anar a l'Antàrtida i van confirmar que la concentració de monòxid de clor era unes cent vegades més alta en aquella regió que en qualsevol altre lloc del planeta. Aleshores, el 16 de setembre del mateix any, el Protocol de Mont-real va establir la necessitat de la prohibició gradual dels CFC i la seva substitució per gasos no perjudicials per a la capa d'ozó. Gràcies a aquest protocol, el 16 de setembre es considera el Dia Mundial de la Protecció de la Capa d'Ozó.

La Convenció de Viena per a la Protecció de la Capa d'Ozó i el Protocol de Mont-real van ser ratificats al Brasil el 19 de març de 1990, promulgats al país el 6 de juny del mateix any, pel Decret núm. 99.280.

Al Brasil, l'ús de CFC es va suspendre completament el 2010, tal com es mostra al gràfic següent:

HCFC

Els hidroclorofluorocarburs són substàncies artificials importades pel Brasil, inicialment, en petites quantitats. No obstant això, a causa de la prohibició dels CFC, l'ús va en augment. Les principals aplicacions són:

sector manufacturer

• HCFC-22: aire condicionat i refrigeració d'escuma;
• HCFC-123: extintors;
• HCFC-141b: escumes, dissolvents i aerosols;
• HCFC-142b: escumes.

Sector de serveis

• HCFC-22: aire condicionat refrigeració;
• HCFC-123: màquines de refrigeració (refrigeradors);
• HCFC-141b: neteja de circuits elèctrics;
• Mescles d'HCFC: refrigeradors d'aire condicionat.

Segons el Ministeri de Medi Ambient (MMA), s'estima que l'any 2040 s'eliminarà el consum d'HCFC al Brasil. El gràfic següent mostra l'evolució en l'ús d'HCFC:

bromur de metil

És un compost orgànic halogenat que, a pressió, és un gas liquat, que pot tenir origen natural o sintètic. El bromur de metil és immensament tòxic i letal per als éssers vius. Va ser molt utilitzat en l'agricultura i en la protecció de mercaderies emmagatzemades i per a la desinfecció de magatzems i molins.

El Brasil ja tenia les seves importacions de bromur de metil congelades des de mitjans de la dècada de 1990. El 2005, el país va reduir el 30% de les importacions.

La taula següent mostra el calendari estipulat pel Brasil per a l'eliminació de l'ús de bromur de metil:

Segons la MMA, l'ús de bromur de metil només està autoritzat per als tractaments de quarantena i previ a l'enviament reservats a importacions i exportacions.

A continuació, el gràfic mostra l'historial del consum de bromur de metil al Brasil:

Halons

La substància halon és produïda artificialment i importada pel Brasil. Està format per brom, clor o fluor i carboni. Aquesta substància s'ha utilitzat àmpliament en extintors per a tot tipus d'incendis. Segons el Protocol de Mont-real, l'any 2002 es permetria la importació d'halons referida a la importació mitjana brasilera entre 1995 i 1997, reduint-se el 50% el 2005 i, el 2010, la importació estaria totalment prohibida. Tanmateix, la Resolució Conama núm. 267, de 14 de desembre de 2000, va anar més enllà, prohibint la importació de nous halons a partir de l'any 2001, permetent la importació només d'halons regenerats, ja que no formen part del calendari d'eliminació del protocol.

L'haló-1211 i l'haló-1301 s'utilitzen principalment en l'eliminació d'incendis marins, en la navegació aèria, en petroliers i plataformes d'extracció de petroli, en col·leccions culturals i artístiques i en centrals de generació d'energia elèctrica i nuclear, a més del seu ús. . En aquests casos, es permet l'ús per la seva eficàcia en l'extinció de punts d'incendi sense deixar residus i sense danyar els sistemes.

Segons el gràfic següent, Brasil ja ha eliminat el consum d'halons.

clor

El clor s'emet a l'atmosfera de manera antròpica (a través de l'activitat humana), principalment mitjançant l'ús de CFC (clorofluorocarburs), que ja hem vist anteriorment. Són compostos sintètics gasosos, molt utilitzats en la fabricació d'aerosols i en frigorífics i congeladors més antics.

Òxids de nitrogen

Algunes fonts emissores naturals són les transformacions microbianes i les descàrregues elèctriques a l'atmosfera (llamps). També són generats per fonts antropogèniques. La principal és la combustió de combustibles fòssils a altes temperatures. Per aquest motiu, l'emissió d'aquests gasos es produeix a la troposfera, que és la capa de l'atmosfera on vivim, però es transporten fàcilment a l'estratosfera a través del mecanisme de convecció, i després poden arribar a la capa d'ozó degradant-la.

Un dels mètodes per evitar les emissions de NO i NO2 és l'ús de catalitzadors. Els catalitzadors de les indústries i de l'automòbil tenen la funció d'accelerar les reaccions químiques que transformen els contaminants en productes menys nocius per a la salut humana i el medi ambient, abans de ser alliberats a l'atmosfera.

òxids d'hidrogen

La principal font d'HOx a l'estratosfera és la formació d'OH a partir de la fotòlisi de l'ozó, que produeix àtoms d'oxigen excitats, que reaccionen amb els vapors d'aigua.

Forat d'ozó

Imatge: NASA

L'any 1985 es va descobrir que hi havia una reducció important d'aproximadament el 50% de l'ozó estratosfèric entre setembre i novembre, que correspon al període de primavera a l'hemisferi sud. La responsabilitat es va atribuir a l'acció del clor dels CFC. Diversos estudis van indicar que el procés s'havia desenvolupat des del 1979.

L'únic forat de la capa d'ozó es troba sobre l'Antàrtida; en altres llocs, el que va passar va ser l'esgotament lent i gradual de la capa d'ozó.

No obstant això, hi ha una gran tendència actual de revertir els danys a la capa d'ozó, a causa de les mesures adoptades en el Protocol de Mont-real, segons informa el Programa de les Nacions Unides per al Desenvolupament (PNUD). L'expectativa és que, cap al 2050, la capa es recuperi als nivells anteriors al 1980.

Curiositat: per què només al pol sud?

L'explicació del forat que només es produeix a l'Antàrtida es pot donar per les condicions especials del pol sud, com ara les baixes temperatures i els sistemes de circulació atmosfèrica aïllada.

A causa dels corrents de convecció, les masses d'aire circulen ininterrompudament, però a l'Antàrtida, a causa del seu hivern extremadament sever, no es produeix la circulació de l'aire, produint cercles de convecció restringits a la zona, que s'anomenen vòrtex o vòrtex polar.

Vegeu també aquest breu vídeo produït per l'Institut Nacional d'Investigació Espacial (Inpe) sobre la degradació de la capa d'ozó per CFC: