EFECTO
EFECTO
INVERNADER
INVERNADER
O
O
EPS: “CUANTIFICACIÓN DE LAS EMISIONES DE
EPS: “CUANTIFICACIÓN DE LAS EMISIONES DE
GASES DE EFECTO INVERNADERO Y
GASES DE EFECTO INVERNADERO Y
DESARROLLO DEL PLAN DE MITIGACIÓN DE LA
DESARROLLO DEL PLAN DE MITIGACIÓN DE LA
FACULTAD DE INGENIERÍA, USAC”
FACULTAD DE INGENIERÍA, USAC”
Héctor Rolando Méndez Rossal Héctor Rolando Méndez Rossal
EFECTO INVERNADERO
Se denomina efecto invernadero al fenómeno por el cual
determinados gases, que son componentes de la atmósfera terrestre, retienen parte de la energía que la superficie planetaria emite por haber sido calentada por la radiación estelar . Este fenómeno evita que la energía recibida constantemente vuelva inmediatamente al espacio, produciendo a escala planetaria un efecto similar al observado en un invernadero. En el sistema solar , los planetas que presentan efecto invernadero son Venus, la Tierra y Marte.
El efecto invernadero es un fenómeno atmosfrico natural que permite
mantener la temperatura del planeta, al retener parte de la energía proveniente del Sol.
1.1. Funcionamiento del efecto invernadero
• Etapa 1: El vapor de agua, el dió!ido de carbono "#$%& y el gas metano forman
una capa natural en la atmósfera terrestre que retiene parte de la energía proveniente del Sol. El uso de combustibles fósiles y la deforestación ha
provocado el aumento de las concentraciones de #$% y metano, adem's de
otros gases, como el ó!ido nitroso, que aumentan el efecto invernadero. (igura % Etapa ) del efecto invernadero
• Etapa 2: /a superficie de la Tierra es calentada por el Sol. 0ero sta no
absorbe toda la energía sino que refle1a parte de ella de vuelta hacia la atmósfera.
(igura 2 Etapa % del efecto invernadero
(uente* http*++.bbc.co.u-+spanish+especiales+clima+ghouse).shtml
• Etapa : 3lrededor del 456 de la energía solar que llega a la superficie de la
Tierra es devuelta al espacio. 0ero parte de la radiación infrarro1a es retenida por los gases que producen el efecto invernadero y vuelve a la superficie terrestre.
(igura 7 Etapa 2 del efecto invernadero
Etapa !: #omo resultado del efecto invernadero, la Tierra se mantiene lo
suficientemente caliente como para hacer posible la vida sobre el planeta. 8e no e!istir el fenómeno, las fluctuaciones clim'ticas serían intolerables. Sin embargo, una peque9a variación en el delicado balance de la temperatura global puede causar graves estragos.
(igura : Etapa 7 del efecto invernadero
(uente* http*++.bbc.co.u-+spanish+especiales+clima+ghouse).shtml
1.1.1. "alance ener#$tico de la Tierra
En la atmósfera el mantenimiento del equilibrio entre la recepción de la radiación solar y la emisión de radiación infrarro1a devuelve al espacio la misma energía que recibe del Sol. Esta acción de equilibrio se llama balance energtico de la Tierra y permite mantener la temperatura en un estrecho margen que
posibilita la vida
En un período suficientemente largo el sistema clim'tico debe estar en equilibrio, la radiación solar entrante en la atmósfera est' compensada por la radiación saliente. 0ues si la radiación entrante fuese mayor que la radiación saliente se produciría un calentamiento y lo contrario produciría un
enfriamiento. 0or tanto, en equilibrio, la cantidad de radiación solar entrante en la atmósfera debe ser igual a la radiación solar refle1ada saliente m's la radiación infrarro1a trmica saliente. Toda alteración de este balance de radiación, ya sea
por causas naturales u originado por el hombre, es un for;amiento y supone un cambio de clima y del tiempo asociado.
/os flu1os de energía entrante y saliente interaccionan en el sistema clim'tico ocasionando muchos fenómenos tanto en la atmósfera, como en el ocano o en la tierra. 3sí la radiación entrante solar se puede dispersar en la atmósfera o ser refle1ada por las nubes. /a superficie terrestre puede refle1ar o absorber la energía solar que le llega. /a energía solar de onda corta se transforma en la Tierra en calor. Esa energía no se disipa, se encuentra como calor sensible o calor latente, se puede almacenar durante alg<n tiempo, transportarse en varias formas, dando lugar a una gran variedad de tiempo y a fenómenos turbulentos en la atmósfera o en el ocano.
(inalmente vuelve a ser emitida a la atmósfera como energía radiante de onda larga. =n proceso importante del balance de calor es el efecto albedo, por el que algunos ob1etos refle1an m's energía solar que otros. /os ob1etos de colores claros, como las nubes o las superficies nevadas, refle1an m's energía, mientras que los ob1etos oscuros absorben m's energía solar que la que refle1an. $tro e1emplo de estos procesos es la energía solar que act<a en los ocanos, la mayor parte se consume en la evaporación del agua de mar, luego esta energía es
liberada en la atmósfera cuando el vapor de agua se condensa en lluvia.
/os diferentes gases y otros componentes de la atmósfera no absorben de igual forma los distintos tipos de radiaciones. 3lgunos gases, como el o!ígeno y el nitrógeno son transparentes a casi todas las radiaciones, mientras que otros como el vapor de agua, dió!ido de carbono, metano y ó!idos de nitrógeno son
transparentes a las radiaciones de corta longitud de onda "ultravioletas y visibles&, mientras que absorben las radiaciones largas "infrarro1as&. Esta diferencia es decisiva en la producción del efecto invernadero.
Fuente: http*++es.i-ipedia.org+i-i+Efectoinvernadero
1.1.2. Efecto invernadero natural
El tipo de radiación que emite un cuerpo depende de la temperatura a la que se encuentre. 3poy'ndose en este hecho físico las observaciones desde satlites de la radiación infrarro1a emitida por el planeta indican que la temperatura de la Tierra debería ser de unos ?)@A#. 3 esta temperatura se emiten unos %75 BCm?%,
que es 1usto la cantidad que equilibra la radiación solar absorbida.
/a realidad es que la temperatura media de la superficie de la Tierra es de ):A#, a la que corresponde una emisión de 2D5
B
Cm?%.
/os ):5 BCm?% dediferencia entre este valor y los %75 BCm?%realmente emitidos son los que son
atrapados por los gases con efecto invernadero y por las nubes. Esta energía es la responsable de los 22A# de diferencia.
/a radiación de un cuerpo a elevadas temperaturas est' formada por ondas de frecuencias altas. Este es el caso de la radiación procedente del sol y en una elevada proporción traspasa la atmósfera con facilidad. /a energía remitida hacia el e!terior, desde la Tierra, al proceder de un cuerpo mucho m's frío, est' en
forma de ondas de frecuencias m's ba1as, y es absorbida en parte por los gases con efecto invernadero.
a1o un cielo claro, alrededor del >5 al 456 del efecto invernadero es
producido por el vapor de agua. 8espus de l son importantes, por este orden, el dió!ido de carbono, el metano, o;ono y ó!idos de nitrógeno. Fo se citan los gases originados por la actividad humana que no afectan, lógicamente, al efecto
invernadero que hemos llamado natural.
El papel de las nubes "gotitas de agua suspendidas en la atmósfera& es doble. 0or una parte el efecto invernadero es mayor que en un cielo despe1ado, pero, por otra parte, refle1an la lu; que viene del sol. 8e media, para el con1unto de la Tierra, se calcula que su acción de calentamiento por efecto del aumento
invernadero supone unos 25 BCm?%
,
mientras que su acción de enfriamiento por elrefle1o de parte de la radiación es del orden de :5 BCm?%
,
lo que supone un efecto(igura 4 Radiaci%n emitida por la Tierra
(uente* http*++.tecnun.es+asignaturas+Ecologia+Giperte!to+)5#3tm)+2:2alEn.htm 1.1.. &a'e' de efecto invernadero
/a atmósfera de la Tierra est' compuesta de muchos gases. /os m's
abundantes son el nitrógeno y el o!ígeno. El resto, menos de una centsima parte, son gases llamados de invernadero. Fo los podemos ver ni oler, pero est'n allí. En peque9as concentraciones, los gases de invernadero son vitales para nuestra supervivencia.
3unque la atmósfera seca est' compuesta pr'cticamente por nitrógeno "4@,)6&, o!ígeno "%5,D6& y argón "5,D26& son gases muy minoritarios en su composición como el dió!ido de carbono "5,52:6* 2:5 ppm&, el o;ono y otros los que desarrollan la actividad radiactiva. 3dem's, la atmósfera contiene vapor de
agua ")6* )5.555 ppm& que tambin es un gas radiactivamente activo, siendo con diferencia el gas natural invernadero m's importante. El dió!ido de carbono ocupa el segundo lugar en importancia.
(igura @ &a'e' de efecto invernadero
(uente* =FE0? HIJ8 3rendal
Se denominan gases de efecto invernadero "HEJ& o gases de invernadero a los gases cuya presencia en la atmósfera contribuyen al efecto invernadero. /os m's importantes est'n presentes en la atmósfera de manera natural, aunque su concentración puede verse modificada por la actividad humana, pero tambin entran en este concepto algunos gases artificiales, producto de la industria. Esos gases contribuyen m's o menos de forma neta al efecto invernadero por la
estructura de sus molculas y, de forma sustancial, por la cantidad de molculas del gas presentes en la atmósfera.
/os denominados gases de efecto invernadero o gases invernadero, responsables del efecto descrito, son*
• Vapor de agua "G%$&, es un gas que se obtiene por evaporación o ebullición
invernadero debido a la absorción de los rayos infrarro1os. Es inodoro e incoloro y, a pesar de lo que pueda parecer, las nubes, vulgarmente llamado KvaporK, no son vapor de agua sino el resultado de min<sculas gotas de agua líquida o cristales de hielo.
• 8ió!ido de carbono "#$%&, anhídrido carbónico, es un gas cuyas molculas
est'n compuestas por dos 'tomos de o!ígeno y uno de carbono.
• Metano "#G7& El metano es el hidrocarburo alcano m's sencillo. #ada uno de
los 'tomos de hidrógeno est' unido al carbono por medio de un enlace covalente. Es una sustancia no polar que se presenta en forma de gas a temperaturas y presiones ordinarias. Es incoloro e inodoro y
apenas soluble en agua en su fase líquida.
• L!idos de nitrógeno "F$!& El trmino ó!idos de nitrógeno "F!$y& se aplica a
varios compuestos químicos binarios gaseosos formados por la combinación de o!ígeno y nitrógeno. El proceso de formación m's habitual de
estos compuestos inorg'nicoses la combustión a altas temperaturas, proceso en el cual habitualmente el aire es el comburente.
• $;ono "$2&, es una sustancia cuya molcula est' compuesta por tres 'tomos
de o!ígeno, formada al disociarse los % 'tomos que componen el gas de o!ígeno. #ada 'tomo de o!ígeno liberado se une a otra molcula de o!ígeno "$%&, formando molculas de o;ono.
• #lorofluorocarbonos "#(#& es cada uno de los derivados de los hidrocarburos
saturados obtenidos mediante la sustitución de 'tomos de hidrógeno por 'tomos de fl<or y+o cloro principalmente. 8ebido a su alta estabilidad fisicoquímica y su nula to!icidad, han sido muy usados como líquidos refrigerantes, agentes e!tintores y propelentes para aerosoles.
Si bien todos ellos "salvo los #(#& son naturales, en tanto que ya e!istían en la atmósfera antes de la aparición del hombre, desde la Ievolución Jndustrial y debido principalmente al uso intensivo de los combustibles fósiles en las
actividades industriales y el transporte, se han producido sensibles incrementos en las cantidades de ó!ido de nitrógeno y dió!ido de carbono emitidas a la atmósfera, con el agravante de que otras actividades humanas, como la deforestación, han limitado la capacidad regenerativa de la atmósfera para eliminar el dió!ido de carbono, principal responsable del efecto invernadero.
(igura D &a'e' de efecto invernadero en la atm%'fera
(uente* http*++.ecologismo.com+%55@+5@+))+gases?del?efecto?invernadero+
1.1.!. Cam(io clim)tico producido por lo' #a'e' de efecto invernadero
El cambio clim'tico est' cambiando el planeta y los humanos contribuimos diariamente a incrementarlo. En los )55 a9os <ltimos la temperatura media global del planeta ha aumentado 5,4 #, siendo desde )D4: el incremento de
temperatura por dcada de unos 5,): #. En lo que resta de siglo, seg<n el J0##, la temperatura media mundial aumentar' en %?2 #. Este aumento de temperatura supondr' para el planeta el mayor cambio clim'tico en los <ltimos )5.555 a9os y ser' difícil para las personas y los ecosistemas adaptarse a este cambio brusco. En el tiempo actual, los cambios de temperatura se est'n originando por los cambios en el dió!ido de carbono de la atmósfera. En los <ltimos )55 a9os, las
concentraciones atmosfricas de #$% han aumentado en un 256 debido a la
combustión antropognica de los combustibles fósiles. El aumento constante del #$% atmosfrico ha sido el responsable de la mayor parte del calentamiento. Este
calentamiento no puede ser e!plicado por causas naturales* las mediciones de los satlites no muestran variaciones de entidad en la energía procedente del Sol en los <ltimos 25 a9osN las tres grandes erupciones volc'nicas producidas en )D>2, )D@% y )DD) han generado aerosoles que refle1aban la energía solar, lo cual produ1o cortos periodos de enfriamiento.
El calentamiento atmosfrico actual es inevitable, estando producido por las emisiones de gases invernadero pasadas y actuales. ):5 a9os de industriali;ación y de emisiones han modificado el clima y continuar' repercutiendo en el mismo durante varios cientos de a9os, aun en la hipótesis de que se redu1eran las
emisiones de gases de efecto invernadero y se estabili;ara su concentración en la atmósfera. El J0## en su informe de %554 manifiesta* Gay un alto nivel de
coincidencia y abundante evidencia respecto a que con las políticas actuales de mitigación de los efectos del cambio clim'tico y con las pr'cticas de desarrollo sostenible que aquellas conllevan, las emisiones mundiales de HEJ seguir'n aumentando en los pró!imos decenios.
/as consecuencias del cambio clim'tico provocado por las emisiones de HEJ se estudian en modelos de proyecciones reali;ados por varios institutos
meteorológicos. 3lgunas de las consecuencias recopiladas por el J0## son las siguientes*
• En los pró!imos veinte a9os las proyecciones se9alan un calentamiento de
5,%# por decenio.
• /as proyecciones muestran la contracción de la superficie de hielos y de nieve.
En algunas proyecciones los hielos de la región 'rtica pr'cticamente
desaparecer'n a finales del presente siglo. Esta contracción del manto de hielo producir' un aumento del nivel del mar de hasta 7O> m.
• Gabr' impactos en los ecosistemas de tundra, bosques boreales y regiones
monta9osas por su sensibilidad al incremento de temperaturaN en los
ecosistemas de tipo Mediterr'neo por la disminución de lluviasN en aquellos bosques pluviales tropicales donde se redu;ca la precipitaciónN en los
ecosistemas costeros como manglares y marismas por diversos factores.
• 8isminuir'n los recursos hídricos de regiones secas de latitudes medias y en
los trópicos secos debido a las menores precipitaciones de lluvia y la
disminución de la evapotranspiración, y tambin en 'reas surtidas por la nieve y el deshielo.
• Se ver' afectada la agricultura en latitudes medias, debido a la disminución de
agua.
• /a emisión de carbono antropógeno desde )4:5 est' acidificando el ocano,
cuyo pG ha disminuido 5,). /as proyecciones estiman una reducción del pG del ocano entre 5,)7 y 5,2: en este siglo. Esta acidificación progresiva de los ocanos tendr' efectos negativos sobre los organismos marinos que producen capara;ón.
1.1.*. +rotocolo de ,-oto
El 0rotocolo de Pioto sobre el cambio clim'tico es un protocolo de la #MF=## #onvención Marco de las Faciones =nidas sobre el #ambio
#lim'tico, y un acuerdo internacional que tiene por ob1etivo reducir las emisiones de seis gases de efecto invernadero que causan el calentamiento global* dió!ido de carbono "#$%&, gas metano "#G7& y ó!ido nitroso "F%$&, adem's de tres
gases industriales fluorados* Gidrofluorocarbonos "G(#&, 0erfluorocarbonos "0(#& y Ge!afluoruro de a;ufre "S(>&, en un porcenta1e apro!imado de al menos un :6, dentro del periodo que va desde el a9o %55@ al %5)%, en comparación a las
1.1.. Alternativa' de miti#aci%n
1.1..1. Reducci%n de la' emi'ione' de #a'e' de efecto invernadero
1.1..1.1. Con'e#uir /ue la eficiencia 'ea renta(le
• #onseguir m's electricidad, medios de transporte y producción industrial
con menos carbón, petróleo o gasolina es una solución que sólo presenta venta1as* m's beneficios, menos contaminación, menos calentamiento atmosfrico. 3unque los gastos iniciales para me1orar el equipo y la tecnología pueden ser elevados.
• /a mayor parte del progreso inmediato que se puede conseguir para reducir
las emisiones de gases de efecto invernadero consiste en utili;ar los
combustibles fósiles de manera m's eficiente. /os ahorros conseguidos de esta manera permitir'n ganar tiempo para el sistema clim'tico mundial mientras se desarrollan tecnologías alternativas y se consigue hacerlas rentables. Se espera que las fuentes libres de emisiones sustituyan con el tiempo a los combustibles fósiles como categoría principal de suministro de energía.
• /as turbinas de Qciclo combinadoR Oen las que el calor resultante de la
quema de combustible impulsa las turbinas de vapor al mismo tiempo que la e!pansión trmica de los gases de escape mueve las turbinas de gas O pueden aumentar la eficiencia de la generación de electricidad un 456. 3 m's largo pla;o, las nuevas tecnologías podrían duplicar la eficiencia de las centrales elctricas.
• /as pilas de combustible de gasolina y otras tecnologías avan;adas en el
sector del automóvil pueden reducir casi a la mitad las emisiones de dió!ido de carbono resultantes del transporte, y lo mismo cabría decir de los
vehículos QhíbridosR de gas+electricidad, algunos de los cuales se encuentran ya en el mercado.
• El gas natural libera menos dió!ido de carbono por unidad de energía que
el carbón o el petróleo. 0or ello, el cambio al gas natural es una forma r'pida de reducir las emisiones.
• /a industria, que produce m's del 756 de las emisiones mundiales de
dió!ido de carbono, puede beneficiarse de la cogeneración combinada de calor y electricidad así como de otros usos del calor residual, la me1or gestión de la energía y una mayor eficiencia en los procesos de
manufactura.
• /a instalación de sistemas de iluminación y electrodomsticos m's
eficientes en los edificios puede reducir significativamente el consumo de electricidad. El me1or aislamiento de las construcciones puede representar una enorme reducción de la cantidad de combustible necesario para la calefacción o el aire acondicionado
• /a reducción del consumo de combustibles fósiles al mismo tiempo que se
mantiene el crecimiento económico representar' un gran desafío.
1.1..1.2. Aprovec0ar la' tecnolo#a' con ener#a' renova(le'
• /a energía solar y la electricidad generada por el viento Ocon los niveles
actuales de eficiencia y costoO pueden sustituir en parte a los
combustibles fósiles, y se utili;an cada ve; m's. =n mayor empleo de tales tecnologías puede incrementar sus eficiencias de escala y reducir sus costos. /a contribución actual de estos mtodos de producción de energía a los suministros mundiales representa menos del %6.
• /a e!pansión de la energía hidroelctrica, cuando convenga, podría
representar una importante contribución a la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero pero el uso de la energía
hidroelctrica se ve limitado necesariamente por su repercusión en los asentamientos humanos y los sistemas fluviales.
• /as turbinas eólicas pueden sustituir en parte la generación de
electricidad basada en los combustibles.
• El uso de la biomasa como fuente de energía Opor e1emplo, la le9a, el
alcohol fermentado del a;<car, los aceites combustibles e! traídos de la so1a y el gas metano emitido por los vertederosO puede ayudar a
recortar las emisiones de gases de efecto invernadero, pero sólo si la vegetación utili;ada con ese fin se sustituye por una cantidad
equivalente de nuevas plantas "para que el dió!ido de carbono liberado por la combustión de biomasa sea capturado de nuevo mediante la fotosíntesis&.
• /a energía nuclear no produce pr'cticamente ning<n gas de efecto
invernadero, pero, debido a la preocupación p<blica por los problemas de seguridad, transporte y eliminación de los residuos radioactivos Opor no mencionar la proliferación de armasO, el empleo responsable de la energía nuclear continuar' siendo, probablemente, limitado. 3hora representa en torno al >,@6 de los suministros mundiales de energía.
• E!isten ya nuevas tecnologías que permiten QcaptarR el dió!ido de
carbono emitido por las centrales elctricas basadas en el uso de combustibles fósiles, y hacerlo antes de que llegue a la atmósfera. /uego, el dió!ido de carbono se almacena en depósitos subterr'neos y vacíos de petróleo o de gas, en yacimientos de carbón abandonados o en las profundidades del ocano. Este planteamiento, que se utili;a ya en forma limitada, no es e!actamente QrenovableR, y se est' estudiando cu'les son los posibles riesgos y efectos ambientales.