QUÈ GASOS PROVOQUEN EL SOBREESCALFAMENT DE L'ATMOSFERA? - CIÈNCIA - 2025

Els gasos que provoquen el sobreescalfament de l'atmosfera són aquells que absorbeixen i emeten radiació infraroja. Així mateix, contribueixen a l'sobreescalfament dels gasos que danyen la capa d'ozó, perquè faciliten una major penetració de radiació ultraviolada.

L'escalfament global és l'augment de la temperatura mitjana a la biosfera terrestre que ocorre a causa de l'efecte hivernacle. Aquest efecte és un fenomen natural que consisteix en el bloqueig de la sortida de la calor terrestre (radiació infraroja) cap a l'espai exterior.

Gasos que produeixen sobreescalfament. Font: A loose necktie

Aquest bloqueig és exercit per algun dels gasos que componen naturalment l'atmosfera terrestre, com el vapor d'aigua i el CO2. Aquest és un fenomen que ocorre de forma natural i permet que el planeta tingui una temperatura biològicament adequada.

Com escalfen els gasos la Terra?

La font fonamental d'energia que escalfa la Terra és la radiació solar, particularment la radiació ultraviolada. La mateixa és parcialment filtrada per la capa d'ozó (O3) a l'estratosfera.

La radiació ultraviolada (ona curta) que aconsegueix penetrar escalfa la superfície terrestre i la seva calor és emès cap a l'espai com radiació infraroja (ona llarga). No obstant això, hi ha una influència humana en el procés causa de l'emissió artificial de gasos amb efecte hivernacle.

Aquests gasos absorbeixen i emeten calor o destrueixen l'ozó que regula l'ingrés de radiació ultraviolada. Els gasos que contribueixen amb l'efecte hivernacle, sigui de forma natural o per influència antròpica, s'anomenen gasos d'efecte hivernacle (GEH).

A nivell mundial es presta especial atenció a l'escalfament global ia la destrucció de la capa d'ozó. El Protocol de Montreal sobre substàncies que esgoten la capa d'ozó és un tractat internacional que va entrar en vigència el 1989 i regula l'ús d'aquests gasos.

Aquest protocol va ser ratificat per 65 països amb l'esmena de Kigali de l'1 de gener de 2019. Per la seva banda, el Protocol de Kyoto aborda que fa a l'escalfament global.

En el Protocol de Kyoto es contemplen sis gasos d'efecte hivernacle que són el diòxid de carboni, metà, òxid nitrós, hidrofluorocarbur, hidrocarbur perfluorado i hexafluorur de sofre.

Per avaluar un gas que produeixi sobreescalfament es considera la seva vida útil i el seu potencial d'escalfament global (GWP per les sigles en anglès). El GWP compara la quantitat de calor atrapat per un gas amb la calor atrapat pel CO2, el GWP està estandarditzat a 1.

Principals gasos provoquen el sobreescalfament de l'atmosfera

Vapor d'aigua

El vapor d'aigua és un component natural i vital de l'atmosfera terrestre ycumple un paper molt important en l'efecte hivernacle per la seva capacitat per absorbir calor. A més, l'aigua en estat líquid i sòlid reflecteix l'energia solar, refredant la Terra.

Diòxid de carboni (CO2)

El diòxid de carboni és el principal gas d'efecte hivernacle, i és responsable de més de l'80% de l'increment d'aquest fenomen. Els nivells de CO2 s'han incrementat alarmantment causa de l'activitat industrial i de transport.

Segons algunes estimacions, abans de la Revolució Industrial la concentració atmosfèrica de CO2 arribava prop de 280 ppm (parts per milió) i el 1998 va arribar a 365 ppm. Això representa una taxa d'increment de 1,5 ppm per any i un 31% d'increment respecte als nivells de 1750.

Concentració de CO2. Font: Hannes Grobe 21:17, 5 November 2006 (UTC)

A l'determinar la composició isotòpica de el CO2 atmosfèric actual, s'ha demostrat que l'increment prové de la crema de combustibles fòssils i deforestació. El CO2 actua absorbint i emetent la radiació infraroja i té una vida útil de 5 a 200 anys.

Metà (CH

El metà és el segon gas d'efecte hivernacle contribuint amb prop de 17% de l'escalfament, mitjançant l'absorció i irradiació de calor. Encara que gran part d'aquest gas es produeix de forma natural fonamentalment en pantans, hi ha un important aportació humana (prop de l'50%).

Concentració de metà. Font: Methane-global-average-2006.jpg: NOAAderivative work: Ortisa

Aproximadament un 60% de l'metà que hi ha actualment a l'atmosfera és producte d'activitats humanes (antròpiques). Entre les principals fonts antròpiques estan la ramaderia de remugants, el cultiu d'arròs, l'explotació de combustibles fòssils i la combustió de biomassa.

Els nivells estimats d'aquest gas abans de l'Era Industrial són de 700 ppb (parts per bilió) i per a 1998 va aconseguir 1.745 ppb, la qual cosa representa un increment de l'149%. No obstant això, el metà presenta una vida útil en l'atmosfera baixa, aconseguint només 12 anys.

Òxids de nitrogen (NOx)

Els NOx, especialment l'òxid nitrós, contribueixen a la destrucció de l'ozó estratosfèric incrementant la quantitat de radiació ultraviolada que penetra a la Terra. Aquests gasos s'originen per la producció industrial d'àcid nítric, àcid adípic i la utilització d'abonaments.

L'òxid nitrós (N2O) tenia una concentració atmosfèrica de 270 ppb abans de l'Era Industrial, per arribar després a 1998 les 314 ppb. Això representa un increment de l'16% en la seva concentració, i té una vida útil de 114 anys que el fa molt problemàtic.

Hidrofluorocarburs (HFC)

Són gasos emprats en diverses aplicacions industrials, en substitució dels CFC limitats per l'acord de Mont-real. No obstant això, els HFC igualment afecten la capa d'ozó i tenen una permanència activa alta a l'atmosfera (fins a 260 anys).

Aquests gasos no existien en l'atmosfera, van ser introduïts per l'ésser humà i en el cas de l'HFC-23 arriba a una concentració de 14 ppt (parts per trilió).

Hidrocarbur perfluorado (PFC)

Els PFC es produeixen a les instal·lacions d'incineració per al procés de fusió de l'alumini. A l'igual que els HFC tenen una alta permanència a l'atmosfera i afecten la integritat de la capa d'ozó estratosfèric.

Hexafluorur de sofre (SF6)

Aquest és un altre gas l'efecte de sobreescalfament passa per la destrucció de la capa d'ozó. És emprat en els equips d'alta tensió i en la producció de magnesi, i té una alta permanència en l'atmosfera.

Clorofluorocarbonats (CFC)

El CFC és un potent gas d'efecte hivernacle que danya l'ozó estratosfèric i està regulat en el marc de el Protocol de Mont-real. No obstant això en alguns països se segueix emprant, tal és el cas de la Xina.

El dany a la capa d'ozó és causat pels àtoms de clor que es dissocien quan són colpejats per la radiació ultraviolada.

Els principals clorofluorocarbonats són el CFC-11, CFC-12, CFC-13, CFC-113, CFC-114 i CFC-115. Aquests gasos no existien en l'atmosfera, però per a 1998 el CFC-11 ja aconseguia 268 ppt, amb una vida útil de 45 anys.

Metilcloroformo o tricloroetà (CH3CCL3)

És un tipus particular de CFC, usat com a solvent i en la neteja de metalls. A l'descompondre emet gasos de clorurs, els àtoms de clor contribueixen a la destrucció de la capa d'ozó.

Ozó troposfèric (O3)

L'O3 troposfèric és l'ozó que es forma a nivell de terra, entre la superfície i els 18 km d'altura. Encara que l'ozó estratosfèric contribueix a disminuir el sobreescalfament global a l'reduir l'ingrés de radiació ultraviolada, el troposfèric genera escalfament.

Smog a Harbin (Xina). Font: Fredrik Rubensson

S'ha plantejat que l'efecte de l'ozó troposfèric és contradictori. D'una banda genera un escalfament superficial de la terra, però a el mateix temps elimina altres gasos d'efecte hivernacle.

En tot cas, el O3 és un gas tòxic que produeix danys pulmonars, a més de deteriorar diversos materials.

Clorodifluorometano (HCFC-22)

Es tracta del anomenat R-22, un gas incolor i fins fa poc el més utilitzat en equips de refrigeració. No obstant això, avui dia està prohibit en gran part de l'món pel seu efecte negatiu en la capa d'ozó.

Clorur de carboni o tetraclorur de carboni (CCl4)

És un organoclorat avui prohibit en moltes parts per la seva toxicitat, però que va ser àmpliament emprat com a refrigerant, agent extintor, desengreixant i plaguicida. A l'degradar aquest compost genera substàncies derivades que afecten la capa d'ozó.

Tetrafluorometano o perfluorometano (CF4)

És un gas conegut com R-14 i emprat com a refrigerant, però té una alta capacitat d'absorció i emissió d'energia ultraviolada. Té un temps de vida a l'atmosfera de més de 50.000 anys i un potencial d'escalfament global de 6.500.

Segons Guinness World Records, el tetrafluorometano és el gas d'efecte hivernacle més persistent encara que la seva baixa proporció en l'atmosfera restringeix el seu efecte.

Hexafluoroetano (C2F6)

És usat en refrigerants i en la producció d'alumini, ja que gràcies a l'alta energia dels seus enllaços carboni-fluor és molt estable. Això li assigna una llarga vida útil, de mínim 500 anys.

Igualment, té un alt potencial d'absorció de radiació infraroja, la qual fa un problema per a la temperatura global. El hexafluoroetano forma part de la llista de gasos d'efecte hivernacle de el Grup Intergovernamental d'Experts sobre el Canvi Climàtic (IPCC).

Hexafluorur de sofre (SF6)

És un gas no tòxic, cinc vegades més pesat que l'aire, amb un índex GWP de 176 (20.000 vegades més que el CO2). D'altra banda, té una vida útil de 3.200 anys encara que per ser tan dens no és de les capes altes de l'atmosfera.

referències bibliogràfiques

1. Bolin, B. and Doos, BR Greenhouse effect.
2. Caballero, M., Lozano, S. i Ortega, B. (2007). Efecte hivernacle, escalfament global i canvi climàtic: una perspectiva des de les ciències de la terra. Revista Digital Universitària.
3. Elsom, DM (1992). Atmospheric pollution: a global problem.
4. IPCC (2001). Third Assessment Report Climate Change 2001: The Scientific Basis.
5. IPCC (2018). Global Warming of 1.5 ºC.
6. Mitchell, JFB, Johns, TC, Gregory, JM and Tett, SFB (1995). Climate response to increasing levels of greenhouse gasos and sulphate Aerosols. Nature.
7. Myhre, G., Highwood, EJ, Shine, KP and Stordal, F. (1998). New estimates of radiative forcing due to well mixed greenhouse gasos. Geophysical Research Letters.
8. Rodhe, H. (1990). A Comparison of the Contribution of Various Gasos to the Greenhouse Effect. Science.
9. Schneider, SH (1989). The Greenhouse Effect: Science and Policy. Science.