Gas hivernacle

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
Diagrama senzill de l'efecte hivernacle.

Un gas hivernacle, o gas d'efecte hivernacle, és un contaminant atmosfèric en estat gasós que contribueix a agreujar l'efecte hivernacle a la Terra.

L'atmosfera conté diversos gasos (la majoria en quantitats molt petites) que retenen l'escalfor que reflecteix la Terra. El diòxid de carboni (CO2), el metà, l'òxid nitrós, el vapor d'aigua i l'ozó són presents de forma natural en l'atmosfera. Tots són gasos hivernacle. En l'atmosfera també podem trobar algunes substàncies produïdes per l'activitat humana que augmenten l'efecte hivernacle, com els gasos CFC, els principals responsables del deteriorament de la capa d'ozó, que protegeix la vida a la Terra de les radiacions perjudicials del Sol.

Sense la presència de dos dels gasos hivernacle naturals, el CO2 i el vapor d'aigua, la temperatura de la Terra estaria a 30 °C per sota de l'actual.

Però la contaminació atmosfèrica fa que augmenti la quantitat de gasos hivernacle a l'atmosfera; així des del començament de la revolució industrial, la crema de combustibles fòssils ha augmentat els nivells de diòxid de carboni a l'atmosfera de 280 ppm a 390ppm.[1][2]

Procedència[modifica | modifica el codi]

Tot i que hi ha altres gasos que provoquen l'efecte hivernacle, els principals són:[3]

  • L'òxid nitrós (N2O) és present de forma natural en l'atmosfera, ja que apareix per l'acció dels bacteris del sòl. Però s'ha incrementat com a conseqüència de l'ús de fertilitzants químics i de la combustió de carburants. La quantitat d'òxid de nitrogen a l'atmosfera ha augmentat en un 80% des del segle passat.
  • L'ozó (O3) que es troba a gran alçada en l'atmosfera forma la capa d'ozó, que protegeix la Terra de les radiacions ultraviolades solars. En canvi, l'ozó de superfície és un element molt contaminant que apareix quan la llum del Sol reacciona amb la contaminació de les indústries i els vehicles. Contribueix a formar la boira fotoquímica i potencia l'efecte hivernacle. A més a més, l'ozó de superfície no s'enlaira fins a les parts altes de l'atmosfera per reforçar la capa d'ozó.
  • Els gasos CFC s'havien usat com a refrigerant en els sistemes d'aire condicionat, frigorífics i congeladors, tot i que ara estan prohibits. Els esprais d'aerosol antics també n'emetien grans quantitats. Tanmateix, encara s'usen als materials d'envasament alimentari de plàstic i a determinats tipus de suro sintètic. Aquests gasos arriben a l'atmosfera per vies diferents i destrueixen la capa d'ozó. Són gasos hivernacle molt potents. Per desgràcia, els elements químics anomenats hidrocarburs, que últimament substitueixen els CFC en els aerosols, no perjudiquen la capa d'ozó però són gasos hivernacle.

Paper del vapor d'aigua[modifica | modifica el codi]

El vapor d'aigua representa el major percentatge de l'efecte hivernacle, entre 36% i 66% per a condicions de cel clar i entre 66% i 85% si s'hi inclouen els núvols.[4]

Emissions de gasos d'efecte hivernacle[modifica | modifica el codi]

Atribució de les emissions regionals i nacionals[modifica | modifica el codi]

Responsabilitat per capita de la producció de CO2 atmosfèrica antropogènica.


Valors a l'estat espanyol[modifica | modifica el codi]

Valors absoluts (Gg CO2 equivalent):[5]

GAS 1990 2008
CO2 228.228,16 337.516,18
CH4 26.291,29 36.042,79
N2O 27.250,82 25.316,20
HFC 2.403,18 6.255,00
PFC 882,92 256,05
SF6 66,92 354,07
Total 285.123,29 405.740,29

Ratios d'emissió per població (xifres en kg/habitant):[5]

GAS 1990 2008
CO2 7.338,8 8.790,3
SOX 56,0 11,5
NOX 34,5 26,80
COVNM 26,7 17,7
CO 94,1 43,2
NH3 8,2 7,8

COVNM=Compostos orgànics volàtils no metànics

Eliminació de l'atmosfera i Potencial d'escalfament global[modifica | modifica el codi]

Processos naturals[modifica | modifica el codi]

Els gasos d'hivernacle poden ser eliminats de l'atmosfera per diferents processos, com a conseqüència de:

  • Canvi físic (la condensació i la precipitació eliminen el vapor d'aigua de l'atmosfera).
  • Reaccions químiques en l'atmosfera. Per exemple, el metà s'oxida per la reacció amb natural radical hidroxil, OH· i és degradat a CO2 i vapor d'aigua (el CO2 procedent de l'oxidació del metà no s'inclou en el potencial d'escalfament global). Altres reaccions químiques en dilució i en fase sòlida que es produeixen en els aerosols atmosfèrics.
  • Intercanvi físic entre l'atmosfera i els altres compartiments del planeta. Un exemple és la barreja de gasos de l'atmosfera en els oceans.
  • Canvi químic en la interfase entre l'atmosfera i els altres compartiments del planeta. Aquest és el cas del CO2, que es redueix amb la fotosíntesi de les plantes, i que, després de la dissolució en els oceans, reacciona per formar àcid carbònic i ions de bicarbonat i carbonat (veure acidificació de l'oceà).
  • Canvi fotoquímic. Els fluorocarbonis són dissociats per la llum ultaviolada i l'alliberament de Cl· i F· com a radicals lliures en l'estratosfera amb efectes nocius per a la capa d'ozó (els fluorocarbonis són generalment molt estables a desaparèixer per la reacció química a l'atmosfera).

Vida mitjana en l'atmosfera[modifica | modifica el codi]

A banda del vapor d'aigua, que resta en l'atmosfera uns nou dies, els principals gasos d'efecte hivernacle poden tardar molts anys en ser netejats de l'atmosfera.[6] Encara que no és fàcil saber amb precisió quant de temps resten els gasos d'efecte hivernacle en sortir de l'atmosfera, hi ha estimacions dels principals gasos d'efecte hivernacle.

Jacob (1999)[7] defineix el temps de vida \tau d'una molècula química X en l'atmosfera amb un model d'una caixa com el temps mitjà que una molècula X roman en la caixa. Matemàticament \tau pot ser definit com el quocient de la massa m (en kg) de X en la caixa per la seva velocitat d'eliminació, que és la suma del flux de sortida X de la caixa (F_{sortida}), pèrdua química de X (L), i la deposició de X (D) (tots en kg/s): \tau = \frac{m}{F_{sortida}+L+D} [7]

Potencial d'escalfament global[modifica | modifica el codi]

El potencial d'escalfament global (PEG) depèn tant de l'eficàcia de la molècula com a gas d'efecte hivernacle i la seva permanència en l'atmosfera. El potencial d'escalfament global és una mesura en relació amb una massa igual a la del CO2 i avaluat per un període de temps específic. Així, si un gas té un forçant radiatiu alt però té una vida mitja curta, llavors tindrà un gran potencial d'escalfament global en una escala de 20 anys, però petit en una escala de 100 anys. En canvi, si una molècula té una vida útil més llarga que el CO2 llavors el seu potencial d'escalfament global augmenta amb l'escala de temps considerat.

El diòxid de carboni té una vida atmosfèrica variable, i no es pot especificar amb precisió.[8]Treballs recents indiquen que la recuperació de la gran aportació de l'atmosfera de CO2 per la crema de combustibles fòssils, donarà lloc a una vida útil de desenes de milers d'anys.[9][10]

Exemples de la vida a l'atmosfera i el PEG en relació amb el CO2 per als gasos d'efecte hivernacle es mostra en la sèrie de la següent taula:

Vida atmosfèrica i el PEG en relació amb el CO2 en l'horitzó de temps diferents per a diferents gasos d'efecte hivernacle.
Nom del gas Fórmula
química
Vida mitja
(anys)
PEG per a un temps donat
20-anys 100-anys 500-anys
Diòxid de carboni CO2 Mireu més amunt 1 1 1
Metà CH4 12 72 25 7,6
Òxid nitrós N2O 114 289 298 153
CFC-12 CCl2F2 100 11 000 10 900 5 200
HCFC-22 CHClF2 12 5 160 1 810 549
Tetrafluorometà CF4 50 000 5 210 7 390 11 200
Hexafluoroetà C2F6 10 000 8 630 12 200 18 200
Hexafluorur de sofre SF6 3 200 16 300 22 800 32 600
Trifuorur de nitrogen NF3 740 12 300 17 200 20 700

Referències[modifica | modifica el codi]

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Gas hivernacle
  1. Frequently Asked Global Change Questions, Carbon Dioxide Information Analysis Center
  2. «Trends in Atmospheric Carbon Dioxide». NOAA Earth System Research Laboratory.
  3. «Directiva 2003/87/CE del Parlamento Europeo y del Consejo de 13-10-2003, por la que se establece un régimen para el comercio de derechos de emisión de gases de efecto invernadero en la Comunidad y por la que se modifica la Directiva 96/61/CE del Consejo.» (en castellà). Diario Oficial de la Unión Europea, 13/10/2003, pàg. L 275/43 [Consulta: 18/3/2012].
  4. «Water vapour: feedback or forcing?». RealClimate, 6 April 2005. [Consulta: 1 May 2006].
  5. 5,0 5,1 Inventarios Nacionales de Emisiones a la Atmósfera 1990-2008. Documento Resumen.
  6. Betts et al. «6.3 Well-mixed Greenhouse Gases». A: Chapter 6 Radiative Forcing of Climate Change. UNEP/GRID-Arendal - Publications, 2001 (Working Group I: The Scientific Basis IPCC Third Assessment Report - Climate Change 2001). 
  7. 7,0 7,1 Jacob, Daniel. Introduction to Atmospheric Chemistry. Princeton University Press, 1999, p. 25–26. ISBN 0-691-00185-5. 
  8. Susan Solomon. «Frequently Asked Question 7.1 "Are the Increases in Atmospheric Carbon Dioxide and Other Greenhouse Gases During the Industrial Era Caused by Human Activities?"». A: Solomon, Susan. IPCC, 2007: Climate Change 20 07: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA: Cambridge Press, 2007. ISBN 978-0521-88009-1 [Consulta: 24 juliol 2007]. 
  9. Archer, David. «Fate of fossil fuel CO2 in geologic time» (PDF). Journal of Geophysical Research, vol. 110, C9, 2005, pàg. C09S05.1–C09S05.6. DOI: 10.1029/2004JC002625 [Consulta: 27 juliol 2007].
  10. Caldeira, Ken; Wickett, Michael E.. «Ocean model predictions of chemistry changes from carbon dioxide emissions to the atmosphere and ocean» (PDF). Journal of Geophysical Research, vol. 110, C9, 2005, pàg. C09S04.1–12. DOI: 10.1029/2004JC002671 [Consulta: 27 juliol 2007].