Vés al contingut

Gas amb efecte d'hivernacle

De la Viquipèdia, l'enciclopèdia lliure
(S'ha redirigit des de: Gas d'efecte hivernacle)
Diagrama senzill de l'efecte d'hivernacle

Un gas amb efecte d'hivernacle o gas hivernacle[1][2] és un component gasós de l'atmosfera que permet que la radiació solar penetri cap a la superfície de la Terra i que absorbeixi la radiació infraroja que n'emana, i que contribueixi d'aquesta manera a l'efecte d'hivernacle.[3][4] a la Terra, i són produïts tant per processos naturals com d'origen antropogènic. Els gasos amb efecte d'hivernacle regulats en el protocol de Kyoto són sis: diòxid de carboni (CO₂), metà (CH₄), òxid de dinitrogen (N₂O), hidrofluorocarburs (HFC), perfluorocarburs (PFC), hexafluorur de sofre (SF₆) i trifluorur de nitrogen (NF₃).[4]

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 de dinitrogen, el vapor d'aigua i l'ozó són presents de manera natural en l'atmosfera. Tots són gasos d'hivernacle. En l'atmosfera, també podem trobar algunes substàncies produïdes per l'activitat humana que augmenten l'efecte d'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 d'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 amb efecte d'hivernacle en l'atmosfera; així, des del començament de la revolució industrial, la crema de combustibles fòssils ha augmentat els nivells de diòxid de carboni en l'atmosfera de 280 ppm a 390 ppm.[5][6]

Procedència

[modifica]

Tot i que hi ha altres gasos que provoquen l'efecte d'hivernacle, els principals són:[7]

  • L'òxid de dinitrogen (N₂O) és present de manera natural en l'atmosfera, ja que apareix per l'acció dels bacteris del sòl. Però s'ha incrementat a conseqüència de l'ús de fertilitzants químics i de la combustió de carburants. La quantitat d'òxid de nitrogen en 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 d'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 aerosols antics també l'usaven com a propel·lent. Tanmateix, encara s'usen en els materials d'envasament alimentari de plàstic i en determinats tipus de suro sintètic. Aquests gasos arriben a l'atmosfera per vies diferents i destrueixen la capa d'ozó. Són gasos d'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 d'hivernacle.

Paper del vapor d'aigua

[modifica]

El vapor d'aigua representa el major percentatge de l'efecte d'hivernacle, entre 36% i 66% per a condicions de cel clar, i entre 66% i 85% si s'hi inclouen els núvols.[8]

Emissions de gasos d'efecte d'hivernacle

[modifica]

Atribució de les emissions regionals i nacionals

[modifica]
Responsabilitat per capita de la producció de CO₂ atmosfèrica antropogènica

Valors a l'estat espanyol

[modifica]

Valors absoluts (Gg CO₂ equivalent):[9]

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

Ràtios d'emissió per població (xifres en kg/habitant):[9]

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]

Processos naturals

[modifica]

Els gasos d'hivernacle poden ser eliminats de l'atmosfera per diferents processos, 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 natural amb el 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. N'és un exemple 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 anions de hidrogencarbonat i carbonat (vegeu acidificació de l'oceà).
  • Canvi fotoquímic. Els fluorocarbonis són dissociats per la llum ultraviolada 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]

A banda del vapor d'aigua, que resta en l'atmosfera uns nou dies, els principals gasos d'efecte d'hivernacle poden tardar molts anys a ser netejats de l'atmosfera.[10] Encara que no és fàcil saber amb precisió quant de temps resten els gasos d'efecte d'hivernacle a sortir de l'atmosfera, hi ha estimacions dels principals gasos d'efecte d'hivernacle.

Jacob (1999)[11] defineix el temps de vida 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, pot ser definit com el quocient de la massa (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 (), pèrdua química de X (), i la deposició de X () (tots en kg/s): [11]

Potencial d'escalfament global

[modifica]

El potencial d'escalfament global (PEG) depèn tant de l'eficàcia de la molècula com a gas d'efecte d'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 específic. Així, si un gas té un forçant radiatiu alt però té una vida mitjana 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.[12] 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.[13][14]

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

Vida atmosfèrica i el PEG en relació amb el CO₂ en l'horitzó de temps diferents per a diferents gasos d'efecte d'hivernacle
Nom del gas Fórmula
química
Vida mitjana
(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 de dinitrogen 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

Vegeu també

[modifica]

Referències

[modifica]
  1. Gas hivernacle a Optimot
  2. «Gas amb efecte d'hivernacle». Gran Enciclopèdia Catalana. Barcelona: Grup Enciclopèdia Catalana.
  3. «gas amb efecte d'hivernacle». TERMCAT. Cercaterm. Arxivat de l'original el 2013-09-19. [Consulta: 17 novembre 2015].
  4. 4,0 4,1 «Gasos amb efecte d'hivernacle». Oficina Catalana del Canvi Climàtic. Generalitat de Catalunya. Arxivat de l'original el 2015-11-18. [Consulta: 17 novembre 2015].
  5. Frequently Asked Global Change Questions Arxivat 2011-08-17 a Wayback Machine., Carbon Dioxide Information Analysis Center
  6. «Trends in Atmospheric Carbon Dioxide». NOAA Earth System Research Laboratory.
  7. «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 març 2012].
  8. «Water vapour: feedback or forcing?». RealClimate, 06-04-2005. [Consulta: 1r maig 2006].
  9. 9,0 9,1 Inventarios Nacionales de Emisiones a la Atmósfera 1990-2008. Documento Resumen.[Enllaç no actiu]
  10. 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) [Consulta: 31 gener 2022].  Arxivat 2011-06-29 a Wayback Machine.
  11. 11,0 11,1 Jacob, Daniel. Introduction to Atmospheric Chemistry. Princeton University Press, 1999, p. 25–26. ISBN 0-691-00185-5 [Consulta: 29 desembre 2010].  Arxivat 2011-09-02 a Wayback Machine.
  12. 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]. 
  13. Archer, David «Fate of fossil fuel CO₂ in geologic time» (PDF). Journal of Geophysical Research, 110, C9, 2005, pàg. C09S05.1–C09S05.6. DOI: 10.1029/2004JC002625 [Consulta: 27 juliol 2007].
  14. 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, 110, C9, 2005, pàg. C09S04.1–12. Arxivat de l'original el 10 d’agost 2007. DOI: 10.1029/2004JC002671 [Consulta: 27 juliol 2007]. Arxivat 10 August 2007[Date mismatch] a Wayback Machine.