Especiales Tecnociencia  
Enero 2003
Especial Cambio Climático
Epígrafe Introducción Epígrafe Energía y medio ambiente. Estado actual del Protocolo de Kioto
Epígrafe ¿Qué es el efecto invernadero y el calentamiento global? Epígrafe Proyectos, organismos, asociaciones de interés
Epígrafe Gases causantes del efecto invernadero Epígrafe Legislación comunitaria
Epígrafe Protocolo de Kioto

epígrafe Dióxido de carbono (CO2)
epígrafe Metano (CH4)
epígrafe Óxido nitroso (N2O)
epígrafe Compuestos perfluorocarbonados (PFC)
epígrafe Compuestos hidrofluorocarbonados (HFC)
epígrafe Hexafluoruro de azufre (SF6)
epígrafe Gases causantes del efecto invernadero

El Protocolo de Kioto catalogó seis gases que influyen de manera significativa en el calentamiento global del planeta. No obstante, no se tuvo en cuenta otra sustancia que también influye en el calentamiento, como es el vapor de agua. Los parámetros para medir la influencia de cada una de estas sustancias se han homogeneizado, de forma que sus efectos se expresan en cantidades de dióxido de carbono equivalente.

No todos los gases de efecto invernadero producen el mismo efecto. En la tabla inferior se puede observar cómo son los CFCs los gases con mayor índice de impacto, aunque su volumen total es bastante inferior al de CO2. Es por ello por lo que su efecto real sólo representa el 5 %.


Acción relativa Contribución real
CO2 1 (referencia) 76%
CFCs 15 000 5%
CH4 25 13%
N2O 230 6%

Dióxido de carbono

Antes de la Revolución Industrial se calcula que las concentraciones de CO2 en la atmósfera eran del orden de 280 ppm (partes por millón). Hoy en día esta proporción ha aumentado hasta las 360, y algunas previsiones indican que a final de siglo se podría alcanzar la cifra de 500 ppm.

Propiedades físicas del CO2:


Parámetro Observaciones Sistema Métrico Sistema US
Formula química   CO2 CO2
Masa Molar u.m.a. 44.01 44.01
Fase Líquida (a punto ebullición) Gravedad específica (agua=1) 1.18 @ 1.013 bar 1.18 @ 1 atm
Punto Ebullición Temperatura -78.5 °C @ 1.013 bar -109.3ª °F @ 1 atm
  Calor latente de vaporización 571.3 kJ / kg 245.5 b BTU / lb
Fase Gaseosa Gravedad específica (Aire=1) 1.539 1.524
  Capacidad calorífica específica 0.85 kJ / kg °C 0.199 BTU / lb °F
  Densidad 1.9769 kg / m3 0.12341 lb / cu. Ft
Punto Triple Temperatura -56.6 °C -69.9 °F
Presión 517.3 kPa abs 75.1 psia
Punto Crítico Temperatura 31.1 °C 87.9 °F
  Presión 7382 kPa abs 1070.6 psia
  Densidad 468 kg / m3 29.2 lb / cu. Ft
Conductividad Térmica   0.0168 W / m °K @ 300 °K 0.00971 BTU / Ft h °F @ 80 °F

La Unión Europea es uno de los principales productores de CO2 del mundo.

En el
Center for Study of Carbon Dioxide and Global Change existen todo tipo de informes, datos de históricos de temperatura en al ámbito mundial, revistas y estudios sobre la influencia del CO2 en el cambio del clima.
El
International Test Centre for CO2 Capture es una institución dependiente de la Universidad de Regina, en Canadá. Su misión es investigar y desarrollar mecanismos de absorción de CO2 atmosférico.

En España, durante el año 2000, la emisión de dióxido de carbono por sectores reflejó que el sector energético es responsable de la mayor parte de las emisiones (un 91,8 % del total). Dentro del mismo, el transporte figura con el 29,9 %. El resto de las fuentes de contaminación corresponden a la industria del cemento (el 6,4 %), mientras que la incineración de residuos, la industria química y la metalúrgica suman un 1,8 %.


Metano

El metano es un hidrocarburo saturado de cadena más corta que existe. Se encuentra de forma natural en estado gaseoso. Durante el año 1998, la Unión Europea produjo este gas debido a las actividades ganaderas (49 %), el tratamiento de residuos (30 %) y las actividades relacionadas con las minas de carbón y los escapes producidos en las conducciones de gas natural (16 %). En cualquier caso, las cifras reales de emisiones no han podido ser descritas en profundidad, ya que se ignora con exactitud la importancia de sus principales fuentes, en concreto la agricultura y los vertederos.

Características físicas del Metano:


Masa molecular 16
Temperatura de ebullición -161,40 ºC
Temperatura de fusión -182,46 ºC
Temperatura crítica -82 ºC
Densidad relativa, gas 0,6 g/l
Densidad relativa, líquido 0,41g/l
Temperatura de autoinflamación 595 ºC
Solubilidad en agua 26 mg/l
 

La evolución en la producción de metano es la más tranquilizadora en Europa. Entre 1990 y 1998 la disminución de emisiones fue del 17 %, y se espera que para el año 2010 se alcance el 30 % gracias a que las actuales políticas están siendo ejecutadas con normalidad.



En España y durante 1999, la emisión de metano por sectores se distribuyó de la siguiente manera: los vertederos supusieron la mayor proporción (un 33,9 %), seguido de la fermentación entérica (29,7 %), el estiércol (17,9 %), el petróleo y el gas natural (6 %), la minería del carbón (4 %) y las aguas residuales (2,6 %). también produjeron metano, aunque en reducidas cantidades, los cultivos de arroz y las incineradoras de residuos.

En
Options to Reduce Methane Emissions, emitido por la Unión Europea, puede encontrar las diferentes medidas para conseguir reducir las emisiones de CH4.

Methane and Utility Outreach Programs Projects to Reduce Methane Emissions EPA

Óxido nitroso

Las principales causas de generación de óxido nitroso hay que buscarlas en la gestión del estiércol y la utilización de fertilizantes agrícolas, que suponen el 36,7 % y el 42 % del total, respectivamente. En menor medida, el sector energético (con un 13,8 %) y la industria química (5,3 %) contribuyeron a completar el total de óxido nitroso liberado en 1999.

El óxido nitroso es utilizado como propelente para productos aerosoles, en detección de fugas en sistemas presurizados y de vacío, en la fabricación de lamparas incandescente y fluorescentes, y en los procesos de absorción atómica.


Peso molecular 44,013 g/mol
Temperatura de ebullición (1 bar) -89,5 ºC
Temperatura crítica 36,4 ºC
Presión crítica 72,6 bar
Densidad del gas (20 ºC, 1 bar) 1,843 g/l
Densidad del líquido (p.e., 1 atm) 1,222 g/ml
Peso especifico (aire=1) 1,53
Calor latente de vaporización 89,9 cal/g

En esta página de la EPA, están los propiedades y características más importantes del óxido nitroso, así como la tendencia del valor de las emisiones de este gas desde 1986 hasta 1995.

Options to Reduce Nitrous Oxide Emissions (1998)


Compuestos perfluorocarbonados

Se trata de compuestos orgánicos fluorados, en los que el flúor reemplaza por completo al hidrógeno. Los dos compuestos más conocidos son el Tetrafluoruro de Metano (Freón 14) y el Hexafluoruro de Etano (Freón 116), aunque bajo las siglas PFC se engloban los freones, halones, alcoholes, ésteres... A pesar de que las emisiones de PFC son mucho menores que las de CO2, su poder como agente capaz de influir en el calentamiento global es 5.400 veces mayor que el del dióxido de carbono. Su permanencia en la atmósfera en elevada, ya que puede permanecer en la estratosfera durante 10.000 años. Se producen, principalmente, por la incineración de plásticos.

Para estos compuestos, además, no se reconocen sumideros naturales, por lo que emisiones netas y brutas quedan en el mismo nivel.

Compuestos hidroflurocarbonados

Son los compuestos sustitutivos de los CFC, que ya no son utilizados debido a su poder de destrucción de la capa de ozono. No obstante, los HFC producen efecto invernadero, y su aumento está siendo bastante alto en los últimos años. Se utilizan en equipos de refrigeración, extintores de incendios y aerosoles, aunque las posibilidades de ser sustituidos por otros compuestos neutros son relativamente accesibles.

En España y durante el año 2000, los HFC supusieron el 2,5 % de las emisiones totales brutas. Desde 1995, tomado como año de referencia según Kioto, y hasta 2000, las emisiones se habían duplicado prácticamente (5595,5 toneladas frente a las 10.057,1), sobre todo a raíz del incremento especialmente fuerte de los años 1999 y 2000.

Para datos más precisos sobre el diferente potencial de calentamiento de los tipos de HFC, se puede consultar el documento de AFEMA
Contribution of greenhouse gases to climate force relative to CO2, y la tabla preparada a partir de los resultados obtenidos por los estudios del IPCC.

Hexafluoruro de azufre

Este compuesto, muy utilizado como gas aislante en equipos de distribución de energía eléctrica, representaba en 2000 el 0,06 % de las emisiones totales brutas de gases de efecto invernadero en España. Durante 1995, año base marcado por el Protocolo de Kioto, se emitieron 118.420 toneladas de CO2 equivalente.

Entre sus aplicaciones, además de la ya mencionada, también figuran su uso en detección de fugas, desgasificación del aluminio, fusión de magnesio y sus aleaciones, y procesos de plasma Etching en la industria electrónica.


Sus principales propiedades:


Fórmula química SF6
Peso molecular 146,05 g/mol
Temperatura sublimación -63,9 ºC
Presión vapor (20 ºC) 22,77 atm
Temperatura crítica 45,5 ºC
Presión crítica 37,1 atm
Densidad gas (20 ºC, 1 atm) 6,16 g/l
Densidad líquido (p.sat.-50 ºC) 1,91 kg/l
Densidad líquido (21 ºC) 1,371 g/ml
Peso específico (aire=1) 5,11
Grado estabilidad térmica hasta 800 ºC
Solubilidad en agua (10 ºC, 1 atm) 0,0076 m/ml H2O
Calor latente de vaporización 38,6 cal/g

En el documento "Reduction of the emissions of HFC's, PFC's and SF6 in the European Union", se encuentra un estudio elaborado por la Unión Europea donde se valora las diferentes opciones y costes para la reducción de emisiones de estos gases a la atmósfera.

En el
artículo de José Santamarta, director de la edición en castellano de la revista World Watch, se encuentran recopilados para los diferentes países, las cantidades de emisiones de los gases invernaderos, así como sus previsiones para la reducción de los mismos

Evolución de las emisiones de gases de efecto invernadero en España

Epígrafe Dióxido de carbono
Epígrafe Metano
Epígrafe Óxido nitroso
Epígrafe Compuestos perfluorocarbonados
Epígrafe Compuestos hidrofluorocarbonados
Epígrafe Hexafluoruro de azufre
Epígrafe Emisiones totales
Epígrafe Emisiones totales respecto al año base

Fuentes: Evolución de los gases de efecto invernadero en España 1990-2000 - Agencia Europea de Medio Ambiente

Más información en los siguientes documentos de la Unión Europea sobre el cambio climático:

Epígrafe The Costs and Benefits of Lowering the Sulphur Content of petrol and diesel to less that 10 ppm (pdf ~140K) (2001)
Epígrafe Economic Evaluation of Sectoral Emission Reduction Objectives for Climate Change (2001)
Epígrafe Economic analysis of EU-wide emissions trading in CO2 (2000)

En esta página de la Unión Europea, encontrará numerosos enlaces a documentos sobre el cambio climático