Los hidrocarburos y la atmósfera


Por
Elena Vigil Santos*

¿Los combustibles fósiles
son responsables del aumento
de la temperatura media
y los cambios climáticos globales?

Hay quienes aún piensan que no está bien determinado que el uso de los combustibles fósiles sea el causante principal del aumento de la temperatura media del planeta, lo que, a su vez, desencadena una serie de fenómenos, como el deshielo de los glaciares, el aumento del nivel del mar, la modificación del patrón de los vientos, el aumento de la frecuencia e intensidad de los huracanes y otros cambios climáticos que atentan contra la flora, la fauna y la propia especie humana.

 

Hay a quienes les conviene decir que esto no ha sido demostrado aún. Por ejemplo, el presidente de los Estados Unidos, George W. Bush, así lo planteó en junio de 2001 pretendiendo defender su posición de no firmar el Protocolo de Kyoto. Dos años después, el 19 de junio de 2003, el periódico The New York Times comentaba que los ejecutivos de la Casa Blanca habían censurado partes de un informe preparado por la Agencia de Protección del Medio Ambiente de los Estados Unidos, con el objetivo de seguir defendiendo la tesis de la no responsabilidad del uso de los combustibles fósiles en el calentamiento global y ocultando sus afectaciones a la salud humana.
Existen intereses comerciales muy fuertes opuestos

a limitar el uso de los combustibles fósiles y durante años las transnacionales del petróleo han argumentado en contra de que su uso fuese el causante principal del calentamiento global. Sin embargo, la evidencia hoy es tan abrumadora que varias firmas petroleras, como la Shell, han tenido que aceptarlo y se están introduciendo en el mercado de las fuentes renovables de energía. Otras, en cambio, como la ExxonMobil, mantienen a sus científicos tratando de contradecir que sean los combustibles fósiles los causantes del calentamiento y los cambios climáticos globales, aunque para ello haya que alejarse de la verdadera ciencia y recurrir a todo tipo de artimañas.

Algunas evidencias
Desde 1988 la Organización Mundial de Meteorología (WMO) y el Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo (PNUD) crearon el Panel Intergubernamental de Cambios Climáticos (IPCC). Su Tercer reporte sobre la ciencia de los cambios climáticos, monografía de mil páginas, es considerada como la fuente más autorizada acerca del estado actual del conocimiento sobre las cuestiones relacionadas con los cambios climáticos globales. Esta obra fue aprobada por más de cien países que asistieron a la Reunión Plenaria del Grupo de Trabajo No. 1, celebrada en Shangai, China.

En esta monografía se concluye que la superficie terrestre a escala global se calentó
0,6 oC en el siglo XX, y que la mayor parte de este calentamiento en los últimos cincuenta años puede ser atribuida al uso de los combustibles fósiles. Se aportan evidencias irrefutables del persistente retroceso de los glaciares, nieves y capas de hielo, así como del incremento del nivel del mar. También se pronostica la modificación del clima de la Tierra en las próximas décadas. Se calcula que el calentamiento global a finales del siglo xxi será entre 1,4 y 5,8 oC. Este aumento de la temperatura terrestre no tiene precedentes en la historia conocida de nuestro clima. Se espera que el nivel del mar aumente entre 9 y 88 cm, altura que significaría un verdadero desastre para extensas áreas costeras. Se pronostican aumentos en la intensidad de las precipitaciones, cambios en los patrones regionales de precipitación y sequías en zonas continentales.

Considerando toda esta evidencia, proponemos un cálculo sencillo que pudiera contribuir a valorar por uno mismo cuán seria es la situación, y a reafirmarnos en la necesidad del ahorro energético y el uso de las fuentes renovables de energía.

Litros de CO2 vs. litros de gasolina

La gasolina es una mezcla de hidrocarburos, como también lo son la hulla o carbón mineral, el petróleo y el gas natural. Los hidrocarburos son sustancias formadas por cadenas de átomos de carbono e hidrógeno (Fig. 1). En ellos el número de átomos de carbono varía. Los hidrocarburos gaseosos son los de menos átomos de carbono, los intermedios se presentan en estado líquido, y los sólidos son los que poseen cadenas muy largas, como las que se encuentran presentes en el carbón mineral. Podemos considerar que la gasolina es octano, o sea, tiene ocho átomos de carbono y su fórmula química es C8H18. (En realidad es una mezcla de hidrocarburos con diferentes números de átomos de carbono, pero tomamos ocho átomos como promedio). Consideremos una combustión ideal, es decir, que las cadenas de átomos de carbono se rompen y cada átomo de carbono pasa a formar una molécula de dióxido de carbono (CO2). Esto es lo que se persigue, lo ideal, para tener la mayor eficiencia energética. En este caso, la reacción de combustión de la gasolina (octano) será: C8H18 + 12,5O2g 8CO2 + 9H2O + energía.
Esta expresión nos dice que un mol de octano genera ocho moles de CO2 cuando la combustión es ideal. Debemos, entonces, determinar cuántos moles hay en un litro de gasolina (octano).

El peso molecular de C8H18 se calcula a partir de los pesos atómicos del carbono (C) y del hidrógeno (H), y es igual a 114,23; un mol tiene 114,23 g, por lo que, teniendo en cuenta que la densidad del octano es de 700 g/L, en un litro habrá 700/114,23 = 6,1 moles.
Si un mol de octano aporta ocho moles de CO2, entonces 6,1 moles darán 48,8 moles de CO2. Como el CO2 es un gas, según la teoría del gas ideal cada mol ocupa 22,4 L a temperatura ambiente y presión de una atmósfera; por lo tanto, 48,8 moles de CO2 ocupan 1 093 L.



Fig. 1. Cada átomo de carbono se asocia con oxígeno del aire para dar una molécula de CO2. La masa del CO2, y por ende su peso, es más de tres veces la del átomo
de carbono. Debido a esto y a que la masa de los dos o tres hidrógenos por átomo
de carbono es relativamente pequeña, si calculamos la masa de CO2 que se produce
con la combustión ideal de cualquier hidrocarburo, se obtiene más de tres veces
la masa original de hidrocarburo. No se ha creado masa, ésta se
incrementa porque se retira oxígeno del aire.


¡Un litro de octano produce más de mil litros de CO2! ¡Y tengamos en cuenta la enorme cantidad que se consume! Puede argumentarse que la combustión no es ideal, pero en cualquier caso siempre serían más de cien litros de CO2 por uno de gasolina. Hay que notar que el oxígeno en la ecuación química anterior proviene de la atmósfera, por lo que siguiendo los mismos pasos se retiran también cientos de litros de oxígeno de la atmósfera cuando se combustiona sólo un litro de gasolina.

Además, los átomos de carbono que no forman únicamente CO2, porque la combustión no es ideal, también forman hollín, monóxido de carbono, benzopireno, peroxiacilnitrato (PAN), que son contaminantes atmosféricos muy dañinos para la salud de personas, animales y plantas.

Por otra parte, la ecuación química expuesta nos permite concluir que, independientemente del largo de la cadena, en la combustión ideal cada átomo de carbono se asocia con dos de oxígeno del aire para producir una molécula de CO2. La masa del CO2, y por tanto su peso, es más de tres veces la del átomo de carbono. Debido a esto y a que la masa de los dos hidrógenos por átomo de carbono (o tres para los dos carbonos en los extremos) es relativamente muy pequeña, si calculamos la masa de CO2 que se produce con la combustión ideal de cualquier hidrocarburo se obtiene más de tres veces la masa. Teniendo en cuenta que la combustión no es ideal, podemos inferir que aproximadamente una masa igual a la de todo el carbón, petróleo y gas que el hombre extrae de las entrañas de la tierra se va a la atmósfera en forma de CO2.

Por otra parte, no todo el CO2 se queda en la atmósfera porque la biomasa de las plantas, y en última instancia la de todos los seres vivos, proviene del CO2 atmosférico a través de la fotosíntesis. Se estima que 50 % del CO2 producido en la combustión va a incrementar la concentración de CO2 atmosférico. Durante millones de años existió un equilibrio, un valor prácticamente constante de CO2 atmosférico, que se ha visto súbitamente alterado a partir de la revolución industrial con el uso de los combustibles fósiles. La concentración de CO2 atmosférico ha aumentado desde 290 ppm a mediados del siglo XIX, a 370 ppm a finales del siglo XX. Hoy se consumen, cada año, aproximadamente 1010 toneladas equivalentes de petróleo (y el consumo se incrementa de forma exponencial, pero de manera muy desigual entre los países, o sea, no aumenta suficientemente en los países en desarrollo, a los que ese incremento les resulta indispensable).

Esto quiere decir que anualmente estamos enviando a la atmósfera miles de millones de toneladas de CO2 (más de 70 % por los países desarrollados, que tienen menos de 30 % de la población mundial).

El CO2 en la atmósfera provoca que la temperatura media de la superficie de la Tierra aumente. El Sol calienta la Tierra, pero la temperatura de ésta no sube indefinidamente porque la Tierra también irradia energía. Esa energía no es percibida por el ojo porque está en la parte del espectro electromagnético conocido como infrarrojo lejano. El CO2 en la atmósfera absorbe esta radiación, no la deja escapar y la reenvía a la Tierra, lo que provoca que se altere el equilibrio y aumente la temperatura media de la superficie terrestre.

El futuro de nuestros descendientes puede ser muy difícil debido a la forma como el hombre utiliza los combustibles fósiles, sobre todo en los países desarrollados.

 

Cuando utilicemos nuestras cocinas, el servicio eléctrico, los medios de transporte, en fin, cualquier energía o servicio proveniente en última instancia de un combustible fósil, estemos conscientes también del costo medioambiental, y sobre todo ¡ahorremos! Recordemos, asimismo, que todas las plantas retiran CO2 del aire y lo convierten en biomasa mediante la fotosíntesis, por lo tanto, ¡sembremos plantas!

* Doctora en Ciencias Físicas. Presidenta de la Delegación Habana de CUBASOLAR. Presidenta de la Cátedra de Energía Solar, de la Universidad de La Habana. Miembro de la Academia de Ciencias de Cuba.
e-mail: evigil@fisica.uh.cu