Gas de efecto invernadero para niños
Un gas de efecto invernadero (GEI) es un tipo de gas en la atmósfera que puede absorber y emitir calor. Este proceso es la razón principal del efecto invernadero en nuestro planeta. Los gases de efecto invernadero más importantes en la atmósfera de la Tierra son el vapor de agua (H2O), el dióxido de carbono (CO2), el metano (CH4), el óxido nitroso (N2O) y el ozono (O3).
Sin estos gases, la temperatura promedio de la superficie terrestre sería de -18 °C. Gracias a ellos, la temperatura media actual es de 15 °C, lo que permite la vida. Otros planetas como Venus, Marte y Titán también tienen gases que causan un efecto invernadero.
Desde el inicio de la Revolución Industrial (alrededor de 1750), las actividades humanas han aumentado la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera en un 45 %. Pasó de 280 ppm en 1750 a 400 ppm en 2015. Este aumento se debe principalmente a la quema de combustibles fósiles como el carbón, el petróleo y el gas natural. También contribuyen la deforestación (tala de bosques), la erosión del suelo y la cría de animales. China es el país que más CO2 emite.
Se calcula que si las emisiones de estos gases siguen creciendo al ritmo actual, la temperatura de la Tierra podría subir mucho para el año 2047. Esto podría tener efectos negativos en los ecosistemas, la biodiversidad y la vida de las personas. Algunos estudios de 2016 sugieren que la Tierra podría superar un aumento de 2 °C en 2036. Este límite es considerado "peligroso" por el IPCC.
Contenido
- Gases en la atmósfera terrestre
- ¿Cómo funciona el efecto invernadero?
- ¿Cómo atrapan el calor los gases de efecto invernadero?
- Contaminación y aumento de gases
- Impacto de los gases de efecto invernadero
- Emisiones de gases de efecto invernadero
- ¿Cómo se eliminan los gases de efecto invernadero de la atmósfera?
- Galería de imágenes
- Véase también
Gases en la atmósfera terrestre
¿Cuáles son los gases de efecto invernadero más importantes?
- Vapor de agua (H2O): Se forma cuando el agua líquida se evapora o el hielo se sublima. Es el gas que más contribuye al efecto invernadero porque absorbe muchos rayos infrarrojos (calor). Es inodoro e incoloro. Las nubes o el vaho que vemos no son vapor de agua puro, sino pequeñas gotas de agua o cristales de hielo.
- Dióxido de carbono (CO2): También llamado gas carbónico, es un gas formado por dos átomos de oxígeno y uno de carbono. Su fórmula química es CO2.
- Metano (CH4): Es el hidrocarburo más simple. Su fórmula química es CH4. Es un gas incoloro, inodoro y poco soluble en agua. Se produce de forma natural por la descomposición de plantas sin oxígeno. Este proceso se usa para crear biogás. También es el componente principal del gas natural. En las minas de carbón se le conoce como grisú y es peligroso porque es muy inflamable. El metano es un gas de efecto invernadero potente, pero hay mucho menos en la atmósfera que dióxido de carbono.
- Óxidos de nitrógeno (NOx): Son gases formados por la combinación de oxígeno y nitrógeno. Se producen principalmente en la combustión a altas temperaturas, como en motores y fábricas.
- Ozono (O3): Es una molécula compuesta por tres átomos de oxígeno. Se forma cuando el oxígeno normal (O2) se rompe y un átomo de oxígeno se une a otra molécula de O2.
- Clorofluorocarburos (CFC): Son compuestos químicos creados por el hombre. Se usaron mucho como gases refrigerantes y en aerosoles por su estabilidad y no ser tóxicos. Sin embargo, se descubrió que dañan la capa de ozono y contribuyen al efecto invernadero.
Gases que no causan efecto invernadero
Los gases más abundantes en la atmósfera, como el nitrógeno (N2), el oxígeno (O2) y el argón (Ar), no son gases de efecto invernadero. Esto se debe a que sus moléculas no cambian su distribución de cargas eléctricas al vibrar, por lo que no absorben la radiación infrarroja (calor).
¿Cómo funciona el efecto invernadero?
La atmósfera de la Tierra es como el techo de cristal de un invernadero. Deja pasar la luz solar que calienta el suelo. El suelo, al calentarse, emite rayos infrarrojos (ondas de calor). Estos rayos son absorbidos en gran parte por los gases de efecto invernadero en la atmósfera. Esto hace que el calor se quede atrapado, manteniendo la Tierra a una temperatura adecuada para la vida.
El efecto invernadero es un fenómeno natural y necesario. Sin él, la Tierra sería un lugar muy frío. El problema surge cuando la actividad humana aumenta la cantidad de estos gases, intensificando el efecto invernadero y causando un calentamiento global excesivo.
¿Cómo atrapan el calor los gases de efecto invernadero?
Los gases de efecto invernadero absorben los pequeños paquetes de energía (fotones) de los rayos infrarrojos que emite el suelo caliente. Esta energía hace que las moléculas de los gases vibren y giren más rápido. Luego, esta energía extra se transfiere a otras moléculas del aire en forma de calor, aumentando la temperatura. Así es como la atmósfera se calienta. Los gases como el nitrógeno (N2) y el oxígeno (O2) no pueden hacer esto porque sus moléculas no tienen la estructura necesaria para absorber este tipo de energía.
Contaminación y aumento de gases
Aunque la mayoría de los gases de efecto invernadero son naturales, desde la Revolución industrial (a mediados del siglo XIX), las actividades humanas han aumentado mucho sus cantidades. Esto se debe principalmente al uso de combustibles fósiles en la industria, la ganadería y el transporte.
El metano y el óxido nitroso también han aumentado por actividades humanas, sobre todo la ganadería y la agricultura. Además, la deforestación (tala de árboles) reduce la cantidad de dióxido de carbono que las plantas absorben, lo que también contribuye al problema. El exceso de dióxido de carbono también está haciendo que los océanos se vuelvan más ácidos, afectando a la vida marina.
Impacto de los gases de efecto invernadero
¿Qué gases contribuyen más al efecto invernadero?
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La contribución de cada gas al efecto invernadero depende de sus características, su cantidad en la atmósfera y otros efectos que pueda causar. Por ejemplo, el metano es mucho más potente que el dióxido de carbono para atrapar calor, pero hay menos metano y dura menos tiempo en la atmósfera.
Aquí tienes una tabla con la contribución de los gases más importantes:
| Compuesto | Fórmula | Concentración en la atmósfera (ppm) | Contribución
(%) |
|---|---|---|---|
| Vapor de agua y nubes | H 2O |
10–50 000(A) | 36–72 |
| Dióxido de carbono | CO2 | ~400 | 9–26 |
| Metano | CH 4 |
~1.8 | 4–9 |
| Ozono | O 3 |
2–8(B) | 3–7 |
| (A) La cantidad de vapor de agua varía mucho según el lugar.
(B) La concentración en la estratosfera. Cerca del 90 % del ozono de la Tierra está en la estratosfera. |
|||
Además de estos, hay otros gases de efecto invernadero como el hexafluoruro de azufre y los hidrofluorocarburos.
¿Qué es el Potencial de Calentamiento Global (PCG)?
El Potencial de Calentamiento Global (PCG) nos dice cuánto calor puede atrapar un gas de efecto invernadero en comparación con la misma cantidad de dióxido de carbono (CO2) durante un tiempo específico. El CO2 tiene un PCG de 1.
Por ejemplo, el metano tiene un PCG de 84 en 20 años, lo que significa que es 84 veces más potente que el CO2 en ese periodo. Sin embargo, como el metano dura menos en la atmósfera, su PCG baja a 28 en 100 años.
Aquí hay una tabla con ejemplos de PCG de varios gases:
| Nombre del gas | Fórmula química | Años de vida | Potencial de calentamiento global (PCG) para un tiempo determinado | ||
|---|---|---|---|---|---|
| 20 años | 100 años | 500 años | |||
| Dióxido de carbono | CO2 | 30–95 | 1 | 1 | 1 |
| Metano | CH4 | 12 | 84 | 28 | 7.6 |
| Óxido nitroso | N2O | 121 | 264 | 265 | 153 |
| Diclorodifluorometano | CCl2F2 | 100 | 10 800 | 10 200 | 5200 |
| Clorodifluorometano | CHClF2 | 12 | 5280 | 1760 | 549 |
| Tetrafluorometano | CF4 | 50 000 | 4880 | 6630 | 11 200 |
| Hexafluoretano | C2F6 | 10 000 | 8210 | 11 100 | 18 200 |
| Hexafluoruro de azufre | SF6 | 3200 | 17 500 | 23 500 | 32 600 |
| Trifluoruro de nitrógeno | NF3 | 500 | 12 800 | 16 100 | 20 700 |
Emisiones de gases de efecto invernadero
Entre 1970 y 2004, las emisiones de gases de efecto invernadero por actividades humanas aumentaron un 1.6% cada año. Las emisiones de CO2 por el uso de combustibles fósiles crecieron un 1.9% anual. A finales de 2009, las emisiones totales causadas por el hombre se estimaron en 49.5 gigatoneladas de CO2 equivalente.
Hoy en día, la principal fuente de emisiones de CO2 es la quema de carbón, gas natural y petróleo para generar electricidad y calor.
Las emisiones también se pueden medir "per cápita", es decir, dividiendo las emisiones totales de un país entre el número de sus habitantes.
¿Qué países emiten más gases?
Emisiones anuales
En 2009, los diez países que más CO2 emitían por el uso de combustibles fósiles eran responsables de casi dos tercios de las emisiones mundiales.
| País | % de las emisiones anuales totales mundiales | Toneladas de GEI per cápita |
|---|---|---|
 |
32.9 | 8.7 |
 |
12.6 | 14.2 |
 |
7.0 | 1.9 |
 |
5.1 | 13.5 |
 |
2.9 | 8.6 |
 |
1.9 | 8.4 |
 |
1.8 | |
 |
1.7 | |
 |
1.6 | |
 |
1.6 | 16.6 |
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1.5 | 14.9 |
| País | % de las emisiones anuales totales mundiales | Toneladas de GEI per cápita |
|---|---|---|
 |
1.3 | |
 |
1.1 | |
 &  |
0.6 | 5.0 |
 |
0.5 | 4.1 |
 |
0.3 | 3.1 |
 |
0.2 | 4.6 |
 |
0.2 | |
 |
0.2 | |
 |
0.1 | |
 |
0.1 | 3.8 |
Emisiones acumuladas (históricas)
Las emisiones acumuladas de CO2 por el uso de combustibles fósiles nos muestran qué países han contribuido más al cambio climático a lo largo del tiempo.
| País | % del total mundial | Toneladas métricas de CO2 por persona |
|---|---|---|
|
28.5 | 1132.7 |
|
9.36 | 85.4 |
|
7.95 | 677.2 |
|
6.78 | 998.9 |
 |
5.73 | 1127.8 |
|
3.88 | 367 |
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2.73 | 514.9 |
|
2.52 | 26.7 |
|
2.17 | 789.2 |
 |
2.13 | 556.4 |
Emisiones de CO2 de diferentes combustibles
Un litro de gasolina, al quemarse, produce 2.32 kg de dióxido de carbono.
| Nombre del combustible | CO2 emitido (lbs/106 Btu) | CO2 emitido (g/MJ) | CO2 emitido (g/kWh) |
|---|---|---|---|
| Gas natural | 117 | 50.30 | 181.08 |
| Gas licuado de petróleo | 139 | 59.76 | 215.14 |
| Propano | 139 | 59.76 | 215.14 |
| Combustible de turbina de aviación | 153 | 65.78 | 236.81 |
| Gasolina | 156 | 67.07 | 241.45 |
| Queroseno | 159 | 68.36 | 246.10 |
| Fuel oil | 161 | 69.22 | 249.19 |
| Neumático | 189 | 81.26 | 292.54 |
| Madera y residuos de madera | 195 | 83.83 | 301.79 |
| Hulla | 205 | 88.13 | 317.27 |
| Carbón sub-bituminoso | 213 | 91.57 | 329.65 |
| Lignito | 215 | 92.43 | 332.75 |
| Coque de petróleo | 225 | 96.73 | 348.23 |
| Arenas aceiteras | |||
| Antracita | 227 | 97.59 | 351.32 |
¿Cómo se eliminan los gases de efecto invernadero de la atmósfera?
Procesos naturales
Los gases de efecto invernadero pueden desaparecer de la atmósfera de varias maneras:
- Cambios físicos: Por ejemplo, el vapor de agua se convierte en líquido (condensación) o hielo (precipitación) y cae a la Tierra.
- Reacciones químicas: Algunos gases reaccionan con otras sustancias en la atmósfera. Por ejemplo, el metano se transforma en CO2 y vapor de agua.
- Intercambio con el planeta: Los gases se mezclan con los océanos.
- Cambios químicos en la superficie: El CO2 es absorbido por las plantas a través de la fotosíntesis. También se disuelve en los océanos y forma otras sustancias.
- Cambios por la luz: Algunos gases son descompuestos por la luz UV del sol.
Procesos tecnológicos
Existen tecnologías que buscan eliminar los gases de efecto invernadero de la atmósfera. Las más estudiadas son las que capturan el dióxido de carbono y lo guardan bajo tierra, como la bioenergía con captura y almacenamiento de carbono o la captura directa del aire. También se puede almacenar en el suelo agrícola, como con el biocarbón.
Los expertos del IPCC han dicho que para evitar un cambio climático grave, se necesitarán tecnologías que eliminen grandes cantidades de gases de efecto invernadero. Existe un debate sobre la Geoingeniería, que busca modificar el clima a gran escala.
Galería de imágenes
-
Concentración en la atmósfera de los principales GEI.
-
Espectro de absorción en el infrarrojo del conjunto de la atmósfera (abajo) y de gases específicos. De algunos se marcan solamente los centros de sus bandas de absorción (De Graedel & Crutzen, 1993).
-
Schmidt y otros (2010) analizaron cómo los componentes individuales de la atmósfera contribuyen al efecto invernadero total. Estimaron que el vapor de agua representa alrededor del 50 % del efecto invernadero de la Tierra, y que las nubes contribuyen con el 25 %, el dióxido de carbono con el 20 %, y los gases de efecto invernadero menores y los aerosoles con el 5 % restante. En el estudio, la atmósfera modelo de referencia es para las condiciones de 1980. Crédito de la imagen: NASA.
-
Intensidad de gases de efecto invernadero en el año 2000, incluido el cambio de uso de la tierra.
-
Emisiones antropogénicas per cápita de gases de efecto invernadero por país para el año 2000, incluido el cambio de uso de la tierra.
Véase también
- Calentamiento global
- Huella de carbono
- Impuesto sobre el carbono
- Protocolo de Kioto
- Régimen de Comercio de Derechos de Emisión de la Unión Europea
