El efecto invernadero es un fenómeno atmosférico natural que permite mantener la temperatura del planeta, al retener parte de la energía proveniente del Sol. El aumento de la concentración de dióxido de carbono (CO2) proveniente del uso de combustibles fósiles ha provocado la intensificación del fenómeno y el consecuente aumento de la temperatura global, el derretimiento de los hielos polares y el aumento del nivel de los océanos. La superficie de la Tierra es calentada por el Sol. Pero ésta no absorbe toda la energía sino que refleja parte de ella de vuelta hacia la atmósfera. Alrededor del 70% de la energía solar que llega a la superficie de la Tierra es devuelta al espacio. Pero parte de la radiación infrarroja es retenida por los gases que producen el efecto invernadero y vuelve a la superficie terrestre. Como resultado del efecto invernadero, la Tierra se mantiene lo suficientemente caliente como para hacer posible la vida sobre el planeta. De no existir el fenómeno, las fluctuaciones climáticas serían intolerables. Sin embargo, una pequeña variación en el delicado balance de la temperatura global puede causar graves estragos. En los últimos 100 años la Tierra ha registrado un aumento de entre 0,4 y 0,8 ºC en su temperatura promedio.
Las principales fuentes antropógenas de emisiones de CO2actuales, así como su relación con los posibles lugares de almacenamiento. Las emisiones de CO2 originadas por actividades humanas proceden de diversas fuentes, en su mayor parte de la combustión de combustibles fósiles utilizados en la generación de energía, el transporte, los procesos industriales, y los edificios residenciales y comerciales. El CO2 también se emite en el curso de ciertos procesos industriales, como la fabricación de cemento o la producción de hidrógeno, y durante la combustión de biomasa. En la presente sección también se examinan las emisiones futuras. Fuentes actuales y características del CO2 A fi n de evaluar el potencial de la CAC como opción para reducir las emisiones de CO2 mundiales, se ha examinado la actual relación geográfica mundial entre las grandes fuentes de emisión de CO2 estacionarias y su proximidad a los posibles lugares de almacenamiento. Las emisiones de CO2 en los sectores residencial, comercial y de transporte no se han tenido en cuenta en este análisis, ya que cada una de estas fuentes de emisión es pequeña y, a menudo, son móviles y, por tanto, no son apropiadas para la captación y el almacenamiento. Este examen comprende también un análisis de fuentes potenciales de CO2 basado en diversos escenarios de utilización de energía y de emisiones futuras en todo el mundo durante el próximo siglo. A escala mundial, las emisiones de CO2causadas por la utilización de combustibles fósiles en el año 2000 ascendieron a un total aproximado de 23,5 gigatoneladas (Gt) de CO2 al año (6 Gt de carbono (C) al año). Cerca del 60 por ciento de esas emisiones correspondía a grandes (>0,1 Mt de CO2 al año) fuentes de emisión estacionarias. No obstante, no todas estas fuentes son convenientes para la captación de CO2.El bióxido de carbono no intoxica, sino que asfixia. Todos los efectos escritos en los párrafos antedichos corresponden a asfixia, no a envenenamiento; sin embargo, el agua y la arena también asfixian y no se consideran agentes contaminantes. Por lo tanto, el CO2 tampoco puede considerarse como un agente contaminante simplemente porque asfixia.
Muchos han intentado marcar al CO2 con la etiqueta de contaminante porque es un producto de la quema de combustibles fósiles. Sin embargo, el CO2 es un producto de la respiración, de la fermentación y de la putrefacción. Además, el CO2 liberado por la ignición de combustibles fósiles había sido tomado antes por los organismos fotosintéticos desde el medio ambiente y convertido en los compuestos orgánicos que fueron utilizados en funciones metabólicas, para formar estructuras, en la reproducción, en la herencia, etc. Esos organismos fotosintéticos murieron y sus cadáveres fueron sometidos a procesos geológicos poderosos que convirtieron toda la materia orgánica en petróleo, carbón y metano. Esos productos son los combustibles fósiles que utilizamos en nuestras industrias y vehículos; por lo tanto, solamente estamos devolviendo al CO2 hacia el lugar que ocupaba antes, durante el período carbonífero. Entonces, El CO2 no puede ser considerado como un agente contaminador solo porque se libera al ambiente por medio de la combustión de combustibles orgánicos y a través de muchos procesos naturales no relacionados con la vida.
OZONO
El ozono es un gas que ocurre tanto en la atmósfera superior de la Tierra como a nivel del suelo. El ozono puede ser bueno o malo, dependiendo de dónde se encuentra en la atmósfera: Ozono Bueno. Este ozono se encuentra en la atmósfera superior de la Tierra—10 a 30 millas sobre la superficie de la Tierra—donde forma una capa que nos protege de los rayos dañinos ultravioleta del sol. Ozono Malo. Este se forma en la atmósfera inferior de la Tierra, cerca del nivel del suelo. Este ozono se forma como resultado de una reacción química, en presencia de la luz solar, entre los contaminantes emitidos por los automóviles, las plantas de energía, las calderas industriales, las refinerías, las plantas químicas y otras fuentes de emisiones. La contaminación ocurre durante los meses de verano cuando las condiciones del clima son propicias para formar el ozono al nivel del suelo: mucho sol y temperaturas altas.
FORMACIÓN DEL SO2,SO3 Y H2SO4
Combustión del azufre:
Para generar dióxido de azufre (SO2)
S + O2 = SO2
(Azufre + Oxígeno = Anhídrido Sulfuroso)
El azufre para la planta se recibe en forma sólida. El azufre se funde y clarifica antes de transferirlo a una fosa de almacenamiento de azufre limpio. Luego se bombea a un quemador de azufre donde se quema con aire suministrado por un soplador para formar Dióxido de Azufre. Antes de entrar al quemador, el aire pasa por la torre de secado, donde se lava con ácido para retirarle el vapor de agua que contiene. La humedad del aire, si no se elimina, causará problemas en el proceso. Por ejemplo: problemas de corrosión en conductos y torres.
El aire pre-secado que entra al quemador contiene aproximadamente 21% de Oxígeno (O2) y 79% de Nitrógeno (N2). En el quemador de azufre se utiliza solamente una parte del Oxígeno del aire para quemar el azufre. La composición del gas que sale del quemador varía de acuerdo a la proporción de aire y azufre que se utilice.
Al quemar el azufre se genera una gran cantidad de calor, el cual eleva la temperatura del gas en el quemador. La temperatura alcanzada va en proporción a la concentración del gas (es decir, el porcentaje de SO2 en el gas) y también depende de la temperatura del aire que entra al quemador, así como de la cantidad de calor que se pierde en el quemador de azufre, debido a radiación del casco.
Combinación de dióxido de azufre con oxígeno:
Para formar trióxido de azufre (SO3)
SO2 + ½ O2 = SO3
( Anhídrido Sulfuroso + Oxígeno = Anhídrido Sulfúrico)
El SO2 que se encuentra en el gas se combina con parte del Oxígeno remanente para formar Anhídrido Sulfúrico (SO3). Para este paso, el gas debe estar a una temperatura menor que la de salida del quemador de azufre. Es necesario, por lo tanto, enfriar el gas de salida del quemador de azufre. El enfriamiento se consigue mediante una caldera de recuperación que contiene agua; el gas (SO2) caliente, que sale de la caldera de recuperación, pasa a través del filtro de gas caliente para extraerle el polvo que puede contener. Este se convierte en (SO3) en el convertidor, el cual contiene cuatro capas de catalizador que hace que la reacción química se produzca a velocidad mucho mayor que si no se utilizara el catalizador, éste no se afecta ni se agota.
Esta reacción es exotérmica y también reversible (es decir, que no llega a completarse), la temperatura de entrada del gas a cada a paso del convertidor debe mantenerse en el nivel correcto con el fin de conseguir la conversión requerida. El gas es enfriador entre cada paso para mantener la temperatura correcta de entrada a cada paso.
Después del segundo paso el gas pasa a través del intercambiador caliente de paso intermedio, el cual enfría el gas y también sirve para precalentar el gas que retorna de la torre de absorción intermedia hacia el cuarto paso de catalizador. Después del tercer paso el gas es conducido a la torre barredora (para extraerle el selenio), y luego a la torre de absorción intermedia, donde el SO3 que contiene el gas es absorbido en Ácido Sulfúrico del 98%. El gas es enfriado antes de la torre en el intercambiador frío; el intercambiador frío de paso intermedio también sirve para calentar el gas que retorna de la torre de absorción intermedia, para lograr la temperatura correcta al cuarto paso. El SO2 que queda en el gas es luego convertido en SO3 en el cuarto paso, el gas que sale del convertidor pasa a través del economizador supercalentador, donde es enfriado antes de pasar a la torre de absorción final, donde el SO3 remanente es absorbido en Ácido Sulfúrico del 98%.
Combinación del trióxido de azufre con agua:
Para formar una solución que contiene 98 a 99% de Ácido Sulfúrico.
SO3 + H2O = H2SO4
(Anhídrido Sulfúrico + Agua = Acido Sulfúrico)
El gas SO3 producido en el convertidor, aunque adecuadamente enfriado, no se combinará directamente con agua, sino que debe combinarse indirectamente mediante absorción en Ácido Sulfúrico de 98-99%. En estas condiciones el SO3 se une fácilmente con el agua contenida en el Ácido. Esta operación se lleva a cabo en las torres de absorción donde se efectúa la absorción del SO3 en dos etapas, la primera antes que la conversión a SO3 se haya completado, denominado interabsorción. El SO3 absorbido en la torre intermedia sigue hacia adelante y el restante es absorbido en la torre de absorción final (segunda etapa).
El Ácido que recircula por la torre de secado se debilita con el vapor de agua que le quita el aire, mientras que en las torres de absorción el Ácido se refuerza mediante la absorción del gas SO3; el Ácido más débil se combina con el Ácido reforzado proveniente de las torres de absorción antes de ingresar a la torre de enfriamiento. La adición de agua a las corrientes combinadas también es necesaria para mantener la concentración adecuada del Ácido para lograr la absorción del SO3 y un buen secado.
El flujo de Ácido combinado es bombeado a través de los enfriadores de Ácido antes de recircular el Ácido a la torre de secado y las torres de absorción. La absorción del vapor de agua por el Ácido circulante de secado, además de la adición de agua a las corrientes combinadas de Ácido de las torres de secado final y paso intermedio, ha aumentado constantemente el volumen del Ácido dentro del tanque común de bombeo; como resultado de esto, constantemente se bombea Ácido de 98-99% desde el sistema común de secado final e intermedio al tanque de almacenamiento.
Lluvia Ácida
Algunas de las moléculas que contaminan la atmósfera son ácidos o se convierten en ácidos con el agua de lluvia. El resultado es que en muchas zonas con grandes industrias se ha comprobado que la lluvia es más ácida que lo normal y que también se depositan partículas secas ácidas sobre la superficie, las plantas y los edificios. Esta lluvia ácida ya no es el don beneficioso que revitalizaría tierras, ríos y lagos; sino que, al contrario, trae la enfermedad y la decadencia para los seres vivos y los ecosistemas. Causas de la lluvia ácida Algunas industrias o centrales térmicas que usan combustibles de baja calidad, liberan al aire atmosférico importantes cantidades de óxidos de azufre y nitrógeno. Estos contaminantes pueden ser trasladados a distancias de hasta cientos de kilómetros por las corrientes atmosféricas, sobre todo cuando son emitidos a la atmósfera desde chimeneas muy altas que disminuyen la contaminación en las cercanías pero la trasladan a otros lugares. En la atmósfera los óxidos de nitrógeno y azufre son convertidos en ácido nítrico y sulfúrico que vuelven a la tierra con las precipitaciones de lluvia o nieve (lluvia ácida). Otras veces, aunque no llueva, van cayendo partículas sólidas con moléculas de ácido adheridas (deposición seca). La lluvia normal es ligeramente ácida, por llevar ácido carbónico que se forma cuando el dióxido de carbono del aire se disuelve en el agua que cae. Su pH suele estar entre 5 y 6. Pero en las zonas con la atmósfera contaminada por estas sustancias acidificantes, la lluvia tiene valores de pH de hasta 4 o 3 y, en algunas zonas en que la niebla es ácida, el pH puede llegar a ser de 2,3, es decir similar al del zumo de limón o al del vinagre.
Daños provocados por la lluvia ácida
• Ecosistemas acuáticos. En ellos está muy demostrada la influencia negativa de la acidificación. Fue precisamente observando la situación de cientos de lagos y ríos de Suecia y Noruega, entre los años 1960 y 1970, en los que se vio que el número de peces y anfibios iba disminuyendo de forma acelerada y alarmante, cuando se dio importancia a esta forma de contaminación. La reproducción de los animales acuáticos es alterada, hasta el punto de que muchas especies de peces y anfibios no pueden subsistir en aguas con pH inferiores a 5,5,. Especialmente grave es el efecto de la lluvia ácida en lagos situados en terrenos de roca no caliza, porque cuando el terreno es calcáreo, los iones alcalinos son abundantes en el suelo y neutralizan, en gran medida, la acidificación; pero si las rocas son granitos, o rocas ácidas pobres en cationes, los lagos y ríos se ven mucho más afectados por una deposición ácida que no puede ser neutralizada por la composición del suelo.
• Ecosistemas terrestres. La influencia sobre las plantas y otros organismos terrestres no está tan clara, pero se sospecha que puede ser un factor muy importante de la llamada "muerte de los bosques" que afecta a grandes extensiones de superficies forestales en todo el mundo. También parece muy probable que afecte al ecosistema terrestre a través de los cambios que produce en los suelos, pero se necesita seguir estudiando estos temas para conocer mejor cuales pueden ser los efectos reales.
• Edificios y construcciones. La corrosión de metales y construcciones es otro importante efecto dañino producido por la lluvia ácida. Muchos edificios y obras de arte situadas a la intemperie se están deteriorando decenas de veces más aprisa que lo que lo hacían antes de la industrialización y esto sucede por la contaminación atmosférica, especialmente por la deposición ácida.
ZONA METROPOLITANA
Las tres grandes zonas metropolitanas del país, la del Valle de México (ZMVM), Guadalajara (ZMG) y Monterrey (ZMM), presentan problemas de contaminación atmosférica, producto de las emisiones vehiculares, industriales, domésticas y naturales. Los programas de calidad del aire, que se han desarrollado para estas ciudades han logrado la instrumentación de algunas medidas de control, con la consecuente reducción de emisiones, y, por lo tanto, con la disminución de los niveles de algunos contaminantes, como el plomo, monóxido de carbono y dióxido de azufre (Semarnap 1997a; Semarnap 1997b; Semarnat 2002). No obstante, aún se alcanzan con frecuencia concentraciones de partículas y ozono que rebasan las normas de calidad del aire. En los últimos años la exposición a contaminantes atmosféricos, en especial a las partículas suspendidas, ha generado una creciente preocupación, ya que estudios desarrollados durante la última década muestran una clara asociación entre la exposición de la población y el aumento en indicadores de morbilidad y mortalidad. Además, de este grupo de estudio se concluye también que no parece existir un umbral para la respuesta, a lo que se suma el que no se haya identificado un umbral, es decir, una concentración mínima por debajo de la cual no se detecten impactos a la salud. Por la importancia de las zonas metropolitanas del Valle de México, Guadalajara y Monterrey, que son ejes económicos y poblacionales del país, albergando a casi 25 millones de habitantes, así como por la relevancia de las partículas suspendidas como contaminantes atmosféricos y sus potenciales efectos en la salud de las poblaciones potencialmente expuestas, este artículo da un panorama de los niveles, tendencias, composición y situación general de las partículas suspendidas en las ZMVM, ZMG y ZMM. En las ZMVM y ZMG el promedio anual de las concentraciones horarias de PM10 se ha reducido en forma importante en todas las estaciones de monitoreo. Así, a partir de 1999 los niveles se han ubicado muy cerca o incluso por debajo del valor de la norma anual. En cambio, en la ZMM las tendencias han sido muy diferentes, ya que desde 1998 los promedios anuales han rebasado la norma, con niveles que se incrementan año con año (figura 4). El panorama es menos alentador al analizar los promedios anuales por estación de monitoreo en cada zona metropolitana. En la ZMVM, para el año 2000, la norma anual se rebasó en las estaciones Xalostoc (noreste) y Cerro de la Estrella (sureste). Asimismo, en la ZMG se rebasó en tres de ocho estaciones de monitoreo, localizadas al sureste y sur de la ciudad (Loma Dorada, Miravalle y Tlaquepaque) y, en la ZMM, la norma anual se rebasó en las cinco estaciones de monitoreo. Al analizar la calidad del aire con base en la norma diaria (cuadro 4) se observa que, en la ZMVM, 1998 fue el año en el que se presentó el mayor número de días por arriba de norma; en cambio, en el 2002 dicho límite sólo se excedió durante 10 días en las estaciones Xalostoc y San Agustín. En cuanto a la ZMG la estación Miravalle registró días con valores superiores a la norma diaria desde 1996 hasta el 2002, aunque en este último año se observa una mejoría significativa en este indicador. Para la ZMM, la norma diaria se rebasó con mayor frecuencia en las estaciones Noroeste y Suroeste; de hecho, en esta última estación se han incrementado los días en que se excede la norma.
NORMAS AMBIENTALES EN MÉXICO
Normas Oficiales Mexicanas
Normas para evaluar la calidad del aire como medida de protección a la salud de la población.
Norma Oficial Mexicana NOM-020-SSA1-1993(112K). Salud Ambiental. Criterios para evaluar la calidad del aire ambiente con respecto al ozono (O3)
Norma Oficial Mexicana NOM-021-SSA1-1993(13K). Salud Ambiental. Criterios para evaluar la calidad del aire ambiente con respecto al monóxido de carbono (CO)
Norma Oficial Mexicana NOM-022-SSA1-2010(56K). Salud Ambiental. Criterios para evaluar la calidad del aire ambiente con respecto al bióxido de azufre(SO2)
Norma Oficial Mexicana NOM-023-SSA1-1993(13K). Salud Ambiental. Criterios para evaluar la calidad del aire ambiente con respecto al bióxido de nitrógeno.
Normas que establecen los métodos de medición para determinar la concentación del contaminante.
NORMA Oficial Mexicana NOM-034-SEMARNAT-1993 (108K), que establece los métodos de medición para determinar la concentración de monóxido de carbono en el aire ambiente y los procedimientos para la calibración de los equipos de medición.
NORMA Oficial MexicanaNOM-035-SEMARNAT-1993 (161K), que establece los métodos de medición para determinar la concentración de partículas suspendidas totales en el aire ambiente y el procedimiento para la calibración de los equipos de medición.
NORMA Oficial Mexicana NOM-036-SEMARNAT-1993 (165K), que establece los métodos de medición para determinar la concentración de ozono en el aire ambiente y los procedimientos para la calibración de los equipos de medición.
NORMA Oficial Mexicana NOM-037-SEMARNAT-1993 (150k), que establece los métodos de medición para determinar la concentración de bióxido de nitrógeno en el aire ambiente y los procedimientos para la calibración de los equipos de medición.
NORMA Oficial Mexicana NOM-038-SEMARNAT-1993 (182K), que establece los métodos de medición para determinar la concentración de bióxido de azufre en el aire ambiente y los procedimientos para la calibración de los equipos de medición.
REFERENCIA
