Saludos amigos de #stem-espanol y comunidad científica en general que hace vida en steemit.
El mundo evoluciona de manera acelerada o desproporcionada si se quiere, en lo que respecta al desarrollo industrial y tecnológico, todos estos avances han traído consigo una serie de consecuencias que cada día se hacen más notorias en nuestro planeta.
Los desechos generados por la acción del hombre han quebrantado el equilibrio armónico de la tierra, por ejemplo las emisiones de gases procedentes de la quema de combustibles fósiles, la diversificación de los procesos industriales y la creciente demanda de energética, son las principales causas de agentes contaminantes en la atmósfera.
El incremento de estos contaminantes ha traído consigo repercusiones tales como el debilitamiento de la capa de ozono, el calentamiento global, el efecto invernadero y la lluvia ácida, además de trastornos asociados a la salud de las personas.
En esta publicación abordaré el tema de la lluvia ácida la cual está asociada a los óxidos gaseosos de nitrógeno y azufre
La lluvia ácida
Puede considerarse una lluvia como ácida cuando el valor de su pH es inferior a 5, este fenómeno se origina cuando el vapor de agua concentrado en la atmósfera producto de la evaporación por la radiación solar, reacciona con óxidos de azufre y nitrógeno.
Estos óxidos entran en la clasificación de óxidos ácidos, son compuestos binarios constituidos por oxígeno y un elemento no metálico, y tienen la capacidad de reaccionar con el agua originando ácidos.
Explicación animada de la lluvia ácida
¿Pero cómo llegan estos óxidos gaseosos a nuestra atmósfera?
Emisiones de óxidos de nitrógeno
La presencia de óxidos de nitrógeno en la atmósfera está asociada en más de un 70% a las emisiones procedentes de la combustión automotriz ya sea de la gasolina como del diésel, la quema del carbón y gas natural en las termoeléctricas, también generan una porción considerable de emisiones de estos óxidos pero debido a las regulaciones impuestas a nivel internacional su incidencia ha disminuido de forma considerable, aunque quizás aún no es suficiente.
El humo proveniente de los vehículos es el principal responsable de la presencia de óxidos de nitrógeno en la atmósfera
Cuando se produce un proceso de combustión no controlado, las altas temperaturas generadas aportan la energía suficiente a las moléculas nitrógeno presentes en el aire, para terminen rompiéndose y produciendo la oxidación del nitrógeno a óxido nítrico y óxido nitroso, es decir por lo general estos óxidos son subproductos de combustiones incompletas, ya que el oxígeno libre se quema totalmente en una combustión completa y no debería reaccionar con el nitrógeno.
Esta es la razón por la cual los motores a carburación producen muchos más emisiones de óxidos de nitrógeno, que los motores a inyección donde se llevan combustiones más controladas y que producen una mayor eficiencia energética.
Emisiones de óxidos de azufre.
Las emanaciones a de dióxido de azufre (SO2) y trióxido de azufre (SO3) a nivel antropogénico por lo general se asocian a los procesos de refinación del petróleo y a la quema de carbón natural.
Las refinerías petroleras generan emisiones con altas concentraciones de óxidos de azufre
El carbón natural en su composición contiene aproximadamente un 3 % en peso de azufre y es por ello que representa una de las principales fuentes de estas emisiones, ya que es utilizado ampliamente para en la generación de energía eléctrica a través de su combustión, debido a su abundancia en la naturaleza y al bajo costo que representa.
Combustión de carbón natural
Dióxido de azufre volcánico.
Otra de las fuentes que contribuye al incremento de estos óxidos en la atmósfera es la actividad volcánica, cuando se generan erupciones se libera gran cantidad de estos gases.
Un ejemplo de ello fue la erupción del volcán Laki en Islandia en el año de 1783, la nube tóxica de dióxido de azufre propicio lluvia ácida en diversas regiones de Europa y el mundo, afectando la agricultura, lo cual genero un periodo de hambruna de tres años.
La actividad volcánica produce cantidades enormes de SO2
En el año 2014 un estudio realizado por el Instituto Volcanológico de Canarias al Volcán Fogo en Tenerife, a través del empleo de sensores ópticos determinó que tras las erupciones de dicho volcán, se llegaron a registrar emanaciones de hasta 12 mil toneladas de dióxido de azufre diarias, una cifra impresionante sin lugar a dudas.
Una vez conocidas las principales fuentes de emisión de estos óxidos gaseosos, veamos cómo se forma la lluvia ácida.
Reacciones que intervienen en la formación de la lluvia ácida.
Tanto el dióxido de azufre (SO2) como el óxido de nitroso (NO) presentan una menor estabilidad química que el trióxido de azufre (SO3) y el óxido nítrico (NO2) en forma respectiva, es por ello que en condiciones atmosféricas terminan reaccionando y convirtiéndose en estas especies de mayor estabilidad. De esta manera se suman a los ya provenientes de forma directa de las emisiones como se muestra en la siguiente imagen.
Ambos óxidos al entrar en contacto con el agua reaccionan de acuerdo a las siguientes ecuaciones:
Reacción del SO3
El trióxido de azufre propicia la formación de ácido sulfúrico.
Reacción del NO2
El óxido nítrico propicia la formación del ácido nítrico.
Las especies formadas a partir de estos óxidos, tienen la capacidad de ceder protones, disociando el ion H+ que es el responsable de disminuir el pH del agua que posteriormente se precipita a la tierra en forma de lluvia.
Consecuencias y efectos de la lluvia ácida.
Arboles devastados por la acción de la lluvia ácida
Es responsable de la acidificación de ríos, lagos y mares, lo que representa un serio problema para los ecosistemas acuáticos, que se ven alterados por las variaciones de pH en el agua ocasionando la muerte de peces y otras formas de vida.
Acaba con la vegetación produciendo que se marchiten árboles, pastizales y diversas especies de plantas.
Además de destruir de forma directa a la vegetación, la acidificación que produce en los suelos no permite el desarrollo y crecimiento de nuevas especies, es por esto que la lluvia ácida representa un gran problema para la agricultura a nivel mundial.
Contribuye al fenómeno de eutrofización, ya que los nitratos y sulfatos que aporta, generan los nutrientes para la proliferación acelerada de algas que consumen el oxígeno disuelto en el agua.
La lluvia ácida corroe las estructuras metálicas y de concreto. Los metales se oxidan en un medio ácido por su tendencia a perder electrones, en el caso de las infraestructuras de concreto o cemento todas ellas presentan en su composición un alto porcentaje de carbonato de calcio CaCO3 una sal alcalina que reacciona fácilmente con los ácidos, lo que implica su desgaste.
Ha generado periodos de hambruna en diversas regiones del planeta, ya que al no permitir un desarrollo óptimo de la agricultura, ni el crecimiento del pasto para alimento de animales, hace difícil la producción de alimentos.
Escenario mundial
En la actualidad las zonas que se ven más afectadas por la lluvia ácida son:
El este de los Estados Unidos, específicamente las regiones aledañas a la ciudad de New York por la intensa actividad industrial y la contaminación asociada al tránsito vehicular.
Alemania también es víctima de la lluvia ácida, pero vale la pena mencionar que este es uno de los países más industrializados de Europa y toda esta industrialización se traduce en más emisiones a la atmósfera.
Holanda y Dinamarca han sido otros de los países afectados, pero en estos casos el problema no ha sido ocasionado por sus propias emisiones sino por las provenientes del Reino Unido.
Acciones a tomar.
Todas las acciones para revertir este fenómeno deben estar dirigidas en atacar las causas que lo generan, lo primordial es reducir las emisiones de estos agentes contaminantes para ello debemos:
Reducir el uso de combustible fósil, entre los que se encuentran los derivados del petróleo y el carbón natural.
Utilizar filtros en los vehículos que reduzcan al mínimo la presencia de contaminantes en sus emisiones.
Reducción en la circulación de los vehículos de carburación y fomentar el uso de vehículos con sistema de inyección.
Un mayor control y compromiso por parte de las autoridades de los diversos países en materia ambiental.
Los gases de chimeneas de las industrias deben ser tratados previamente antes de ser emitidos a la atmósfera, todo esto para garantizar que cumplan con los límites en las concentraciones de contaminantes permitidos por la legislación ambiental.
Fomentar el uso de transportes eléctricos.
En publicaciones anteriores hablé sobre algunos métodos para la eliminación de estos óxidos responsables de la lluvia ácida.
El dióxido de titanio como una alternativa contra la contaminación del aire.
Todos los esfuerzos que hagamos en este sentido, por pequeños que parezcan de alguna manera contribuirán a revertir todos estos daños que hemos venido propiciándole a nuestro planeta. ¡Aun estamos a tiempo!
Bueno amigos espero que esta publicación les haya sido útil, estoy a la orden para responder sus dudas y comentarios.
¡Saludos!
Referencias:
Méndez (2010) Lluvia ácida. Disponible en el siguiente ENLACE
Felder y Rousseau (2008) Principios elementales de los procesos químicos. 3era edición, Editorial Limusa.
INVOLCAN (2017) Emision de dioxido de azufre por erupcion del volcan Fogo.Disponible en el siguiente ENLACE
Editorial Hablemos de coches (2017) ¿Como se generan los óxidos de nitrógeno. Disponible en el siguiente ENLACE
Ministerio de agricultura pesca y alimentación de España( S/F) óxidos de nitrógeno. Disponible en el siguiente ENLACE