Deposición ácida

 Acidez y pH
 Conocimiento del problema de la lluvia ácida
 Lluvia ácida. Dispersión. Reacciones químicas. Origen




de los reactivos.
Alcances geográficos y efectos. Grande Lagos de
Norteamérica, Selva Negra de Alemania y
monumentos de mármol en Roma.
Concientización mundial del problema
Tecnologías aplicables para evitar la lluvia ácida
Resumen
Universidad de Belgrano - Cátedra de Ecología - Dr. Jorge Deschamps y Lic. Morales-Yokobori
2
 Un átomo de hidrógeno es un protón con un electrón
orbitando.
 Un ion hidronio es una molécula de agua (H2O) ionizada
con un protón; es decir químicamente es H3O+
 En términos químicos, la acidez se define como la
concentración de iones hidronio en una dada solución.
 A mayor concentración (cantidad por unidad de volumen)
de iones hidronio, mayor acidez.
Universidad de Belgrano - Cátedra de Ecología - Dr. Jorge Deschamps y Lic. Morales-Yokobori
3
 El agua pura tiene una concentración de iones hidronio
equivalente a 10-7 moles/litro
(1 mol = 6,02 · 1023 moléculas)
 El pH (potencial de hidrógeno) se define como el negativo
del logaritmo de la concentración.
 El pH del agua pura es entonces 7.
 A mayor concentración se tiene menor pH, siendo ácidas
las soluciones con pH < 7 y alcalinas las que tienen pH > 7
 Una solución con pH 4 es 10 veces más ácida que una
solución con pH 5; pues tendrá 10 veces más concentración
de iones hidronio.
Universidad de Belgrano - Cátedra de Ecología - Dr. Jorge Deschamps y Lic. Morales-Yokobori
4
Universidad de Belgrano - Cátedra de Ecología - Dr. Jorge Deschamps y Lic. Morales-Yokobori
5
 Los efectos corrosivos del dióxido de sulfuro (SO2) disuelto en la
lluvia se comprenden desde por lo menos un siglo atrás.
 Robert Angus Smith, químico inglés del siglo XIX, fue pionero
estudiando el fenómeno en Inglaterra, Escocia y Alemania:
 Descubrió que la acidez de la lluvia era debida principalmente a su
contenido sulfúrico
 Demostró que la quema de carbón, los vientos, las frecuencias y
cantidades de precipitación, la proximidad a las costas y la
descomposición de materias orgánicas afectaban la concentración de
sulfatos en la lluvia.
 En 1968, el científico sueco Svante Oden demostró que debido a las
trayectorias de las masas de aire y las frecuencias e intensidades de
precipitaciones, los compuestos sulfurados y nitrogenados
pueden transportarse distancias de hasta 2000 km, convirtiendo
el problema en regional.
Universidad de Belgrano - Cátedra de Ecología - Dr. Jorge Deschamps y Lic. Morales-Yokobori
6
 La deposición ácida es la
precipitación desde la
atmósfera de sustancias
ácidas sobre la superficie
terrestre.
 Involucra todo tipo de
precipitaciones; es decir
lluvia, nieve, niebla, etc.
 También puede ocurrir
como deposición seca, sin
que medie el agua, es decir
como gases o partículas.
 El término científico
correcto es deposición
ácida y no lluvia ácida.
Como las fuentes de los gases pueden estar a
cientos de kilómetros de donde ocurre la lluvia
ácida, el fenómeno no es solo local sino
también regional; pero no llega a la escala
global.
Universidad de Belgrano - Cátedra de Ecología - Dr. Jorge Deschamps y Lic. Morales-Yokobori
7
Los ácidos
disueltos en el
agua de lluvia se
distribuyen a
través de ríos y
lagos, y mediante
la percolación en
suelo y las
escorrentías.
Escorrentía
Percolación
Universidad de Belgrano - Cátedra de Ecología - Dr. Jorge Deschamps y Lic. Morales-Yokobori
8
 El agua de lluvia es por naturaleza levemente ácida,
con un pH de aproximadamente 5,6.
Ácido
carbónico
Agua
H2O + CO2 → H2CO3
Dióxido de
carbono
 La actividad del hombre ha incrementado su acidez:
en zonas industriales el pH de lluvia ronda el valor 4,
habiéndose detectado valores de hasta 2,6.
Universidad de Belgrano - Cátedra de Ecología - Dr. Jorge Deschamps y Lic. Morales-Yokobori
9
 La mayor contribución a la deposición ácida proviene de los
óxidos de sulfuro; principalmente dióxido de sulfuro y
en menor medida los óxidos de nitrógeno,
principalmente dióxido de nitrógeno y óxido nítrico
(NOx)
Dióxido
de azufre
Ácido
sulfúrico
2 SO2 + O2 + 2 H2O → 2 H2SO4
NO + NO2 + O2 + H2O → 2 HNO3
óxido nítrico
Dióxido de
nitrógeno
Universidad de Belgrano - Cátedra de Ecología - Dr. Jorge Deschamps y Lic. Morales-Yokobori
Ácido
nítrico
10
 H2SO4
H+
SO4-H+
Factor corrosivo
 HNO3
H+
NO3-
Universidad de Belgrano - Cátedra de Ecología - Dr. Jorge Deschamps y Lic. Morales-Yokobori
11
 La principal fuente de óxidos de
azufre y nitrógeno es la quema de
combustibles fósiles,
principalmente petróleo y carbón.
 Los combustibles fósiles contienen
compuestos azufrados y
nitrogenados, que provienen de su
origen orgánico.
 El azufre y el nitrógeno son
esenciales en la estructura de las
proteínas; de ahí que los fósiles
contengan estos elementos
químicos.
Universidad de Belgrano - Cátedra de Ecología - Dr. Jorge Deschamps y Lic. Morales-Yokobori
12
 En la quema de combustibles se
producen reacciones químicas
que forman los óxidos de azufre y
nitrógeno. El azufre proviene
principalmente de los fósiles
mientras que el nitrógeno del aire
atmosférico.
 Los óxidos de azufre pueden
también ser de origen natural, por
ejemplo volcánico, incendios
forestales, etc. Sin embargo, la
relación entre óxidos de azufre de
origen antropogénico y de origen
natural es 3:1. Análogamente, para
óxidos de nitrógeno la relación es
7:1
Universidad de Belgrano - Cátedra de Ecología - Dr. Jorge Deschamps y Lic. Morales-Yokobori
13
Corrosión
atmosférica
Acidificación
y corrosión
del suelo
Acidificación
de napas
subterráneas
de agua
Visibilidad
reducida
Deposición
ácida
Acidificación
de lagos y ríos
Daños a
plantas y
crecimiento
reducido de
bosques
Daños a la
salud
Universidad de Belgrano - Cátedra de Ecología - Dr. Jorge Deschamps y Lic. Morales-Yokobori
14
Mediciones de acidez en las precipitaciones de EEUU, efectuadas por el
Programa Nacional de Deposición Atmosférica de EEUU. Año 2006.
Universidad de Belgrano - Cátedra de Ecología - Dr. Jorge Deschamps y Lic. Morales-Yokobori
15
Universidad de Belgrano - Cátedra de Ecología - Dr. Jorge Deschamps y Lic. Morales-Yokobori
16
Universidad de Belgrano - Cátedra de Ecología - Dr. Jorge Deschamps y Lic. Morales-Yokobori
17
Universidad de Belgrano - Cátedra de Ecología - Dr. Jorge Deschamps y Lic. Morales-Yokobori
18
En algunas regiones
el suelo contiene
mucho granito
dificultando así la
degradación de los
ácidos.
La deposición de los
ácidos agota los
cationes Ca2+ , Mg2+
y K+ necesarios para
los árboles, a la vez
que incrementa la
liberación de iones
de aluminio (Al3+),
los cuales ingresan a
los árboles
causándoles su
muerte.
Bavaria, Alemania. Bosque de elevada altitud dañado por lluvia
ácida. Este fenómeno dio significado al nombre de Selva Negra.
Foto por Spitzbergler (AccuWeather)
Universidad de Belgrano - Cátedra de Ecología - Dr. Jorge Deschamps y Lic. Morales-Yokobori
19
Grandes Lagos - Noreste de EEUU/ Sureste de Canadá
El fondo de los
lagos contiene
piedra caliza, la
cual no
neutraliza
fácilmente los
ácidos.
El aluminio
liberado por los
El zooplancton es el
ácidos en el
bentos causa la grupo de organismos
más afectado
muerte de
peces
Universidad de Belgrano - Cátedra de Ecología - Dr. Jorge Deschamps y Lic. Morales-Yokobori
20
Estas estatuas están hechas de mármol, un tipo de piedra caliza
compuesta principalmente de carbonato de calcio (CaCO3). Donde
primero se estudio fue en Roma. Las piedras calizas lentamente se
disuelven en presencia de H+ (protones) según la reacción:
CaCO3 (s) + 2 H+ (ac.) → Ca2+ (ac.) + CO2 (g) + H2O
Universidad de Belgrano - Cátedra de Ecología - Dr. Jorge Deschamps y Lic. Morales-Yokobori
21
 No es un problema grave, al menos a nivel regional.
 A nivel local las papeleras o pasteras liberan dióxido
de azufre (SO2) y otros compuestos a la atmósfera; y
podrían estar afectadas las personas vecinas a esas
plantas industriales.
 Alto Paraná S.A. utilizaba gas hasta hace un tiempo
para generar electricidad, pero actualmente utiliza
fueloil proveniente de Venezuela, el cual está
contaminado con azufre, pues no fue tratado para su
eliminación.
Universidad de Belgrano - Cátedra de Ecología - Dr. Jorge Deschamps y Lic. Morales-Yokobori
22
 En 1972 la Organización para la Cooperación Económica y el
Desarrollo (OECD) inauguró un “Programa Técnico Cooperativo
para Medir el Transporte de Polutos por Aire a Largas Distancias”
firmado por once países europeos. (Argentina no es miembro).
 En 1972 la Conferencia de Naciones Unidas sobre el
Desarrollo Humano en Estocolmo marcó el inicio de la
cooperación internacional para combatir la acidificación del
planeta.
 En 1979 se publicaron los resultados del Programa de la
OECD; que en otros aspectos mencionaba que una parte
sustancial de las emisiones de dióxido de azufre (SO2) era
transportada por aire a cientos de kilómetros de su origen,
llegando hasta otros países. Las emisiones provenientes del
Reino Unido afectaban así a los lagos escandinavos y las
provenientes de la República Federal Alemana a Austria.
Universidad de Belgrano - Cátedra de Ecología - Dr. Jorge Deschamps y Lic. Morales-Yokobori
23
 En 1979 se firma la Convención sobre la Polución Transfronteriza por Aire
a Largas Distancias. Originalmente lo firman 32 países europeos, la misma
UE, EEUU y Canadá. Hoy son 51 países los signatarios.
 Al principio tanto el Reino Unido como Alemania se oponen a reducir la
emisiones de estos polutos. Pero Alemania cambia de opinión cuando se
descubre que parte de su riqueza forestal (Selva Negra) esta siendo
dañada por emisiones provenientes del Reino Unido:
 Los países se comprometen a través de la Convención a:
 Limitar y reducir en forma gradual tanto como sea posible la polución del aire.
 A través del intercambio de información, investigación y monitoreo, desarrollar
sin más demora políticas y estrategias para combatir las emisiones de polutos,
prioritariamente de origen sulfúrico.
 En 1985 se adiciona un Protocolo a dicha Convención estableciéndose
que las emisiones de sulfúricos deberán reducirse en al menos un 30% a
más tardar en 1993; que firman 21 países. Reino Unido, Polonia, Grecia y
Portugal no lo firman.
Universidad de Belgrano - Cátedra de Ecología - Dr. Jorge Deschamps y Lic. Morales-Yokobori
24
 Limpiado del carbón: el peso específico del carbón es
menor que el de los compuestos sulfurados. Se los puede
separar lavándolos en medio acuoso, precipitando los
compuestos sulfurados.
 Hidrodesulfurización del gas y productos refinados de
petróleo como fuel oil, kerosene, etc.: es un proceso de
catálisis química donde se forma ácido sulfhídrico H2S,
que luego es capturado y convertido a ácido sulfúrico
(H2SO4) que se comercia.
Universidad de Belgrano - Cátedra de Ecología - Dr. Jorge Deschamps y Lic. Morales-Yokobori
25
 Hasta 1970 existía la
técnica de neutralizar
la carga con cátodos y
ánodos.
 El dióxido de azufre
(SO2) no tiene carga y
por lo tanto no era
retenido con esta
tecnología, si bien
hasta el 96% de las
partículas eran
retenidas.
+
-
+
-
Universidad de Belgrano - Cátedra de Ecología - Dr. Jorge Deschamps y Lic. Morales-Yokobori
-
+
26
Universidad de Belgrano - Cátedra de Ecología - Dr. Jorge Deschamps y Lic. Morales-Yokobori
27
 El pH es una medida de la concentración de protones
(H+) o iones hidronio (H3O+) en una solución.
 El pH se mide de 0 a 14, siendo pH = 7 el pH neutro,
correspondiente al agua en su estado puro
 pH < 7 corresponde a una solución ácida
 pH > 7 corresponde a una solución alcalina
Universidad de Belgrano - Cátedra de Ecología - Dr. Jorge Deschamps y Lic. Morales-Yokobori
28
 Los compuestos causantes del fenómeno son los
óxidos de azufre y de nitrógeno, provenientes
principalmente de la quema de combustibles fósiles.
 Estos compuestos pueden ser transportados cientos de
kilómetros, convirtiéndose en un problema regional.
 Reaccionan con oxígeno (O2) y agua (H2O) para
formar ácidos sulfúrico y nítrico principal y
respectivamente.
Universidad de Belgrano - Cátedra de Ecología - Dr. Jorge Deschamps y Lic. Morales-Yokobori
29
 Contaminación de aguas dulces (por ejemplo, Grandes
Lagos de Norteamérica) con impacto directo en la vida
animal e indirecto a través de la liberación de iones
Al3+ desde el fondo de las aguas (bentos).
 Contaminación del suelo con impacto en la vida
vegetal (por ejemplo, Selva Negra, Alemania) por
liberación de iones Al3+ provenientes de rocas.
 Deterioro de monumentos de mármol por acción
corrosiva de los ácidos (por ejemplo, en Roma).
Universidad de Belgrano - Cátedra de Ecología - Dr. Jorge Deschamps y Lic. Morales-Yokobori
30
 En 1985 21 países firman un Protocolo con el
compromiso de reducir un 30% la emisión de óxidos de
azufre para 1993.
 El Reino Unido, uno de los principales contaminantes,
no firma.
Universidad de Belgrano - Cátedra de Ecología - Dr. Jorge Deschamps y Lic. Morales-Yokobori
31
 Pre-combustión:
 Eliminación de óxidos de azufre por diferencia de peso
con el carbón
 Catálisis química con formación de ácido sulfúrico
 Post-combustión: utilización de vapores de agua con
polvo de piedra caliza que reacciona con los óxidos de
azufre, y así precipitan estos últimos.
Universidad de Belgrano - Cátedra de Ecología - Dr. Jorge Deschamps y Lic. Morales-Yokobori
32