La Química, el Cambio Climático y el Ozono Estratosférico

La Química, el Cambio Climático
y el Ozono Estratosférico
Mario Molina
Miembro del Colegio Nacional
Universidad de California, San Diego
Centro Mario Molina para Estudios Estratégicos
sobre Energía y Medio Ambiente
Coloquio Fronteras de la Química
Año Internacional de la Química
Ciudad de México
1° de diciembre de 2011
Elozono
aumentapor
contaminación
Concentraciónde
Ozono
Ozono
Troposférico
Altitud (millas)
Altitud(kilómetros)
Ozono
Estratosférico
Mecanismo de Chapman
O2  h  O  O
O  O2  O3
M
O3  h  O  O2
O  O3  O2  O2
NO+O3
NO2+O2
NO2 +ONO+O2
O3 +hν
2O3
O+O2
3O2
Agotamientodelacapadeozono
enlospolos
Propiedades físicas de algunos CFCs
Presión de Vapor
(atm)
260K
300K
Punto de
ebullición
Compuesto
Fórmula
CFC-11
CFCl3
0.22
1.12
23.8°C
CFC-12
CF2Cl2
1.93
6.75
-29.8°C
CFC-113
CFCl2CClF2
0.08
0.47
47.7°C
Cl+O3
ClO+O2
ClO +OCl+O2
O3 +hν
2O3
O+O2
3O2
QuímicaEstratosféricaPolar
ClO +ClO  ClOOCl
ClOOCl +hѵ  2Cl+O2
2(Cl+O3  ClO +O2)
_________________________________________
2O3  3O2
________________________________________________________________________________________
Hielo:
HCl +ClONO2  Cl2 +HNO3
Acuerdointernacionalparael
controldelasemisionesdeCFCs
ProgramadeMedioAmbientedelasNacionesUnidas(UNEP)
PROTOCOLO DE MONTREAL
RELATIVO A LAS
SUSTANCIAS QUE AGOTAN LA
CAPA DE OZONO
1987
Ozonototal(UnidadDobson)
ResultadosdelProtocolodeMontreal
ProyecciónconProtocolo
Cantidad
observada
Proyecciónsin
Protocolo
Año
Fuente: Newman et al., What would have happened to the ozone layer if
chlorofluorocarbons (CFCs) had not been regulated?
Atmos. Chem. Phys. Discuss., 2008.
Energía
Balance energético de la tierra
Luz solar
Radiación terrestre
Longitud de onda (μm)
3 2
Energía emitida = 2πh v /c
ehv/kT - 1
E=hv
Energía total emitida = ϭ T4
Ley de distribución de Planck
Efecto fotoeléctrico de Einstein
ϭ: Constante de Stephan-Boltzmann
Emisiónalespacioenelinfrarrojo
CO2
DesiertodelSahara
Emisión
O3
H2O
4006008001000120014001600
Númerodeonda(cm‐1)
BióxidodecarbonoenlaAtmósfera:
elPulsodelPlaneta
6CO2 +6H2O+hѵ
C6H12O6 +6O2
C+O2
CH4 +2O2
2C8H18 +25O2
C6H12O6+6O2
6CO2 +6H2O
CO2
CO2 +2H2O
16CO2 +18H2O
Bióxidodecarbonoenlaatmosfera:
1957‐ 1978
Fuente:CharlesDavidKeeling,ScrippsInstitutionofOceanography
Gasesdeefectoinvernadero
Tiempo (Antes del 2005)
Concentraciones
deCO2 yCH4
enlosúltimos
10,000años
Fuente:IPCCAR4,WG1SPM,2007
Reconstruccióndelatemperatura
mediadelosúltimos1100años
Perforaciones (Huang et al. 2000)
Factores múltiples (Mann & Jones 2003)
Longitud de glaciares (Oerlemans et al. 2005)
Factores múltiples (Moberg et al. 2005)
Factores múltiples (Hegert et al. 2006)
Anillos de árboles (Esper et al. 2002)
VariacióndeTemperatura(°C)
Factores directos (HadCRUT2v)
Año
Fuente:CommitteeonSurfaceTemperatureReconstructionsfortheLast2,000Years.NationalResearchCouncil.2006
TemperaturayconcentracióndeCO2
enlosúltimos450milaños
Fuente: GRID-UNEP
ConcentracióndeCO2 (ppmv)
ConcentraciónyProyeccionesde
dióxidodecarbono
Añosantesdelpresente
EmisionesdeGasesdeEfecto
Invernaderoporsector
Emisiones
norelacionadas
conlaenergía
Residuos Consumo 3.60% eléctrico industrial
8.50%
Agricultura
13.50%
Transporte
13.50%
Deforestación
18.20%
Consumo eléctrico en Vivienda y Oficinas 15.20%
Procesos industriales
27.50%
Fuente:WorldGHGEmissions Flow Chart.WRI.2000
Emisiones
relacionadas
conlaenergía
Crecimientodelasemisiones
globalesdeCO2
35
30
Gton CO2
25
20
15
10
5
1850
1860
1870
1880
1890
1900
1910
1920
1930
1940
1950
1960
1970
1980
1990
2000
2006
0
Fuente:Climate Analysis Indicators Tool.WRI.2010
Triángulosdeestabilización:
Cómoresolverelproblemadelclima
S.Pacala &R.Socolow
Emisiones por combustibles
fósiles (GtC/año)
•
•
Emisiones por combustibles
fósiles (GtC/año)
Año
Triángulos de
estabilización
Emisiones por quema de
combustibles fósiles
Año
Mejorarlaeficienciaenergética
Mejorareficienciadeplantas
generadorasdeelectricidad
•
Sustituircarbónporgasnatural
•
CapturayalmacenamientodeCO2
•
Fisiónnuclear
•
Electricidadeólica
•
Energíasolar
•
Biocombustibles
•
Administracióndebosques
Políticasclimáticasbajo
incertidumbre‐ 2009
SinPolíticas
Estabilización
delCO2 a550ppm:
Fuente:MIT,2009
Una nueva rueda
Accionesnecesariaspara
enfrentarelcambioclimático
• Establecer un precio a las emisiones de carbono para
que el mercado pueda trabajar en encontrar las
reducciones más baratas, a través de un nuevo acuerdo
internacional para el periodo post‐Kyoto.
• Incrementar la inversión en investigación, desarrollo y
demostración de tecnologías en energía.
• Expandir la cooperación internacional
para la
implementación de tecnologías en energía avanzadas
en países en desarrollo.
• Acelerar las medidas “ganar‐ganar”.
PoblaciónMundial
7milmillones
(2011)
(2000)
(1987)
(1975)
(1960)
(1930)
(1800)
Fuente:UnitedNationsPopulationDivision,WorldUrbanizationProspects,2010.