Química y el ambiente
NC.Q.2.8
Demuestra respeto por los recursos naturales y valora la conservación
del ambiente al utilizar y disponer mesurada yconcienzudamente
de los productos químicos.
La
química ambiental, denominada también
química medioambiental es la aplicación de la
química al estudio de los problemas y la conservación del ambiente. Estudia los procesos químicos que tienen lugar en el medio ambiente global, o en alguna de sus partes: el suelo, los ríos y lagos, los océanos, la atmósfera, así como el impacto de las actividades humanas sobre nuestro entorno y la problemática que ello ocasiona. La química de la atmósfera, a medida que la comunidad internacional presta más atención a las tesis del ecologismo (con acuerdos internacionales como el protocolo de Kioto para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero), es una disciplina que ha ido cobrando cada vez más importancia.
El desarrollo de esta disciplina mostró las graves consecuencias que tuvo para la capa de ozono el uso generalizado de los clorofluorocarbonos. Tras las experiencias con la lluvia ácida, la combinación de química medioambiental e ingeniería química resultó en el desarrollo de los tratamientos para limitar las emisiones de las fábricas.
También la química medioambiental se ocupa de los procesos,
reacciones, evolución e interacciones que tienen lugar en las masas de
agua continentales y marinas por el vertido de contaminantes antropogénicos. Asimismo, estudia los tratamientos de dichos vertidos para reducir su carga dañina.
También hay interacción entre la llamada Química sostenible o Química verde
y la preservación del ambiente, pues aquella estudia optimizar los
procesos productivos químicos, eliminando productos secundarios,
empleando condiciones menos agresivas (de presión y temperatura, de tipo
de disolvente).
La química ambiental se encarga de realizar la supervisión de los proyectos industriales, teniendo en cuenta el impacto ambiental.
La química ambiental y las cinco esferas
Tradicionalmente, las ciencias ambientales han estudiado los procesos e interacciones en la mesosfera, la exosfera, la geosfera y la biosfera.
La química ambiental no sólo se encarga del estudio de la vida,
transporte y evolución de las sustancias en los ámbitos antes señalados,
sino que debe añadir quinta esfera, la antroposfera, que involucra las actividades y sustancias realizadas por los humanos.
Divisiones
Dentro de la Química ambiental, podríamos encontrar las siguientes
divisiones, aunque es una materia en la que es difícil hacer
separaciones rotundas, pues la mayoría de los ciclos biogeoquímicos afectan a algunas, o a todas, las partes :
- Química de la atmósfera.
- Química de la hidrosfera. Predomina, por su importancia, la química de los océanos.
- Química edáfica o química del suelo.
- Química de la biosfera.
- Química verde
Los problemas de la química industrial
El dióxido de carbono emitido por las industrias tiene la misma masa molecular que el obtenido en una reacción en el laboratorio.
Las
industrias químicas vierten al medio ambiente grandes cantidades de
productos residuales con efectos nocivos para toda la humanidad. Es
decir, la actividad industrial química contamina el medio ambiente.
Existen
leyes que regulan y tratan de evitar esos vertidos contaminantes. Hay
también procedimientos técnicos para eliminarlos, en su mayoría. Pero,
hoy por hoy, las leyes son permisivas y los procedimientos, costosos,
por lo que el problema aún permanece en nuestro mundo actual.
La contaminación del aire
Contaminación en París
Saber más
Reacciones en nuestro entorno
En
los monumentos antiguos construidos de mármol y caliza (Acrópolis de
Atenas) se observa un deterioro de las fachadas, denominado el «mal de
piedra», orig...
Muchos procesos industriales envían a la atmósfera gases contaminantes perjudiciales para los seres vivos.
En términos técnicos suelen tipificarse cinco contaminantes básicos del aire:
- El monóxido de carbono (CO). Se forma en la combustión
incompleta (escasez de oxígeno) del carbono, gasolina o gases de las
cocinas domésticas en mal estado. Su inspiración impide la llegada de
oxígeno a las células. Es mortal en muy pequeñas dosis.
- El dióxido de azufre (SO2). Se produce en la
combustión de carbones y derivados del petróleo. Además de dar lugar a
la lluvia ácida, puede ser respirado y ataca a los pulmones.
- Los óxidos de nitrógeno, de fórmula diversa. Se comportan de modo similar al dióxido de azufre.
- Los hidrocarburos. Salen a la atmósfera como resultado de la
evaporación de las gasolinas u otros derivados del petróleo. Por el
momento, no parecen presentar graves problemas.
- Las macropartículas, de origen muy diverso. Están suspendidas en
el aire y confieren a este un aspecto gris y nebuloso. Al ser
inspiradas, se depositan en los alvéolos pulmonares, perjudicando la
función respiratoria.
La lluvia ácida
El
carbón y algunos derivados del petróleo contienen cantidades apreciables
de azufre (S). Al arder estos combustibles en las calderas de las
fábricas, también arde el azufre, formando dióxido de azufre (SO2). Este gas se arroja a la atmósfera por las chimeneas. El SO2 se oxida lentamente, generando trióxido de azufre (SO3). De forma rápida, el SO3 reacciona con el agua de las nubes, formando ácido sulfúrico (H2SO4). Este ácido, muy peligroso, queda disuelto en el agua de las nubes.
Un
proceso similar sucede con los óxidos de nitrógeno, que también producen
muchas combustiones industriales. Al final, se transforman en ácido
nítrico (HNO3), que se disuelve en el agua de las nubes.
El
agua de estas nubes, con su peligrosa carga de ácidos, termina cayendo
sobre la tierra en forma de lluvia, a veces en lugares muy alejados de
su origen. Es la «lluvia ácida».
Restauración de la catedral de Berna (Suiza)
La
acidez del agua produce cambios en el suelo y modifica los ecosistemas.
Algunos árboles, como los pinos y los abetos, resultan muy afectados. El
fenómeno es apreciable en los bosques de Europa central. Muchos peces
de ríos y lagos mueren por la excesiva acidez del agua. El suelo se
empobrece en nutrientes y muchas de las bacterias que descomponen la
materia orgánica desaparecen.
Impacto de la lluvia ácida en el mundo
El incremento del efecto invernadero
El
esquema siguiente representa la distribución de la radiación solar
(energía solar) que llega a nuestro planeta. De toda la energía (1),
solo las fracciones 3 y 6 calientan el suelo. El resto, 2 y 5, se
devuelve al espacio.
Cuando
esto ocurre, todo marcha bien en nuestro planeta y gozamos de una
temperatura media adecuada, a la que todos los seres vivos estamos
acostumbrados.
Es un delicado equilibrio benefactor.
Efecto invernadero en la Tierra
Ahora
bien, ¿qué sucedería si por alguna razón disminuyera la intensidad de
la radiación que se devuelve al espacio (5) y, consecuentemente,
aumentara la intensidad de la radiación que calienta la Tierra (6)? Es
fácil de comprender: la atmósfera y el suelo se calentarían un poco más,
como sucede en los invernaderos. Se produce entonces un incremento del
efecto invernadero.
La radiación solar no puede salir a través de las cubiertas del invernadero.
Las actividades industriales lanzan a diario cantidades enormes de dióxido de carbono (CO2)
a la atmósfera. Aunque la proporción de este gas en la atmósfera es
pequeña (no llega al 1 %), se está apreciando un incremento sensible
como consecuencia del desarrollo industrial de nuestra época.
Pues bien, el CO2
es un gas que produce un incremento del «efecto invernadero»; es decir,
retiene la radiación reflejada en el suelo que se devuelve a la
atmósfera, y contribuye, por tanto, al calentamiento progresivo de la
Tierra.
De
seguir así, los científicos temen que en unas décadas la temperatura
media de nuestro planeta pueda ascender unos pocos grados centígrados.
Las consecuencias serían desastrosas:
- Una buena parte de los hielos se fundirían y las aguas de los mares subirían, anegando muchas zonas costeras.
- Numerosos ecosistemas se verían afectados con transformaciones profundas.
- Cambios climáticos generalizados, importantes e imprevisibles.
Ante la magnitud del problema, casi todos los países desarrollados parecen decididos a atajar la emisión de CO2 a la atmósfera y a ello se han comprometido en diversas «cumbres» internacionales.
La destrucción de la capa de ozono
El ozono es un gas cuyas moléculas están formadas por la unión de tres átomos de oxígeno (O3).
Se utiliza para potabilizar el agua y para desodorizar el aire. Se
encuentra en la estratosfera formando una pequeña capa, que recibe el
nombre de ozonosfera, a unos 30 km de altura.
La
importancia de la ozonosfera es fundamental para la vida en nuestro
planeta, porque el ozono detiene algunos de los peligrosos rayos
ultravioleta que vienen del Sol. Estos rayos pueden producir cáncer de
piel, mutaciones genéticas y otros perjuicios a los seres vivos si
llegan en abundancia a la superficie terrestre.
En
1986, mientras se realizaban unas investigaciones en la Antártida, se
descubrió que el grosor de la capa de ozono había disminuido
sensiblemente, sobre todo encima de las regiones polares. Hoy día se
sabe que sobre la Antártida ha disminuido hasta un 40 % («agujero» de la
capa de ozono).
Las
causas son diversas, pero siempre tienen que ver con las actividades
humanas. Los óxidos de nitrógeno procedentes de la combustión de los
aviones y la emisión de compuestos clorofluorocarbonados (CFC) que se
utilizan como propulsores de los aerosoles parecen ser los principales
responsables de este problema ecológico. La comunidad internacional está
tomando medidas para resolverlo, pero probablemente se tardará más de
un siglo en volver a los niveles de ozono que había en 1986.
Las reacciones químicas que describen la destrucción del ozono son:
Una sola molécula de cloro es capaz de destruir miles de moléculas de ozono.
Las
imágenes tomadas por los satélites artificiales permiten controlar la
evolución del «agujero de la capa de ozono» (ver la secuencia inferior
de fotos), con el fin de comprobar si las medidas que se han tomado a
nivel mundial (como, por ejemplo, la de prohibir ciertos productos en
los sprays) tienen algún resultado positivo.
Evolución del agujero de la capa de ozono sobre la Antártida.
La contaminación del suelo
El
suelo que pisamos también sufre los efectos de la contaminación
producida por la actividad química industrial. Sobre él se vierten
productos extraños e indeseados, que modifican sus características
naturales y terminan afectando a su composición química y a la vida que
sustenta.
La contaminación de los suelos está causada por los siguientes agentes:
- Los residuos sólidos. La civilización ha traído consigo
un espectacular aumento en la cantidad de residuos generados. Estos
residuos se vierten a veces de manera incontrolada, alternando de esta
manera el suelo.
- Los vertidos industriales. Los vertidos incontrolados de
aceites, productos químicos, etcétera, pueden contaminar de tal manera
el suelo que este quede completamente inútil para actividades agrícolas.
- Los productos agrícolas. Las sustancias empleadas, por
ejemplo, para fumigar los cultivos también afectan al suelo, que de esta
manera puede variar su composición o contribuir a la contaminación del
agua.
El
problema de la contaminación del suelo está asociado en muchas ocasiones
a la contaminación del agua, pues las corrientes de agua arrastran y
disuelven a lo largo de su recorrido algunos de los componentes químicos
que se encuentran presentes en el suel
La contaminación del agua
Tareas de limpieza en las playas de Galicia por la marea negra
ocasionada por el Prestige
Las
actividades industriales, agrícolas o urbanas generan residuos numerosos
y muy variados, muchos de los cuales van a parar a los ríos. La
contaminación del agua se produce por agentes físicos, químicos y
biológicos.
| Agentes físicos |
Sedimentos o restos sólidos de
procedencia diversa.
Partículas en suspensión.
Aumento de la temperatura por
vertido de agua caliente en las fábricas o centrales energéticas.
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| Agentes químicos |
Residuos domésticos: detergentes y otros productos de limpieza.
Residuos agrícolas: fertilizantes, plaguicidas y pesticidas.
Residuos industriales: ácidos y álcalis, petróleo y derivados y sales de metales pesados.
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| Agentes biológicos |
Desechos de seres vivos.
Pequeños seres vivos: gusanos, larvas, etc.
Microorganismos patógenos: bacterias. | | | |
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