Estudio de los principales procesos que originan emisiones de gases a la atmósfera (página 2)

Después de un intenso trabajo, liderado por nuestro Comandante en Jefe se pudo establecer una estrategia para la solución radical y definitiva del déficit energético y a la vez sin demorar un segundo comenzar su implementación acelerada.

Comenzó así la Revolución Energética que es el conjunto de acciones dirigidas a transformar los principios de generación de electricidad y la concepción sobre el ahorro de Portadores Energéticos, todas estas acciones con un fin común, mejorar la calidad de vida de nuestro pueblo.

CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA Y CAMBIO CLIMATICO.

Atmósfera, mezcla de gases y partículas de una amplia variedad de elementos y compuestos químicos. Entre los constituyentes de la atmósfera se les denomina principales a aquellos que tienen una concentración relativa, igual o mayor que 1 % en volumen (nitrógeno-78%, oxigeno-21% y argón, este último aproximadamente), y constituyen trazas a los de concentración inferior a 1%, donde se incluye el resto de los gases, y las partículas. Los gases trazas, de conjunto, representan aproximadamente solo 0,12% de la composición del aire seco (no se considera el vapor de agua). Sin embargo, pese a sus pequeñas concentraciones en la atmósfera tienen gran importancia para la vida en el planeta / López, 2006 /.

Las emisiones de contaminantes a la atmósfera, derivadas de las actividades humanas, entre otros efectos, han provocado el incremento de las concentraciones atmosféricas de diferentes gases trazas, por encima de sus niveles naturales y a ritmos tales que están conduciendo a importantes cambios en las propiedades químicas y radiactivas de la atmósfera, entre otros problemas relacionados con el medio ambiente atmosférico.

De acuerdo con el tiempo de vida de los diferentes contaminantes en la atmósfera, así originaran problemas globales (mundiales), regionales o locales. Estos problemas, aunque son de diferentes escalas, se asocian a varios niveles de contaminación y tienen distintos efectos; sin embargo están fuertemente interrelacionados y tienen un origen común, las emisiones de contaminantes a la atmósfera /Curso Cambio Climático, 2008/.

Existen en la atmósfera una gran cantidad de Gases de Efecto Invernadero (GEI) directos o indirectos (estos últimos conocidos también como precursores). Aunque todos tienen importancia para el clima y/o los procesos de la contaminación y la química atmosférica, no todas son relevantes para los procesos relacionados con el calentamiento global y cambio climático. Para esos procesos son más importantes los GEI directo que tienen:

• Largo tiempo de vida relativo en la atmósfera (les posibilita distribuirse y mezclarse bien en la atmósfera, y con mayor rapidez de lo que se remueven de estas).

• Alto nivel de potencial de calentamiento atmosférico.

• Fuentes (directas o indirectas) importantes en las actividades humanas.

• Composición química favorable (por ej. Cantidad de cloro y/o Bromo contenido en cada molécula para los GEI que también son sustancias agotadoras del ozono).

• Un volumen significativo de emisiones a la atmósfera.

Ahora bien, de los GEI más importantes, en la actualidad varios son controlados por la Convención Marco de Naciones Unidas sobre Cambio Climático (CMNUCC) y su protocolo de Kyoto, y otros por el protocolo de Montreal sobre las Sustancias que Agotan la Capa de Ozono (SAO), debido de que además de GEI son también SAO. Esta subdivisión tiene entre sus causas principales la no duplicación de actividades entre ambos convenios internacionales. Asimismo, en la atmósfera están también presentes otros GEI no controlados por los convenios anteriores que reciben atención científica, como p.ej. cinco son conocidos como GEI de Larga Vida (GEILV) y aportan cerca del 97% de forzamiento radiactivo directo estos son, por orden de importancia: CO2, CH4, N2O que se encuentran bajo el control de la CMNUCC y su protocolo de Kyoto y el (CFC-11) Clorofluorcarbono y el (CFC-12) que se regulan por el protocolo de Montreal sobre sustancias agotadoras de la capa de ozono. En la tabla 1 se muestran algunas de estas sustancias.

En la tabla 1 también se mencionan otros GEI de importancia, así como los siguientes gases precursores: óxido de nitrógeno (NOx); monóxido de carbono (CO); compuestos volátiles diferentes del metano (COVDN) y dióxido de azufre (SO2). La importancia de estos últimos viene dada por su papel como precursores de los GEI especialmente del ozono troposférico, modificadores de sus concentraciones en la atmósfera o precursores de partículas atmosféricas como el CO2.

Tabla 1. Gases de efecto Invernadero de mayor importancia.

*CMNUCC – Convención Marco de Naciones Unidas sobre Cambio Climático.

** Protocolo de Montreal sobre Sustancias Agotadoras de la Capa de Ozono.

*** Los halones son compuestos del bromo que se utilizan fundamentalmente

como agentes para la extinción de incendios.

De los GEI mayores el CO2, CH4, y N2O aportan de conjunto 88% del crecimiento del forzamiento radiactivo observado en la época industrial, motivado por el cual centran la atención de la CMNUCC y su protocolo de Kyoto. El CO2 es el GEI mas importante, y el más común producido por las actividades humanas y el que más contribuye al calentamiento global, aportando cerca del 63% del incremento en el forzamiento radiactivo total de los GEI de Larga vida en la época industrial.

El CH4, es el segundo GEI en importancia aporta 18,6% del incremento en el forzamiento radiactivo directo.

El N2O es el tercer GEI en importancia y desempeña un importante papel de la química de la estratosfera. Este contribuye con alrededor del 6,2% del incremento del forzamiento radiactivo total de los GEI de Larga vida.

En la tabla 2 se resumen las principales características que presentan las concentraciones de estos tres GEI a finales del 2006 /Curso Cambio Climático, 2008/.

Tabla 2. Concentraciones atmosféricas del CO2, CH4, y N2O

En general no hay muchos cambios, según las tendencias observadas en las concentraciones atmosféricas de los GEILV en los últimos años. De los cinco GEILV, las concentraciones de CO2 y N2O continúan incrementándose a un ritmo regular en correspondencia con el comportamiento de las emisiones de estos gases.

A diferencia de lo anterior en las últimas dos décadas las tasas de crecimiento del CH4 en la atmósfera han disminuido por lo que su aporte al forzamiento radiactivo ha sido aproximadamente iguales en esta etapa. Las causas de estos cambios en las tazas de crecimiento de este GEI aún no se comprenden bien.

ACTIVIDADES PRINCIPALES QUE GENERAN EMISIONES Y REMOCIONES DE GASES INVERNADEROS.

Una parte importante de las actividades que realiza el hombre generan emisiones directas o indirectas de GEI. En otras se favorecen las remociones de CO2 desde la atmósfera. Entre estas actividades hay un grupo que, por su importancia, centran la atención de las estimaciones que se realizan en los inventarios nacionales de emisiones y remociones de GEI, y que se agrupan en dos grandes sectores como se muestra en la figura 1.

Fig. 1 Principales actividades del hombre que generan emisiones o remociones de gases de invernadero.

CONTROL Y PREVENCIÓN DE LA CONTAMINACIÓN AMBIENTAL

Durante el siglo XX, la creciente sensibilización respecto al impacto de las actividades humanas en el medio ambiente y la salud pública (analizado en el capítulo 53: Riesgos ambientales para la salud), /Enciclopedia de Salud y Seguridad del Trabajo, 2004/ ha dado lugar al desarrollo y la utilización de diferentes métodos y tecnologías para reducir los efectos de la contaminación. En este sentido, los gobiernos han adoptado medidas de carácter normativo y político (analizadas en el capítulo 54: Política en materia de medio ambiente), /Enciclopedia de Salud y Seguridad del Trabajo, 2004/ para minimizar los efectos negativos y garantizar el cumplimiento de las normas sobre calidad ambiental.

No es suficiente con proteger la atmósfera eliminando los metales traza de un gas de combustión si por otro lado estos contaminantes son transferidos al suelo por unas prácticas inadecuadas de tratamiento de residuos sólidos. Se impone, por lo tanto, la utilización de soluciones integradas para distintos medios.

La rápida industrialización ha dado lugar a innumerables accidentes que han contaminado los recursos terrestres, atmosféricos y acuáticos con materiales tóxicos y otros contaminantes, amenazando a las personas y los ecosistemas con graves riesgos para la salud. El uso cada vez más generalizado e intensivo de materiales y energía ha originado una creciente presión en la calidad de los ecosistemas locales, regionales y mundiales.

Antes de que se emprendiera un esfuerzo concertado para reducir el impacto de la contaminación, el control ambiental apenas existía y se orientaba principalmente al tratamiento de residuos para evitar daños locales, aunque siempre con una perspectiva a muy corto plazo. Sólo en aquellos casos excepcionales en los que se consideró que el daño era inadmisible se tomaron medidas al respecto. A medida que se intensificó el ritmo de la actividad industrial y se fueron conociendo los efectos acumulativos, se impuso el paradigma del control de la contaminación como principal estrategia para proteger al medio ambiente.

Dos conceptos sirvieron de base para este control:

. el concepto de capacidad de asimilación, que reconoce la existencia de un cierto nivel de emisiones al medio ambiente sin efectos apreciables en la salud humana y ambiental,

. el concepto del principio de control, que supone que el daño ambiental puede evitarse controlando la forma, la duración y la velocidad de la emisión de contaminantes al medio ambiente.

Como parte de la estrategia del control de la contaminación, los intentos de proteger el medio ambiente han consistido principalmente en aislar los contaminantes del medio ambiente y en utilizar depuradoras y filtros en las fuentes emisoras. Estas soluciones, orientadas a objetivos de calidad ambiental o límites de emisión específicos para un medio, se han dirigido especialmente a eliminar los puntos de vertido de residuos a determinado medios (aire, agua, tierra).

El impacto ambiental del MCI está estrechamente relacionado con un problema social surgido por la utilización creciente del mismo: la reducción de los niveles de emisión de sustancias tóxicas y de los llamados "gases de invernadero", y la reducción de los niveles de ruido.

Las discusiones internacionales acerca de las causas e implicaciones para la humanidad del llamado " efecto invernadero", provocado por las crecientes emisiones a la atmósfera de gases tales como: CO2, metano, óxido nitroso y los cloro-flurocarbonatos, reflejan la necesidad de un enfoque integral en el tratamiento de los problemas ambientales y del desarrollo, así como la necesidad de una acción concertada de la comunidad internacional para mitigar los efectos del calentamiento global (Pichs, 1994).

En el presente trabajo se analizan los factores que influyen sobre los niveles de toxicidad y ruido de los MCI más usados en la agricultura y se ofrecen algunas medidas que pueden tomarse para disminuir los mismos.

Formas de acción del motor de combustión interna sobre el medio ambiente.Las formas más importantes de acción del motor sobre el medio ambiente son:

1.      Agotamiento de materias primas no renovables consumidas durante el funcionamiento de los MCI.

2.      Consumo de oxígeno que contiene el aire atmosférico.

3.      Emisión y contaminación de la atmósfera con gases tóxicos que perjudican al hombre, la flora y la fauna.

4.      Emisión de sustancias que provocan el llamado efecto invernadero contribuyendo a la elevación de la temperatura de nuestro planeta.

5.      Consumo de agua potable.

6.      Emisión de altos niveles de ruido a la atmósfera que disminuye el rendimiento de los trabajadores y ocasiona molestias en sentido general.

Toxicidad de los gases de escape de los motores de combustión interna y formas para reducirla. Se llaman sustancias tóxicas a las que ejercen influencia nociva sobre el organismo humano y el medio ambiente. Durante el trabajo de los MCI de émbolo se desprenden las siguientes sustancias tóxicas principales: óxidos de nitrógeno, hollín, monóxido de carbono, hidrocarburos, aldehídos, sustancias cancerígenas (bencipireno), compuestos de azufre y plomo. Además de los gases de escape de los MCI, otras fuentes de toxicidad son también los gases del cárter y la evaporación del combustible a la atmósfera. Incluso en un motor bien regulado la cantidad de componentes tóxicos que se expulsan durante su funcionamiento puede alcanzar los siguientes valores (Lukanin ,1988).

Tabla 1. Compuestos emitidos al medio ambiente durante la combustión

Conclusiones.

1.      Los motores de combustión interna que mayor contaminación del medio ambiente provocan son los motores a gasolina a pesar de ser menos visible sus emisiones a la atmósfera.

2.      En nuestro país no se controla los niveles de emisión de sustancias tóxicas por los MCI estacionarios, existiendo reservas de tipo explotativas para la disminución de los mismos.

3.      En Cuba no se realizan controles de los niveles de ruido que emiten los MCI durante su funcionamiento, existiendo un gran número de vehículos que circulan por nuestras vías con altos niveles de ruido; así como en la explotación de los grupos electrógenos este control aún es insuficiente.

Referencias.

• 1. Curso Cambio Climático, Material de Estudio Universidad para Todos. 2008

• 2. John Elías (2004). ENCICLOPEDIA DE SALUD Y SEGURIDAD EN EL TRABAJO. "CONTROL DE LA CONTAMINACION ATMOSFERICA". Editorial Limusa, México, p 55.20 – 55.26

• 3. López, C (2006): Introducción a la Gestión de la Calidad del Aire, Instituto de Meteorología, DESOFT, La Habana, 703 pp.

• 4. Lukanin, V.N. y otros (1988) Motores de combustión interna. Editorial Mir. Moscú.

• 5. Pichs, Ramón (1994) Efecto Invernadero y mercado verde. Revista Prisma de Cuba y las Américas. Año 20, No 263-264. Septiembre – Octubre.

Autor:

Ing. María Elvira Font Pérez

Dr. C. Francisco Luis Hernández Arias

Departamento de Ingeniería Mecánica, Facultad de Ingeniería, Universidad de Holguín.

Holguín, Cuba.