EFECT DE SERĂ: MODUL ÎN CARE ESTE PRODUS, CAUZELE, GAZELE, CONSECINȚELE - MEDIU INCONJURATOR - 2025

Efectul de seră este un proces natural în care atmosfera reține o parte din radiațiile infraroșii emise de Pământ și astfel o încălzește. Această radiație infraroșie provine de la încălzirea generată pe suprafața pământului de radiațiile solare.

Acest proces are loc deoarece Pământul ca un corp opac absoarbe radiațiile solare și emite căldură. În același timp, deoarece există o atmosferă, căldura nu scapă complet în spațiul exterior.

Schema efectelor de seră. Sursa: Robert A. Rohde (Dragons zbor în Wikipedia engleză), Traducere în spaniolă felix, adaptare Basquetteur

O parte din căldură este absorbită și re-emisă în toate direcțiile de către gazele care formează atmosfera. Astfel, Pământul menține un anumit echilibru termic care stabilește o temperatură medie de 15 ºC, garantând un interval variabil în care viața se poate dezvolta

Termenul de „efect de seră” este un simile cu sere pentru plantele în creștere în climatele în care temperatura mediului este mai mică decât cea necesară. În aceste case cresc, acoperișul din plastic sau sticlă permite trecerea luminii solare, dar împiedică ieșirea de căldură.

În acest fel, se menține un microclimat cald favorabil dezvoltării plantelor, indiferent de temperatura exterioară mai scăzută.

Cele mai relevante gaze cu efect de seră sunt vaporii de apă, dioxidul de carbon (CO2) și metanul. Apoi, ca urmare a poluării generate de oameni, sunt încorporate alte gaze și crește nivelul de CO2.

Gazele de CO2, vaporii de apă și metanul din atmosferă

Aceste gaze includ oxizi de azot, hidrofluorocarburi, hidrocarburi perfluorurate, hexafluorură de sulf și clorofluorocarburi.

Efectul de seră este bun sau rău?

Efectul de seră este fundamental pentru viața de pe Pământ, deoarece garantează un interval de temperatură adecvat existenței sale. Majoritatea proceselor biochimice necesită temperaturi cuprinse între -18ºC și 50ºC.

În trecutul geologic au existat fluctuații în temperatura medie a pământului, fie în creștere, fie în scădere. În ultimele două secole a existat un proces de creștere susținută a temperaturii globale.

Diferența este că, în prezent, rata de creștere este deosebit de mare și pare să fie asociată cu activitatea umană. Aceste activități generează gaze cu efect de seră care accentuează fenomenul.

Care este atunci problema?

Oamenii au adăugat persistent poluanți în mediu încă de la mijlocul secolului al XVIII-lea, un produs al industrializării. Printre acești poluanți se numără emisia de gaze care contribuie la efectul de seră, fie pentru că absorb căldura, fie dăunează stratului de ozon.

Stratul de ozon se găsește în partea superioară a stratosferei și filtrează radiațiile solare ultraviolete (energie mai mare). Cu cât radiații ultraviolete cu atât pot fi generate mai multă căldură și, în plus, efecte mutagene.

Pe de altă parte, gazele care păstrează căldura, cum ar fi CO2 și metan, reduc pierderile de căldură emise de pe Pământ. În timp ce printre gazele care dăunează stratului de ozon se numără toți compușii de fluor și clor.

Consecințele creșterii efectului de seră sunt o creștere a temperaturii Pământului. La rândul său, aceasta provoacă o serie de schimbări climatice, inclusiv topirea gheții polare și glaciare.

Cum se produce efectul de seră?

- Atmosfera Pământului

Straturile atmosferei

Înțelegerea elementelor de bază ale compoziției și structurii chimice a atmosferei este fundamentală pentru înțelegerea efectului de seră.

Compoziția chimică a atmosferei Pământului

Azotul (N) predomină în compoziția atmosferei Pământului, 79% și Oxigen (O2) 20%. Restul de 1% este format din diferite gaze, dintre care cele mai abundente sunt Argon (Ar = 0,9%) și CO2 (0,03%).

Aceste gaze nu pot absorbi lumina solară, adică energia pe unde scurte emise de Soare (spectru vizibil și ultraviolet).

Straturile atmosferei

Cea mai mare proporție de gaze atmosferice este concentrată în fâșia care merge de la suprafața pământului la 50 km înălțime. Acest lucru se datorează atât atracției pe care forța gravitațională o produce asupra gazelor care alcătuiesc atmosfera.

În acești primii 50 km de atmosferă, sunt recunoscute două straturi, primul de la 0 la 10 km înălțime și al doilea de la 10 la 50 km înălțime. Primul se numește troposferă și concentrează aproximativ 75% din masa gazoasă a atmosferei.

Al doilea este stratosfera care concentrează 24% din masa gazoasă atmosferică, iar în partea superioară este stratul de ozon. Stratul de ozon este esențial pentru înțelegerea efectului de seră, deoarece este responsabil pentru fixarea razelor ultraviolete de la Soare.

Deși alte trei straturi se extind deasupra acestor straturi ale atmosferei, cele două cele mai joase sunt factorii determinanți pentru efectul de seră.

- Efectul de seră

Elementele principale ale procesului prin care se produce efectul de seră sunt Soarele, Pământul și gazele atmosferice. Soarele este sursa de energie, Pământul receptorul acestei energii și emițătorul de căldură și gaze joacă roluri diferite în funcție de proprietățile lor.

Energie solara

Soarele emite fundamental radiații cu energie mare, adică corespunzătoare lungimilor de undă vizibile și ultraviolete ale spectrului electromagnetic. Temperatura de emisie a acestei energii ajunge la 6.000ºC, dar cea mai mare parte a acesteia se disipează pe parcurs.

Din 100% din energia solară care ajunge în atmosferă, aproximativ 30% se reflectă în spațiul exterior (efect albedo). 20% este absorbit de atmosferă, în principal de particule suspendate și stratul de ozon, iar restul de 50% încălzește suprafața pământului. Acest videoclip reflectă acest proces:

Pământul

Ca orice corp, Pământul emite radiații, care, în acest caz, sunt radiații cu unde lungi (în infraroșu). Radiația infraroșie emisă de Pământ provine din centrul său incandescent (energia geotermală), dar temperatura de emisie este scăzută (aproape 0 ºC).

Cu toate acestea, Pământul primește energie solară care îl încălzește și emite radiații infraroșii suplimentare.

Pe de altă parte, Pământul reflectă o parte importantă a radiațiilor solare, datorită albedo-ului său (tonul ușor sau albul). Acest albedo se datorează în principal norilor, corpurilor de apă și gheții.

Luând în considerare albedo și distanța de la planetă la Soare, temperatura Pământului ar trebui să fie de -18 ºC (temperatura efectivă). Temperatura eficientă se referă la ceea ce un corp ar trebui să aibă în vedere doar albedo și distanță.

Totuși, temperatura medie reală a Pământului este în jur de 15ºC cu o diferență de 33ºC cu temperatura efectivă. În această diferență marcată între temperatura reală și cea efectivă, atmosfera joacă un rol fundamental.

Atmosfera

Cheia temperaturii Pământului este atmosfera sa, dacă nu ar exista planeta ar fi înghețată permanent. Atmosfera este transparentă în mare parte din radiațiile cu unde scurte, dar nu într-o mare parte din radiațiile cu undă lungă (infraroșu).

Lăsând radiația solară, Pământul se încălzește și emite radiații infraroșii (căldură), dar atmosfera absoarbe o parte din această căldură. În acest fel, straturile atmosferei și norilor devin fierbinți și emit căldură în toate direcțiile.

Efect de sera

Procesul de încălzire globală prin retenția atmosferică a radiațiilor infraroșii este ceea ce este cunoscut sub numele de efect de seră.

Seră în Kew Gardens (Anglia). Sursa: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Kew_gardens_greenhouse.JPG

Denumirea vine de la sere agricole, unde sunt cultivate specii care necesită o temperatură mai mare decât cea existentă în zona de producție. Pentru aceasta, aceste case cultivate au un acoperiș care permite trecerea luminii solare, dar păstrează căldura emisă.

În acest fel, este posibil să se creeze un microclimat cald pentru acele specii care o necesită în creșterea lor.

cauze

Deși efectul de seră este un proces natural, este modificat de acțiunea umană (acțiune antropică). Prin urmare, este necesar să se diferențieze cauzele naturale ale fenomenului și modificările antropice.

- Cauze naturale

Energie solara

Radiația electromagnetică cu unde scurte (cu energie mare) de la Soare este ceea ce încălzește suprafața Pământului. Această încălzire determină emisia de radiații cu undă lungă (infraroșu), adică căldură, în atmosferă.

Energie geotermală

Centrul planetei este incandescent și generează căldură suplimentară decât cea cauzată de energia solară. Această căldură se transmite prin scoarța terestră în principal prin vulcani, fumarole, gheizere și alte izvoare termale.

Compoziția atmosferică

Proprietățile gazelor care alcătuiesc atmosfera determină faptul că radiațiile solare ajung pe Pământ și că radiațiile infraroșii sunt păstrate parțial. Unele gaze, cum ar fi vaporii de apă, CO2 și metan sunt îndeosebi eficiente pentru a menține căldura atmosferică.

Contribuții naturale ale gazelor cu efect de seră

Acele gaze care retin radiatiile infrarosii de la incalzirea suprafetei Pamantului se numesc gaze cu efect de sera. Aceste gaze sunt produse în mod natural sub formă de CO2 care este contribuit de respirația ființelor vii.

De asemenea, oceanele schimbă cantități mari de CO2 cu atmosfera, iar incendiile naturale contribuie, de asemenea, cu CO2. Oceanele sunt o sursă naturală de alte gaze cu efect de seră, cum ar fi oxidul de azot (NOx).

Pe de altă parte, activitatea microbiană în soluri este, de asemenea, o sursă de CO2 și NOx. În plus, procesele digestive ale animalelor contribuie cu o cantitate mare de metan la atmosferă.

- Cauze antropice

Generarea de căldură

Activitățile umane nu numai că contribuie la gaze care cresc efectul de seră, dar oferă și căldură suplimentară. O parte din căldura furnizată provine din arderea combustibililor fosili și o alta din scăderea efectului albedo.

Distribuția temperaturii pe suprafața pământului. Sursa: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:SurfaceTemperature.jpg

Acesta din urmă se datorează absorbției mai mari a energiei solare de suprafețele artificiale întunecate, cum ar fi asfaltul. Diverse investigații au arătat că orașele mari generează un aport net de căldură cuprins între 1,5 și 3 ºC.

Activități industriale

Industria, în general, emite căldură suplimentară în atmosferă, precum și diverse gaze care afectează efectul de seră. Aceste gaze pot absorbi și emite căldură (ex: CO2) sau pot distruge stratul de ozon (ex: NOx, CFC și altele).

Trafic auto

Concentrații mari de vehicule din orașe sunt responsabile pentru cea mai mare parte din CO2 adăugată în atmosferă. Traficul auto contribuie cu aproximativ 20% din totalul CO2 generat de arderea combustibililor fosili.

Producția de energie electrică și încălzire

Arderea cărbunelui, a gazului și a derivatelor de petrol pentru producția de electricitate și încălzire contribuie cu aproape 50% din CO2.

Industria de producție și construcții

Împreună, aceste activități industriale contribuie cu aproape 20% din CO2 produs prin arderea combustibililor fosili.

incendii forestiere

Incendiile forestiere sunt cauzate și de activitățile umane și eliberează anual milioane de tone de gaze cu efect de seră în atmosferă.

Deșeuri de deșeuri

Acumularea deșeurilor și procesele de fermentare care au loc, precum și arderea deșeurilor menționate sunt o sursă de gaze cu efect de seră.

agricultură

Activitatea agricolă contribuie cu peste 3 milioane de tone de gaz metan anual la atmosferă. Printre culturile care contribuie cel mai mult în această privință este orezul.

În cazul orezului, aportul de metan provine din ecosistemul generat de sistemul său de cultivare. Acest lucru se datorează faptului că orezul este plantat într-o foaie de apă, creând astfel o mlaștină artificială.

În mlaștini, bacteriile descompun materia organică în condiții anaerobe producând metan. Această cultură poate contribui până la 20% din metanul injectat în atmosferă.

O altă cultură a cărei gestionare generează gaze cu efect de seră este trestia de zahăr, deoarece este arsă înainte de recoltare și produce o cantitate mare de CO2.

Animale rumegătoare

Rumegătoarele precum vacile consumă iarbă fibroasă prin procesele de fermentare efectuate de bacterii în sistemele lor digestive. Această fermentație eliberează zilnic 3 până la 4 litri de gaz metan în atmosferă pentru fiecare animal.

Doar ținând cont de vite, este estimată o contribuție echivalentă cu 5% din gazele cu efect de seră.

- Reacție în lanț

Creșterea temperaturii globale care determină creșterea gazelor cu efect de seră induce o reacție în lanț. Pe măsură ce temperatura oceanelor crește, eliberarea de CO2 în atmosferă crește.

De asemenea, topirea poli și permafrost eliberează CO2 care a fost prins acolo. De asemenea, la temperaturi ambiante mai mari, există o mai mare apariție a incendiilor forestiere și este emis mai mult CO2.

Gazele cu efect de seră

Unele gaze precum vaporii de apă și CO2 acționează în procesul natural al efectului de seră. La rândul său, procesul antropic implică alte gaze în plus față de CO2.

Curbe de tendință globală de acumulare a diferitelor gaze cu efect de seră. Sursa: Gases_de_efecto_invernadero.png: Douglas Lucrare generativă: lucrare derivată Ortisa (discuție): Ortisa

Protocolul de la Kyoto are în vedere emisiile a șase gaze cu efect de seră, inclusiv dioxid de carbon (CO2) și metan (CH4). De asemenea, oxidul nitru (N2O), hidrofluorocarbonul (HFC), hidrocarburile perfluorurate (PFC) și hexafluorura de sulf (SF6).

Abur de apă

Vaporii de apă sunt unul dintre cele mai importante gaze cu efect de seră pentru capacitatea sa de a absorbi căldura. Cu toate acestea, echilibrul este generat deoarece apa în stare lichidă și solidă reflectă energia solară și răcește Pământul.

Dioxid de carbon (CO2)

Dioxidul de carbon este principalul gaz cu efect de seră de lungă durată din atmosferă. Acest gaz este responsabil pentru 82% din creșterea efectului de seră care a avut loc în ultimele decenii.

În 2017, Organizația Meteorologică Mondială a raportat o concentrație globală de CO2 de 405,5 ppm. Aceasta reprezintă o creștere de 146% față de nivelurile estimate înainte de 1750 (era pre-industrială).

Metan (CH

Metanul este al doilea cel mai important gaz cu efect de seră, contribuind cu aproximativ 17% din încălzire. 40% din metan este produs de surse naturale, în principal de zone umede, în timp ce restul de 60% este generat de activități umane.

Printre aceste activități se numără agricultura rumegătoarelor, cultivarea orezului, exploatarea combustibililor fosili și arderea biomasei. În 2017, CH4 atmosferic a atins o concentrație de 1.859 ppm, care este cu 257% mai mare decât nivelul preindustrial.

Oxizi de azot (NOx)

NOx contribuie la distrugerea ozonului stratosferic, crescând cantitatea de radiații ultraviolete care pătrunde pe Pământ. Aceste gaze provin din producția industrială de acid azotic și acid adipic, precum și din utilizarea de îngrășăminte.

Până în 2017, aceste gaze au ajuns la o concentrație atmosferică de 329,9 ppm, echivalentul a 122% din nivelul estimat pentru era preindustrială.

Hidrofluorocarburi (HFC)

Aceste gaze sunt utilizate în diferite aplicații industriale pentru înlocuirea CFC-urilor. Cu toate acestea, HFC afectează și stratul de ozon și au o permanență activă foarte mare în atmosferă.

Hidrocarburi perfluorurate (PFC)

PFC sunt produse în instalații de incinerare pentru procesul de topire a aluminiului. La fel ca HFC-urile, au o permanență ridicată în atmosferă și afectează integritatea stratului de ozon stratosferic.

Hexafluorură de sulf (SF6)

Acest gaz are, de asemenea, un efect negativ asupra stratului de ozon, precum și o persistență ridicată în atmosferă. Este utilizat în echipamente de înaltă tensiune și în producția de magneziu.

Clorofluorocarburi (CFC)

CFC este un gaz cu efect de seră puternic care dăunează ozonului stratosferic și este reglementat prin Protocolul de la Montreal. Cu toate acestea, în unele țări, cum ar fi China, este încă utilizat în diferite procese industriale.

Care este efectul de seră pentru ființele vii?

- Condiții de frontieră

Viața așa cum știm că nu este posibilă peste anumite niveluri de temperatură. Doar unele bacterii termofile sunt capabile să locuiască în medii cu temperaturi peste 100ºC.

Temperatura vitală

În general, amplitudinea variației de temperatură care permite cea mai mare parte a vieții active variază de la -18ºC la 50ºC. De asemenea, formele de viață pot exista într-o stare latentă la temperaturi de -200ºC și 110ºC.

Majoritatea speciilor de animale și plante au un interval de restricție și mai mare de toleranță la temperatura camerei.

- Echilibrul dinamic al temperaturii

Efectul de seră este un proces natural pozitiv pentru viața de pe planetă, deoarece garantează acest interval vital de temperatură. Dar acest lucru este atât timp cât se menține un echilibru adecvat între intrarea de energie solară și ieșirea de radiații infraroșii.

Balanta

Echilibrul este garantat, deoarece natura produce aproape tot atâtea gaze cu efect de seră cât imobilizează. Oceanul produce aproximativ 300 de gigatoni de CO2, dar absoarbe puțin mai mult.

De asemenea, vegetația produce în jur de 440 de gigatoni de CO2, în același timp în care fixează în jur de 450.

Consecințele efectului de seră datorate poluării

Poluarea antropică contribuie la cantități suplimentare de gaze cu efect de seră, încălcând echilibrul dinamic natural. Deși aceste sume sunt mult mai mici decât cele generate de natură, ele sunt suficiente pentru a rupe acest echilibru.

Aceasta are consecințe grave asupra echilibrului termic planetar și, la rândul său, pentru viața de pe Pământ.

Încălzire globală

Creșterea concentrației de gaze cu efect de seră generează o creștere a temperaturii medii globale. De fapt, se estimează că temperatura medie globală a crescut 1,1 ° C încă din era pre-industrială.

Pe de altă parte, s-a indicat că perioada din 2015 până în 2019 a fost cea mai tare înregistrată până acum.

Topirea gheții

Creșterea temperaturii duce la topirea gheții polare și a ghețarilor din întreaga lume. Aceasta implică o creștere a nivelului mării și modificarea curenților marini.

Schimbarea climei

Deși nu există un acord complet cu privire la procesul de schimbare climatică rezultat din încălzirea globală, realitatea este că climatul planetei se schimbă. Acest lucru este evidențiat în modificarea curenților marini, a modelelor de vânt și a precipitațiilor, printre alte aspecte.

Dezechilibrele populației

Alterarea habitatelor datorită creșterii temperaturii afectează populația și comportamentul biologic al speciei. În unele cazuri, există specii care își cresc populațiile și își extind gama de distribuție.

Cu toate acestea, acele specii care au intervale de temperatură foarte restrânse pentru creștere și reproducere își pot reduce mult populațiile.

Scăderea producției alimentare

Multe zone agricole și zootehnice văd producția redusă deoarece speciile sunt afectate de creșterea temperaturii. Pe de altă parte, modificările ecologice determină proliferarea dăunătorilor agricoli.

Sănătate Publică

Boli purtate de vector

Pe măsură ce temperatura medie planetară crește, unele animale vectoriale ale bolii își extind aria geografică. Astfel, cazurile de boli tropicale apar dincolo de raza lor naturală.

Şoc

Creșterea temperaturii poate produce așa-numitul șoc termic sau lovitura termică, ceea ce implică o deshidratare extremă. Această situație poate provoca o insuficiență organică gravă, afectând în special copiii și vârstnicii.

Prevenire și soluții

Pentru a preveni creșterea efectului de seră, este necesar să se reducă emisiile de gaze care îl provoacă. Acest lucru necesită măsuri care variază de la conștientizarea publicului, prin legislația națională și internațională, până la schimbări tehnologice.

Cu toate acestea, potrivit Grupului interguvernamental privind schimbările climatice (IPCC), nu este suficient pentru a reduce emisiile. În plus, este necesară reducerea concentrației actuale de gaze cu efect de seră din atmosferă pentru a opri încălzirea globală.

În acest sens, o soluție este de a crește capacul de vegetație pentru a fixa CO2 atmosferic. Un alt lucru este să implementăm sisteme tehnologice de filtrare a aerului pentru extragerea CO2 și fixarea acestuia în produsele industriale.

Până în prezent, eforturile de a ajunge la acorduri internaționale precum Protocolul de la Kyoto nu și-au îndeplinit obiectivele. Pe de altă parte, evoluțiile tehnologice pentru extragerea CO2 atmosferic sunt doar la nivelul prototipului.

profilaxie

Pentru a preveni o creștere a efectului de seră, este necesar să se reducă producția de gaze cu efect de seră. Aceasta implică o serie de acțiuni care includ dezvoltarea unei conștiințe cetățenești, măsuri legislative, schimbări tehnologice.

Conștientizarea

Un cetățean conștient de problema încălzirii globale generată de creșterea efectului de seră este fundamentală. În acest fel, presiunea socială necesară este asigurată pentru ca guvernele și puterile economice să ia măsurile necesare.

Cadrul legal

Principalul acord internațional pentru soluționarea problemei producerii de gaze cu efect de seră este Protocolul de la Kyoto. Cu toate acestea, până în prezent acest instrument legal nu a fost eficient în reducerea ratei de emisii de gaze cu efect de seră.

Unele dintre principalele țări industrializate cu rate mai mari de emisie nu au semnat extinderea protocolului pentru al doilea termen. Prin urmare, este necesar un cadru legal național și internațional mai strict dacă se obține un efect real.

Modificări tehnologice

Reorganizarea proceselor industriale este necesară pentru a reduce emisiile de gaze cu efect de seră. În mod similar, este necesară promovarea utilizării energiilor regenerabile și reducerea consumului de combustibili fosili.

Pe de altă parte, este esențial să se reducă producția de deșeuri poluante în general.

soluţii

Potrivit experților, nu este suficient să se reducă emisiile de gaze cu efect de seră, ci este necesară și reducerea concentrațiilor actuale din atmosferă. Pentru aceasta, au fost propuse diverse alternative care pot folosi tehnologii foarte simple sau sofisticate.

Se scufundă carbon

Pentru aceasta, se recomandă creșterea acoperirii pădurilor și junglelor, precum și implementarea strategiilor precum acoperișurile verzi. Plantele fixează CO2 atmosferic în structurile plantelor, extrăgându-l din atmosferă.

Pompe de extracție a carbonului

Până acum, extragerea CO2 din atmosferă este costisitoare din punct de vedere energetic și are un cost economic ridicat. Cu toate acestea, cercetările sunt în curs pentru a găsi modalități eficiente de a filtra aerul și de a elimina CO2.

Una dintre aceste propuneri este deja în faza uzinei pilot și este dezvoltată de universitățile din Calgary și Carnegie Mellon. Această plantă folosește o soluție de hidroxid de potasiu ca capcană de apă și calciu caustic, prin care este filtrat aerul.

În acest proces, CO2 conținut în aer este menținut, formând carbonat de calciu (CaCO3). Ulterior, carbonatul de calciu este încălzit și CO2 este eliberat, aplicând CO2 purificat rezultat pentru uz industrial.

Referințe bibliografice

1. Bolin, B. și Doos, efect de seră BR.
2. Caballero, M., Lozano, S. și Ortega, B. (2007). Efectul de seră, încălzirea globală și schimbările climatice: o perspectivă științifică a pământului. Revista digitală universitară.
3. Carmona, JC, Bolívar, DM și Giraldo, LA (2005). Gazul metan din producția de animale și alternative pentru măsurarea emisiilor sale și reducerea impactului asupra mediului și producției. Revista columbiană de științe zootehnice.
4. Elsom, DM (1992). Poluarea atmosferică: o problemă globală.
5. Martínez, J. și Fernández, A. (2004). Schimbările climatice: o vedere din Mexic.
6. Schneider, SH (1989). Efectul de seră: știință și politică. Ştiinţă.