CAPITULO IV : GENERALIDADES DE LOS GASES DE EFECTO INVERNADERO (GEI)

Los gases de efecto invernadero (GEI) son los componentes gaseosos de la atmósfera, tanto
naturales como antropógenos, que absorben y emiten radiación en determinadas longitudes
de onda del espectro de radiación infrarroja emitido por la superficie de la Tierra, la atmósfera
y las nubes. Esta propiedad produce los gases de efecto invernadero. ( Benavides,2007 , P 35)

-No poseen forma ni volumen propio.

-Ejercen presión sobre las paredes del recipiente.

-Los gases son compresibles .

COMPORTAMIENTO DE LOS GASES : Una determinada masa de gas se comporta de diferentes

maneras según la relación que exista entre el volumen, la temperatura y la presión.
(Amontons, 1783, P 9)

EFECTOS: Los contaminantes atmosféricos causan efectos negativos en el medio ambiente.

Afectan la salud humana provocando problemas como irritación de las vías
respiratorias ,crisis asmática e intoxicaciones (por gases inhalados)(Ballester ,1999.P12)

-Lluvia Acida : Acidifica aguas y suelos , Destrucción de construcciones .

- Destrucción de la capa de Ozono: Causada por sustancias extrañas, como los gases de los
propelentes de aerosoles, liberadas a la atmosfera en cualquier lugar del planeta.

-Efecto invernadero: Es el incremento en la temperatura promedio de la superficie terrestre

y de la baja atmosfera por la acumulación principalmente de CO2.

-Provoca deshielo y aumento del nivel del agua en ríos y océanos .

-Causa un aumento de las precipitaciones. )(Ballester ,1999.P12)

En la atmósfera de la Tierra, los principales GEI son el vapor de agua (H2O), el dióxido de
carbono (CO2), el óxido nitroso (N2O), el metano (CH4) y el ozono (O3). Hay además en la
atmósfera una serie de GEI creados íntegramente por el ser humano, como los halocarbonos y
otras sustancias con contenido de cloro y bromo, regulados por el Protocolo de Montreal
como el hexafluoruro de azufre (SF6), los hidrofluorocarbonos (HFC) y los perfluorocarbonos
(PFC). Están clasificados en GEI directos e indirectos. ( Benavides & León , 2007,p 36)

1. GEI DIRECTOS

1.2 DIÓXIDO DE CARBONO (CO2)

El dióxido de carbono es uno de los gases traza más comunes e importantes en el sistema
atmósfera-océano-Tierra, es el más importante GEI asociado a actividades humanas y el
segundo gas más importante en el calentamiento global después del vapor de agua. Este gas
tiene fuentes antropogénicas y naturales. Dentro del ciclo natural del carbono, el CO2 juega un
rol principal en un gran número de procesos biológicos. ( Benavides , 2007,p 36)

1.2.1 EMISIONES DE DIOXIDO DE CARBONO

-Transporte. La combustión de combustibles fósiles como la gasolina y el diésel para
transportar personas y mercancías fue la fuente de emisiones de CO2 más grande en el
año 2017, aproximadamente el 34,2% del total de emisiones de CO2 en EE. UU. y el
27,7% del total de las emisiones de gases de efecto invernadero. ( Energy Star,2021)

-Electricidad. La electricidad es una significativa fuente de energía en los Estados

Unidos y se utiliza en casas, empresas e industrias. En el año 2017, la combustión de
combustibles fósiles para generar electricidad fue la segunda fuente más grande de
emisiones de CO2 en la nación, aproximadamente el 32,9% del total de emisiones de
CO2 en EE. UU. y el 26,7% del total de emisiones de gases de efecto invernadero en EE.
UU. Para producir una determinada cantidad de electricidad, quemar carbón generará
más CO2 que el petróleo o el gas natural. ( Energy Star,2021)

Emisión Total de GEI Indirectos en la minería del cobre en Chile Las emisiones de GEI indirectos
de la minería del cobre en Chile, y de otras industrias es el resultado del consumo total de
electricidad y de la composición de la matriz nacional de generación eléctrica al que está
conectado, la cual se compone de fuentes altas en emisiones como las termoeléctricas a
carbón o diésel, la energía hídrica, así como también de energías renovables no
convencionales con nula o bajos niveles de expulsión de GEI(Brantes,2020)

Fuente: Cochilco en base a las Directrices GEI de IPCC de 2006

-Industria. Muchos procesos industriales emiten CO2 a través del consumo de

combustibles fósiles. Varios procesos también producen emisiones de CO2 a través de
reacciones químicas sin combustiones; por ejemplo: la producción y el consumo de
productos minerales como el cemento, la producción de metales como el hierro y el
acero y la producción de sustancias químicas. ( Energy Star ,2021)
Figura 1: Variacion espacio -temporal del CO2 a escala global

Fuente: http: //gaw.kishou.go.jp/wdcgg.html

1.3 METANO (CH4)

El metano es un fuerte GEI y juega un papel importante en la determinación de la capacidad de

oxidación de la troposfera. La carga atmosférica de metano a finales de la década de los 90`s
era de 4800 x1012 gramos, más de dos veces la cantidad presente durante la era preindustrial.
Esta duplicación en la carga atmosférica del metano ha contribuido en aproximadamente un
20% del forzamiento radiactivo directo debido a emisiones antropogénicas de GEI directos. El
metano es removido de la atmósfera por reacción con radicales hidroxilo (OH) convirtiéndose
finalmente en CO2. (León , 2007,p 38)

La fuente más importante de metano es la descomposición de materia orgánica en sistemas

biológicos

1. Las actividades agrícolas

2. Disposición de residuos sólidos.

3. El tratamiento anaerobio de aguas residuales domésticas e industriales.

Otra fuente importante de metano esta relacionada con la producción y distribución de gas
natural y petróleo y en la explotación de carbón mineral. El efecto de las emisiones de metano
por fermentación intestinal de los rumiantes es bastante grande a nivel global y se estima que
esta fuente produce hasta el 37% del metano presente en la atmósfera. (León , 2007,p 38)

1.4 OXIDO NITROSO (N2O)

El óxido nitroso, cuyas fuentes son de carácter natural y antropogénico, contribuye con cerca
del 6% del forzamiento del efecto invernadero. Sus fuentes incluyen los océanos, la quema de
combustibles fósiles y biomasa y la agricultura. El óxido nitroso es inerte en la troposfera. Su
principal sumidero es a través de las reacciones fotoquímicas en la estratosfera que afectan la
abundancia de ozono estratosférico. ( León , 2007,p 39)

1.5 COMPUESTOS HALOGENADOS

Los halocarbonos tienen efectos sobre el forzamiento radiactivo tanto directos como
indirectos. Los clorofluorocarbonos (CFCs), los cuales incluyen el CFC11 (CFC3) y el CFC12
(CF2Cl2) son una familia de compuestos que no existen naturalmente en el ambiente.

Estos compuestos 40 halogenados son poco reactivos en la troposfera, pero en la estratosfera

pierden los átomos de cloro y bromo (a través de procesos fotoquímicos) y posteriormente
destruyen catalíticamente el ozono. Estos compuestos también contribuyen al forzamiento del
efecto invernadero. La producción de los CFCs ha sido prohibida por el Protocolo de Montreal
y sus enmiendas. ( IPCC ,2007).

A pesar de que entre los CFCs y los HCFCs se incluyen gases con altos potenciales de
calentamiento global, su forzamiento radiactivo neto es reducido debido a que ellos destruyen
el ozono estratosférico el cual es un importante GEI. Los Hidrofluorocarbonos (HFCs),
perfluorocarbonos (PFCs) y el hexafluoruro de azufre (SF6) no destruyen la capa de ozono y
no están cubiertos dentro del Protocolo de Montreal, sin embargo, estos son poderosos GEIs. (
IPCC ,2007).

Los CFC, HCFC, HFC y los perfluorocarbonos (PFC, compuestos que solo tienen átomos de
carbono y fluor y están caracterizados por tener una alta estabilidad, baja toxicidad y un
Potencial de Agotamiento de Ozono-ODP de cero) son buenos absorbentes de radiación
infrarroja, en parte, porque muchos de ellos absorben energía en la región de longitudes de
onda donde la energía no es absorbida por el dióxido de carbono ni el vapor de agua, (región
denominada como ventana atmosférica ( IPCC ,2007).

Figura 2. En la parte superior se presenta la fracción de radiación transmitida por la

atmosfera para un espectro de energías infrarrojas .En la parte inferior se muestra que
varios Halocarbonos son absorbentes en esta region de ventana (Fuente IPCC).

• Sustancias agotadoras de la capa de ozono (SAO) • Contribución de las SAO al forzamiento

radiactivo del sistema climático • Cambios en las concentraciones y emisiones de las SAO.

1.6 OZONO TROPOSFERICO

El ozono esta presente en la estratosfera superior, donde protege la Tierra de niveles

perjudiciales de radiación ultravioleta y en concentraciones más bajas en la troposfera, donde
es el componente principal del smog fotoquímico antropogénico. Durante las últimas tres
décadas, las emisiones antropogénicas de halocarbonos que contienen cloro y bromo, tal
como los CFCs han disminuido las concentraciones estratosféricas de ozono. Esta pérdida de
ozono en la estratosfera ha tenido como resultado un forzamiento radiactivo negativo, debido
a que el ozono es un importante GEI. ( Benavides & León , 2007,p 42)

1.7 VAPOR DE AGUA

El vapor de agua sigue siendo el GEI más abundante en la atmósfera y las nubes son una parte
importante del invernadero planetario de la Tierra. Los gases de invernadero, como el dióxido
de carbono y el metano, son investigados quizás más extensamente, pero las nubes pueden
provocar el mismo efecto: calientan nuestro planeta atrapando el calor que se encuentra
debajo de ellas. (IPCC, 42).

Figura 3 .El complejo papel de las nubes en el equilibrio Energético de la tierra ,

Fuente: NASA (2007)

CERES es un instrumento compuesto por tres telescopios que observan nuestro planeta desde
la órbita de la Tierra y nos dice cuánta radiación solar se refleja desde las nubes o desde el
hielo. Los otros dos telescopios perciben el calor infrarrojo de longitud de onda más larga. Ellos
revelan cuánto calor atrapan las nubes y qué cantidad de dicho calor se escapa nuevamente
hacia el espacio.

2. GEI INDIRECTOS

2.1 ÓXIDOS DE NITRÓGENO (NOx)

Los óxidos de nitrógeno forman una gran familia de gases traza que se presentan en la
troposfera de la Tierra. Ellos se originan en procesos antropogénicos (motores de automóviles
y por las centrales de energía) y naturales (quema de biomasa, relámpagos y actividad
microbiana del suelo). Los compuestos más importantes son: el NO (óxido nítrico), el NO2
(dióxido de nitrógeno el cual es un gas venenoso color marrón-rojizo que produce un olor muy
fuerte), el HNO3, los aerosoles nitrados y el Peroxi- Acetil- Nitrato (PAN). La suma del NO y el
NO2 es usualmente reportada como NOx. ( Benavides & León , 2007,p 43)

Los óxidos de nitrógeno son GEI indirectos que han sido objeto de políticas ambientales por su
rol en la formación de ozono, así como por sus efectos de acidificación directa y porque
controlan la concentración de radicales hidroxilo (OH) en la atmósfera. Los radicales OH son
moléculas muy reactivas que controlan la oxidación de varios GEI. ( Benavides & León , 2007,p
43)

Formación de “NOx de combustibles” a partir de la conversión del nitrógeno ligado

químicamente en el combustible.

Formación de “NOx térmico” a partir de la fijación del nitrógeno atmosférico (nitrógeno que
compone el aire) en los procesos de combustión.

Las emisiones de NOx desde fuentes móviles son relacionadas a la mezcla aire/combustible, las
temperaturas de combustión, así como los equipos de control. Para vehículos no controlados
la proporción de emisiones de NOx desde vehículos diesel son generalmente más bajas que
para un vehículo a gasolina y más bajas para un vehículo liviano que para uno pesado, los que
contribuyen significativamente con las emisiones. ( Benavides & León , 2007,p 44)

2.2 MONÓXIDO DE CARBONO (CO)

El monóxido de carbono es un gas inodoro, incoloro, insípido, tóxico y muy inflamable, aunque
no es irritante, por lo que su exposición puede pasar completamente desapercibida. Es menos
pesado que el aire, por lo que se acumula en las zonas altas de la atmósfera (de ahí la
conveniencia de andar agachado en los incendios). (CHemical E,2007)

2.2.1 Fuentes de emisión y aplicaciones del monóxido de carbono.

La principal fuente de emisión del monóxido de carbono se produce en el sector transporte

debido a la combustión incompleta de gas, petróleo, gasolina, carbón y aceites. Los aparatos
domésticos que queman combustibles fósiles como las estufas, hornillos ó calentadores,
también son una fuente de emisión común (CHemical E,2007)

Con respecto a los sectores industriales que mayores cantidades de CO emiten a la atmósfera
destacan:

-Industria metalurgia, en la fundición de aceros.

-Industrias de fabricación de papel.

-Plantas productoras de formaldehído.

2.2.2 Efectos sobre la salud humana y el medio ambiente.

El CO es una sustancia que se genera fundamentalmente por la combustión incompleta de

aceites, maderas y carbón, existiendo un gran riesgo de inhalación que, en pequeñas
concentraciones, puede dar lugar a confusión mental, vértigo, dolor de cabeza, náuseas,
debilidad y pérdida del conocimiento. Si se produce una exposición prolongada o continua,
pueden verse afectados el sistema nervioso y el sistema cardiovascular, dando lugar a
alteraciones neurológicas y cardíacas .Las mujeres embarazadas y sus bebés, los niños
pequeños, las personas mayores y las que sufren de anemia, problemas del corazón ó
respiratorios pueden ser mucho más sensibles a esta sustancia, por lo que se debe extremar su
exposición a la misma. (Agency CH,2007)
En cuanto a su impacto en el medio ambiente, se trata de una sustancia extremadamente
inflamable que reacciona vigorosamente con oxígeno, acetileno, cloro, flúor y óxidos nitrosos,
pudiendo provocar humos tóxicos e incendios si existen focos de calentamiento. Es un
precursor de ozono, es decir, al combinarse con otros contaminantes atmosféricos forma
ozono troposférico (próximo a la superficie terrestre) que provoca quemaduras importantes
en el ser humano y es dañino para la flora y fauna autóctona.( Agency CH,2007)

En la troposfera, el monóxido de carbono es frecuentemente el principal sumidero de radicales

hidróxilo (OH). Es un componente de la amplia variedad de reacciones que oxidan el carbón,
nitrógeno y azufre reducido contenido en gases traza.

Este es un GEI indirecto creado cuando el carbono contenido en los combustibles es quemado
incompletamente y posteriormente es oxidado a CO2 a través de procesos naturales. La
mayoría de las emisiones de CO de la combustión de combustibles proviene de los
automotores. ( Benavides & León , 2007,p 44)

2.2.3 COMPUESTOS ORGÁNICOS VOLÁTILES DIFERENTES AL METANO (COVDM)

Estos son GEI indirectos e incluye gases como el butano, propano y etano. Estos compuestos
participan, junto a los NOx , en la formación de ozono troposférico y otros oxidantes
fotoquímicos. La mayoría de las emisiones de COVDM de la combustión de combustibles
proviene de los automotores. Otro gran contribuyente es el sector residencial (especialmente
desde la combustión de biomasa) y los procesos industriales. Las emisiones de COVDM (ej.
olefinas, cetonas y aldehídos) son el producto de la combustión incompleta.

Ellos son directamente influenciados por patrones de uso, tipo y tamaño del equipo,
mantenimiento y tecnología de la operación. Las velocidades de emisión pueden variar varios
órdenes de magnitud para equipos que son pobremente operados o inapropiadamente
mantenidos, tal como puede ser el caso de equipos viejos ( León , 2007,p 44)

2.2.4 ÓXIDOS DE AZUFRE Y PARTICULAS

El dióxido de azufre es un gas incoloro y no inflamable, de olor fuerte e irritante. Su vida media
en la atmósfera es corta de unos 2 a 4 días, y casi la mitad de las emisiones vuelven a
depositarse en la superficie, mientras que el resto se transforma en iones sulfato (SO42-). Se
trata de una sustancia reductora, que con el tiempo y en contacto con el aire y la humedad, se
convierte en trióxido de azufre. Es soluble en agua, formando una disolución ácida, y aún
siendo inestable en estas condiciones, es capaz de formar sales como los sulfitos y bisulfitos.(
Agency CH,2007)

2.2.4.1 Fuentes de emisión y aplicaciones de los óxidos de azufre.

En conjunto, más de la mitad de las emisiones se óxidos de azufre que llegan

a la atmósfera se producen por actividades humanas, sobre todo por la
combustión de carbón, petróleo y por la industria metalurgia, debido a que el
azufre reacciona con el oxígeno en el proceso de combustión, formando SO 2.
En los procesos metalúrgicos, se liberan grandes cantidades de este gas
debido a que se emplean frecuentemente los metales en forma de sulfuros(
Agency CH,2007)
-Efectos sobre la salud humana y el medio ambiente.

El dióxido de azufre es un gas irritante y tóxico. Afecta sobre todo las

mucosidades y los pulmones provocando ataques de tos, si bien éste es
absorbido por el sistema nasal. La exposición de altas concentraciones
durante cortos períodos de tiempo puede irritar el tracto respiratorio, causar
bronquitis, reacciones asmáticas, espasmos reflejos, parada respiratoria y
congestionar los conductos bronquiales de los asmáticos( Agency CH,2007)

Los efectos de los SOx empeoran cuando el dióxido de azufre se combina

con partículas o con la humedad del aire ya que se forma ácido sulfúrico, y
produce lo que se conoce como lluvia ácida, provocando la destrucción de
bosques, vida salvaje y la acidificación de las aguas superficiales ( León ,
2007,p 44)

Los óxidos de azufre no son gases de efecto invernadero pero su presencia en la atmósfera
puede influenciar el clima. El SO2 es un precursor de aerosoles (puede reaccionar con una gran
variedad de oxidantes producidos foto químicamente para formar aerosoles sulfatados) y tiene
un efecto de enfriamiento sobre el clima, por lo tanto, debe ser incluido en la modelación del
clima. ( Benavides & León , 2007,p 46)
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

( Benavides & León , 2007) .INFORMACIÓN TECNICA SOBRE GASES DE EFECTO INVERNADERO
Y EL CAMBIO
CLIMÁTICOhttp://www.ideam.gov.co/documents/21021/21138/Gases+de+Efecto+Invernad
ero+y+el+Cambio+Climatico.pdf

según ( IPCC , 2023)

https://www.fundacionaquae.org/wiki/los-gases-de-efecto-invernadero/

( Energy Star,2021) Emisiones de gases invernaderos

https://www.epa.gov/ghgemissions/sources-greenhouse-gas-emissions#industry

(Ballester,1999)EFECTOS DE LA CONTAMINACIÓN
ATMOSFÉRICAhttps://scielo.isciii.es/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1135-57271999000200002

(Brantes,2020) Emisiones GEI en la minería del cobre al año 2020 Cochilco, Dirección de
Estudioshttps://www.cochilco.cl/Listado%20Temtico/Informe%20GEI%20Directos%20e
%20Indirectos%20%202019%20Final%20con%20RPI.pdf

(Agency CH,2007) Umbrales de información pública establecidos por el RD

508/2007https://prtr-es.es/SOx-oxidos-de-azufre,15598,11,2007.html

(Chemical,2007)Fuentes de emisión y aplicaciones del monóxido de carbono. https://prtr-

es.es/Monoxido-carbono-775112007.html