¿Qué es el dióxido de carbono y cuáles son sus propiedades?
El dióxido de carbono (CO2), también conocido como anhídrido carbónico, es uno de los gases de efecto invernadero más importantes. Se compone de carbono y oxígeno, y está presente en la atmósfera por motivos naturales y antropogénicos. Su estructura química presenta dos átomos de oxígeno unidos por enlaces covalentes a un átomo de carbono.
En condiciones normales de presión y temperatura, el dióxido de carbono se encuentra en estado gaseoso, y es inodoro e incoloro. Pero si la temperatura disminuye por debajo de -79°C (punto de sublimación), puede cambiar al estado sólido. Mientras que, si la temperatura aumenta por encima de los 2000°C, tenderá a descomponerse.
La solubilidad de esta sustancia en agua es muy alta, por lo que puede licuarse. (pasar al estado líquido). Otra propiedad importante es su efecto refrigerante cuando se encuentra en estado sólido, en forma de hielo seco. De hecho, el dióxido de carbono es un refrigerante muy común por su eficiencia, ya que no se vuelve líquido cuando aumenta la temperatura (como sí ocurre con el hielo común) sino que pasa a estado gaseoso, lo que facilita la reducción de las contaminaciones en productos frescos.
Es un gas muy poco reactivo y no combustible. Por este motivo se usa en extintores, y, más concretamente, para apagar incendios con riesgo de descarga eléctrica, ya que tampoco es buen conductor eléctrico. También se destaca por su acidez, ya que cuando se disuelve en agua tiende a volver ácida la disolución, formando ácido carbónico (H2CO3) y luego ion bicarbonato (HCO3–).
Procesos de formación
El dióxido de carbono puede originarse por diferentes procesos que existen en naturaleza, entre los que se destacan:
- Combustión: Cuando un compuesto de carbono reacciona con oxígeno, se libera dióxido de carbono y agua.
- Fermentación: Este proceso genera dióxido de carbono, y es llevado a cabo por bacterias y levaduras sobre los azúcares.
- Respiración: Cuando los animales respiran (incluyendo los seres humanos), toman oxígeno del aire y liberan dióxido de carbono.
- Reacción entre ácidos y carbonatos.
Ciclo del carbono
Es uno de los ciclos biogeoquímicos más importantes de nuestro planeta, junto con el ciclo del agua o el ciclo del nitrógeno. Implica la circulación del dióxido de carbono por los diferentes subsistemas del sistema climático: atmósfera, hidrósfera, litósfera y biósfera. El ciclo del carbono se compone de tres etapas: producción, síntesis y fijado de carbono (CO2).
La producción de carbono tiene lugar con la respiración de los organismos aerobios (exhalan dióxido de carbono) y durante la descomposición de materia orgánica (se libera metano y dióxido de carbono). Por otra parte, el dióxido de carbono también puede ser emitido durante erupciones volcánicas o desde los océanos.
La síntesis del carbono ocurre principalmente durante la fotosíntesis de las plantas y algunos organismos como las algas. El proceso consiste en el consumo de dióxido de carbono por parte de estos seres vivos, de manera que, gracias a la energía proveniente del sol, logran sintetizar carbohidratos y liberar oxígeno. Su importancia radica en que ayuda a disminuir las crecientes concentraciones de dióxido de carbono en la atmósfera.
El fijado del carbono implica la acumulación de dióxido de carbono en los llamados sumideros de carbono, que son depósitos naturales o artificiales en los que se almacena esta sustancia en grandes cantidades, y dónde ocurrirá de nuevo el ciclo mediante su liberación. Entre los sumideros más importantes encontramos las grandes masas de hielo, la biomasa animal y vegetal, o las rocas sedimentarias calizas. Pero el mayor almacenamiento de dióxido de carbono ocurre sin duda en los océanos.
Como el dióxido de carbono se almacena mejor en océanos con bajas temperaturas, se puede concluir que el calentamiento global favorece su liberación a la atmósfera, y, por lo tanto, contribuye a la intensificación del efecto invernadero. Esto es un claro ejemplo de retroalimentación positiva de la temperatura del planeta.
El ciclo del carbono es vital para la vida en la Tierra, y también para la regulación de la temperatura. Queda en evidencia que una alteración en las concentraciones de dióxido de carbono (mediante la deforestación o el incremento de la temperatura global) genera cambios en el clima.
Concentración de CO2 en la atmósfera
Aunque el dióxido de carbono es un gas traza, no deja de ser un componente natural de la atmósfera que desempeña un papel fundamental en ella. Después del nitrógeno, el oxígeno y el argón, el dióxido de carbono es el cuarto elemento mayoritario en la atmósfera terrestre.
Su concentración actual en la atmósfera es de 400 partes por millón (ppm), aproximadamente un 45% más alta que en el periodo preindustrial. La última vez que en la Tierra hubo una concentración similar de dióxido de carbono fue hace millones de años, entre 3 y 5, cuando la temperatura media global era 2 a 3 grados más cálida que la actual, y la altura del nivel del mar entre 10 y 20 metros más alta. Por otra parte, las concentraciones más bajas de este compuesto han oscilado en torno a los 180 ppm durante las grandes glaciaciones que afectaron a nuestro planeta. Por tanto, los niveles de dióxido de carbono no se mantienen constantes a lo largo del tiempo.
Función del dióxido de carbono en la atmósfera
La presencia del dióxido de carbono en la atmósfera es necesaria para mantener óptima la temperatura del planeta, y permitir la vida como la conocemos. Esto se debe a su efecto regulador, mejor conocido como “efecto invernadero”.
El efecto invernadero es el calentamiento de nuestro planeta provocado por la presencia de ciertos gases en la atmósfera, denominados «gases de efecto invernadero». Estos se caracterizan por absorber parte de la radiación infrarroja que se emite desde la superficie, y (consecuentemente) elevar la temperatura del aire.
El dióxido de carbono es uno de los gases de efecto invernadero más importantes, y es el que más preocupación genera. Esto se debe a un aumento notable en su concentración desde la era preindustrial, y también a su larga permanencia en la atmósfera. Algunos gases de efecto invernadero son el vapor de agua (H2O), el metano (CH4), el óxido nitroso (NO2), el ozono troposférico (O3) y los compuestos clorofluorocarbonados (CFCs).
El efecto invernadero produce una alteración del balance energético del planeta, ya que la radiación neta emitida hacia el espacio se ve disminuida. Aún así, es importante aclarar que este efecto permite que la temperatura media de La Tierra sea de 15°C. Si la atmósfera estuviese libre de gases que absorben radiación infrarroja, la temperatura media rondaría los -18°C, y la vida como la conocemos no sería posible.
El efecto invernadero de origen natural se convierte en algo peligroso para el planeta y la vida en él, cuando se ve intensificado por el aumento en las concentraciones de estos gases que lo generan, como consecuencia de la actividad humana. Esto es lo que llamamos como “efecto invernadero negativo”.
¿Por qué es dañino para el planeta?
El dióxido de carbono por sí mismo no es peligroso para el planeta ni las especies que lo habitan. Por el contrario, su presencia permite las condiciones óptimas para el desarrollo de la vida.
El problema se debe al aumento considerable que hemos observado en su concentración, muy por encima de los niveles naturales. El efecto invernadero natural se ha intensificado en las últimas décadas, como consecuencia de las emisiones antropogénicas de ciertos gases. Una mayor concentración de gases de efecto invernadero, favorece el aumento de la temperatura media terrestre, es decir, contribuye al calentamiento global.
Este incremento de la temperatura que resulta perjudicial para el planeta, se conoce como «calentamiento global», y es el componente principal del cambio climático.
Las concentraciones actuales de los gases de efecto invernadero de origen antropogénicos (dióxido de carbono principalmente) son las más elevadas desde que se tienen registros, y el ritmo actual con el que aumenta la temperatura no tiene precedentes. La temperatura media del planeta se incrementó cerca de 1°C desde 1880, y dos terceras partes de este aumento se observó desde 1975. Se puede concluir que el calentamiento global tiene un carácter exponencial.
El calentamiento global y el cambio climático tienen un impacto negativo sobre nuestro planeta y los seres vivos la habitan. Estas son algunas de sus consecuencias:
- Deshielo de glaciares: La reducción de las masas de hielo generan una disminución del albedo, lo que implica una mayor absorción de la radiación solar en superficie, la subida del nivel del mar y mayor liberación de metano a la atmósfera.
- Inundaciones en islas y ciudades costeras: Entre 1900 y 2016, el nivel del mar aumentó entre 16 y 21 cm (en promedio). Y según el informe 2014 del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC), hasta el año 2100 puede seguir creciendo, hasta lograr 90 cm adicionales.
- Aumento de fenómenos meteorológicos extremos: El incremento de la temperatura en los océanos resulta muy favorable para la formación de huracanes. Además, se incrementarán las olas de calor y las sequías en diferentes regiones del planeta.
- Migración y desaparición de especies: Muchas especies deberán migrar como consecuencia de las variaciones en el clima, ocasionadas por el aumento de la temperatura. Aquellas especies que no logren adaptarse, podrán desaparecer.
- Mayor desertificación: El calentamiento global provocará escasez de lluvias en algunas zonas, y muchas tierras hasta ahora fértiles sufrirán un proceso de desertificación.
Principales fuentes de emisión
Es importante diferenciar las fuentes naturales de emisión de las fuentes antropogénicas, ya que estas últimas son las responsables del aumento en su concentración y, por lo tanto, del calentamiento global.
Las principales fuentes naturales son los incendios forestales (aunque también pueden ocurrir por la acción humana), las erupciones volcánicas, la descomposición de materia orgánica y la respiración de los seres vivos. Estas emisiones no suponen peligro alguno, ya que son compensadas por los diferentes sumideros naturales, como los océanos y la fotosíntesis de las plantas.
La actividad humana que libera más dióxido de carbono es la quema de combustibles fósiles (carbón, petróleo, gas). Se estima que es responsable de más de tres cuartas partes del dióxido de carbono de origen antropogénico, y se atribuye a diferentes industrias, las calefacciones y el transporte, principalmente.
Otra fuente de emisión antropogénica muy importante es la tala masiva de árboles, ya que favorece un aumento de las concentraciones de dióxido de carbono al reducir de manera considerable la cantidad de árboles y plantas, que actúan como sumideros durante la fotosíntesis.
¿Qué es la huella de carbono y cómo la podemos calcular?
La huella de carbono representa el total de gases de efecto invernadero emitidos por las actividades del ser humano (económicas y cotidianas), y se expresa en toneladas de dióxido de carbono. Se puede calcular en cantidades individuales o industriales.
La huella de carbono personal es la que generamos cada uno de nosotros en nuestra vida cotidiana. Lo hacemos cuando nos desplazamos, cuando consumimos, cuando nos alimentamos o cuando empleamos diferentes recursos como la energía.
En promedio, cada ser humano produce anualmente casi 4 toneladas de dióxido de carbono. El objetivo para 2050 es reducir este valor a la mitad.
La ONU brinda una calculadora online para que podamos conocer nuestra propia huella de carbono, al considerar distintos aspectos de nuestro hogar y nuestro estilo de vida. Conocer este valor es una manera rápida de concienciar sobre la importancia de reducir nuestras emisiones cotidianas para luchar contra el calentamiento global.
¿Cómo se pueden reducir las emisiones de CO2?
Si bien existen numerosos esfuerzos para reducir de manera significativa las emisiones de dióxido de carbono, durante los últimos años se observó que las emisiones globales siguen una tendencia creciente.
Por este motivo se necesita una serie de medidas fundamentales que ayuden a cumplir con la reducción de emisiones, para lograr que la temperatura media del planeta no aumente más de 2°C respecto a los valores preindustriales (objetivo principal del Acuerdo de París).
La medida más importante implica seguir un proceso de descarbonización mediante el uso de energías renovables, la reducción de los combustibles fósiles y eficiencia energética. Es fundamental fomentar la utilización de vehículos eléctricos y otros medios de transporte no contaminantes. Para lograr esto, es imprescindible la concientización de toda la sociedad y la cooperación internacional.
Impacto en la salud
La exposición directa al dióxido de carbono puede causar problemas de envenenamiento (hipercapnia). La inhalación en gran cantidad puede generar hiperventilación, taquicardias y pérdida del conocimiento. Además, una exposición prolongada puede provocar cambios en el metabolismo.
Por otra parte, el aumento en la concentración de este gas es una de las principales causas del calentamiento global. Esto quiere decir que, entre los efectos que genera en la salud, también se deben incluir los que están directamente asociados al cambio climático, como por ejemplo la escasez de alimentos y la propagación de enfermedades y plagas.
La Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO), ha puesto en duda la disponibilidad de alimentos a futuro. El avance de la desertificación como consecuencia del cambio climático, puede provocar una disminución en la producción agrícola y una escasez de alimentos.
Además, la Organización Mundial de la Salud (OMS) asegura que el aumento de las temperaturas a nivel planetario va a favorecer la extensión de algunas enfermedades altamente infecciosas como el cólera, la malaria y el dengue. Por último, la combinación de calor y sequía será muy propicia para la deshidratación, problemas cardiovasculares y dificultades respiratorias.