La Química, el Cambio Climáticoy el Ozono Estratosférico

Mario MolinaMiembro del Colegio Nacional

Universidad de California, San Diego

Centro Mario Molina para Estudios Estratégicos sobre Energía y Medio Ambiente

Coloquio Fronteras de la QuímicaAño Internacional de la Química

Ciudad de México

1° de diciembre de 2011

ConcentracióndeOzono

Altitud(kilómetros)

Altitud

(millas)Ozono

Estratosférico

OzonoTroposférico

Elozonoaumentaporcontaminación

OOhO 2

32 OOO M

23 OOhO

223 OOOO

Mecanismo de Chapman

NO+O3 NO2+O2NO2 +ONO+O2O3 +hν O+O2

2O3 3O2

Agotamientodelacapadeozonoenlospolos

Propiedades físicas de algunos CFCs

Compuesto Fórmula Presión de Vapor (atm)

260K 300K

Punto de ebullición

CFC-11 CFCl3 0.22 1.12 23.8°C

CFC-12 CF2Cl2 1.93 6.75 -29.8°C

CFC-113 CFCl2CClF2 0.08 0.47 47.7°C

Cl+O3 ClO+O2ClO +OCl+O2O3 +hν O+O2

2O3 3O2

ClO +ClO ClOOClClOOCl +hѵ 2Cl+O22(Cl+O3 ClO +O2)

_________________________________________

2O3 3O2________________________________________________________________________________________

HCl +ClONO2 Cl2 +HNO3

QuímicaEstratosféricaPolar

Hielo:

ProgramadeMedioAmbientedelasNacionesUnidas(UNEP)

AcuerdointernacionalparaelcontroldelasemisionesdeCFCs

PROTOCOLO DE MONTREAL RELATIVO A LAS

SUSTANCIAS QUE AGOTAN LA CAPA DE OZONO

1987

ResultadosdelProtocolodeMontreal

Fuente: Newman et al., What would have happened to the ozone layer if chlorofluorocarbons (CFCs) had not been regulated? Atmos. Chem. Phys. Discuss., 2008.

Ozonototal(UnidadDobson)

Cantidadobservada

ProyecciónconProtocolo

ProyecciónsinProtocolo

Año

Balance energético de la tierra

E = h v Efecto fotoeléctrico de Einstein

Energía total emitida = ϭ T4 ϭ: Constante de Stephan-Boltzmann

Energía emitida = Ley de distribución de Planck2πh v3/c2

ehv/kT - 1

Luz solar

Ener

gía

Radiación terrestre

Longitud de onda (μm)

Emisión

4006008001000120014001600Númerodeonda(cm‐1)

CO2

H2O

O3

EmisiónalespacioenelinfrarrojoDesiertodelSahara

BióxidodecarbonoenlaAtmósfera:elPulsodelPlaneta

C6H12O6 +6O2 6CO2 +6H2O

6CO2 +6H2O+hѵ C6H12O6+6O2

CH4 +2O2 CO2 +2H2O

2C8H18 +25O2 16CO2 +18H2O

C+O2 CO2

Fuente:CharlesDavidKeeling,ScrippsInstitutionofOceanography

Bióxidodecarbonoenlaatmosfera:1957‐ 1978

Fuente:IPCCAR4,WG1SPM,2007

Gasesdeefectoinvernadero

ConcentracionesdeCO2 yCH4

enlosúltimos10,000años

Tiempo (Antes del 2005)

Reconstruccióndelatemperaturamediadelosúltimos1100años

Fuente:CommitteeonSurfaceTemperatureReconstructionsfortheLast2,000Years.NationalResearchCouncil.2006

Perforaciones (Huang et al. 2000)Factores múltiples (Mann & Jones 2003)

Factores múltiples (Hegert et al. 2006)

Factores directos (HadCRUT2v)

Longitud de glaciares (Oerlemans et al. 2005)Factores múltiples (Moberg et al. 2005)

Anillos de árboles (Esper et al. 2002)

VariacióndeTem

peratura(°C)

Año

TemperaturayconcentracióndeCO2enlosúltimos450milaños

Fuente: GRID-UNEP

ConcentraciónyProyeccionesdedióxidodecarbono

Añosantesdelpresente

ConcentracióndeCO2(ppm

v)

Emisionesnorelacionadasconlaenergía

Emisionesrelacionadasconlaenergía

EmisionesdeGasesdeEfectoInvernaderoporsector

Consumo eléctrico industrial8.50%

Transporte13.50%

Consumo eléctrico en Vivienda y 

Oficinas 15.20%Procesos 

industriales27.50%

Deforestación18.20%

Agricultura13.50%

Residuos 3.60%

Fuente:WorldGHGEmissions Flow Chart.WRI.2000

Fuente:Climate Analysis Indicators Tool.WRI.2010

CrecimientodelasemisionesglobalesdeCO2

0

5

10

15

20

25

30

3518

5018

6018

7018

8018

9019

0019

1019

2019

3019

4019

5019

6019

7019

8019

9020

0020

06

Gton CO

2

Triángulosdeestabilización:Cómoresolverelproblemadelclima

S.Pacala &R.Socolow

• Mejorarlaeficienciaenergética

• Mejorareficienciadeplantasgeneradorasdeelectricidad

• Sustituircarbónporgasnatural

• CapturayalmacenamientodeCO2• Fisiónnuclear

• Electricidadeólica

• Energíasolar

• Biocombustibles

• Administracióndebosques

Triángulos de estabilización

Emisiones por quema de combustibles fósiles

Emis

ione

s po

r com

bust

ible

s fó

sile

s (G

tC/a

ño)

Emis

ione

s po

r com

bust

ible

s fó

sile

s (G

tC/a

ño)

Año

Año

Una nueva ruedaSinPolíticas

Políticasclimáticasbajoincertidumbre‐ 2009

Fuente:MIT,2009

EstabilizacióndelCO2 a550ppm:

Accionesnecesariasparaenfrentarelcambioclimático

• Establecer un precio a las emisiones de carbono paraque el mercado pueda trabajar en encontrar lasreducciones más baratas, a través de un nuevo acuerdointernacional para el periodo post‐Kyoto.

• Incrementar la inversión en investigación, desarrollo ydemostración de tecnologías en energía.

• Expandir la cooperación internacional para laimplementación de tecnologías en energía avanzadasen países en desarrollo.

• Acelerar las medidas “ganar‐ganar”.

Fuente:UnitedNationsPopulationDivision,WorldUrbanizationProspects,2010.

(2011)

(1930)

(1960)

(1975)

(2000)

(1800)

(1987)

7milmillones

PoblaciónMundial