¿Qué es el Dióxido de Carbono (CO2)?
El dióxido de carbono (CO2) es un gas incoloro, inodoro y no inflamable. Su estructura es una molécula lineal de un átomo de carbono ligado a dos átomos de oxígeno con enlaces covalentes dobles, de la forma O = C = O.
Este gas está presente de forma natural en la atmósfera terrestre pero también es un subproducto de la quema de combustibles fósiles y otros procesos industriales.
Es un gas fundamental para la vida y representa actualmente en torno al 0,04% del total de los gases que se encuentran en la atmósfera de nuestro planeta. A pesar de sus bajos niveles, se trata del mayor impulsor del calentamiento global actual.
Es uno de los principales gases de efecto invernadero (GEI). El aumento de su concentración en la atmósfera desde la revolución industrial afecta al equilibrio radiativo de la Tierra. Se utiliza como referencia para medir el impacto de otros GEI, por lo que su potencial de calentamiento global (PCG) es igual a 1.
Algunas propiedades fisicoquímicas del CO₂ son las siguientes:
- A temperatura ambiente se encuentra en forma de gas, pero puede solidificarse a temperaturas inferiores a -79 °C, y tiene la capacidad de licuarse cuando se disuelve en agua.
- Cuando se calienta por encima de 2000 °C la sustancia se descompone y produce humos tóxicos de monóxido de carbono.
- Cuando se disuelve el CO2 en agua tiende a acidificar la disolución al formarse ácido carbónico (H2CO3) en primera instancia y el ion bicarbonato (HCO3–) posteriormente.
- Su masa molecular es de 44,0 g/mol.
¿Cuál es el periodo su periodo de residencia en la atmósfera?
La concentración de dióxido de carbono en la atmósfera depende de la relación que se establezca entre las tasas de emisión del gas hacia la atmósfera y la duración de los procesos que lo eliminan de la atmósfera. De esta forma, existe un intercambio de dióxido de carbono entre la atmósfera, el océano y la tierra mediante procesos como la transferencia de gases entre el océano y la atmósfera y procesos químicos, como por ejemplo el marchitamiento, y biológicos (fotosíntesis).
Más de la mitad del CO2 emitido tarda un siglo en la actualidad en eliminarse de la atmósfera, pero una parte del CO2 emitido (cerca del 20%) se mantiene en la atmósfera durante muchos milenios. Como resultado del lento proceso de eliminación, el CO2 de la atmósfera continuará aumentando aun cuando su emisión se reduzca sustancialmente.
Ciclo del carbono
Es el ciclo biogeoquímico de intercambio de carbono en el sistema climático. Describe el flujo de carbono (en sus distintas formas, como por ejemplo, el CO2) en la atmósfera, la hidrosfera, la biosfera terrestre y marina y la litosfera.
El CO₂ forma parte del ciclo participando, por ejemplo, en la fotosíntesis de las plantas y formando parte del agua de lluvia que desemboca en los océanos. A partir de ahí, se vuelve a liberar a la atmósfera.
La mayor parte del carbono se almacena en forma de carbón en las rocas y es inerte en escalas de tiempo de cientos y miles de años. El resto del carbono se almacena como dióxido de carbono en la atmósfera (un 2%), biomasa (5%), combustibles fósiles en reservas (8%) y en los océanos (85%).
Emisiones de CO₂ e impacto en el planeta
Actualmente, existen cerca de 3 trillones de toneladas de CO2 en la atmósfera, un 27% superior al nivel anterior a la Revolución Industrial. A finales del siglo XIX, los niveles de CO2 eran de 280 partes por millón (ppm). En los últimos años ya se han superado concentraciones de 400 ppm.
Si la cantidad de dióxido de carbono que hay en la atmósfera sigue aumentando, la temperatura media global seguirá aumentando.
Las fuentes naturales del dióxido de carbono incluyen plantas en descomposición y materia animal, incendios forestales naturales y volcanes. Las principales fuentes humanas de CO2 proceden de la quema de combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas) y de la deforestación. Los científicos atribuyen la mayor parte del aumento de la concentración de CO2 a estas fuentes procedentes de la acción humana.
Como se apuntó anteriormente, el CO₂ encabeza la lista como principal gas de efecto invernadero emitido a partir de las actividades que desempeña el ser humano. A este gas se le unen otros que también son de efecto invernadero, que contribuyen al calentamiento del planeta, como el metano y el óxido nitroso, y otros como los gases fluorados o artificiales.
Según los datos de 2021, las emisiones de CO₂ crecieron en casi todos los Estados miembros de la UE, salvo en Portugal y Finlandia. El aumento se debió sobre todo al aumento del uso de combustibles fósiles.
Como excepción tenemos la reciente pandemia que provocó, en el primer semestre de 2020 cuando las emisiones diarias de CO₂ habrían disminuido hasta en un 17% por un corto tiempo debido a las restricciones económicas y medidas de confinamiento.
Sin embargo, se trató de una variabilidad mínima en las concentraciones de gases de efecto invernadero en la atmósfera, que continúan aumentando a un ritmo preocupante, poniendo en peligro el futuro de la Tierra, los ecosistemas y la humanidad por el calentamiento global.
CO₂ y cambio climático
El CO₂ es un gas de efecto invernadero. Si la cantidad de CO₂ aumenta en la atmósfera, implica que la temperatura aumentará al absorber mayor radiación terrestre. Este calentamiento global por consiguiente, contribuye al cambio climático.
El origen del desequilibrio proviene del incremento en los niveles de CO₂ atmosférico, que ve su origen al comienzo de la Revolución Industrial. Por lo tanto, el aumento del CO₂ es una de las principales causas del calentamiento global, ligado principalmente a la quema de combustibles fósiles como el carbón, el petróleo y el gas.
La evidencia la tenemos: durante 800.000 años las concentraciones en la atmósfera jamás llegaron a valores de 300 partes por millón, cifra que se superó en 1950 y sigue actualmente en alza.
Absorción oceánica del CO₂
También es importante la acción del océano si hablamos del CO₂. Este reacciona en el agua del mar, produciendo iones de hidrógeno y el aumento de la concentración de estos iones en el océano, se traduce en la reducción del pH, es decir, se acidifica.
Los océanos han absorbido aproximadamente un 25% de la cantidad de CO2 emitido a la atmósfera desde la era preindustrial. Este hecho ha minimizado el calentamiento atmosférico.
Por otro lado, el calentamiento del océano reduce la solubilidad del CO₂ en el agua de mar, lo que conlleva la reducción de la cantidad de CO₂ que los océanos pueden absorber de la atmósfera.
Captura y almacenamiento de CO₂
Se refiere al proceso en el que dióxido de carbono, procedente de fuentes industriales y relacionadas con la energía se captura y se transporta hasta un lugar de almacenamiento para su aislamiento de la atmósfera durante un largo período.
La bioenergía con captura y almacenamiento del carbono es una tecnología potencial en cuanto a reducción del carbono atmosférico. Se aplica la tecnología de captura de carbono a una planta de producción de bioenergía. En el Cuarto Informe de Evaluación del IPCC, se indicó como una tecnología clave para alcanzar los objetivos de baja concentración de dióxido de carbono en la atmósfera.
Además de capturar y almacenar el CO₂, se puede utilizar para elaborar un nuevo producto. Un ejemplo de tecnología de captura en nuestro país es la llevada a cabo por la Universidad de Barcelona con la participación del CSIC (Centro Superior de Investigaciones Científicas). Se busca impulsar los procesos de captura y almacenamiento bajo tierra de dióxido de carbono. Esta fórmula podría reducir en un 21% las emisiones anuales presentes en nuestro país.
Para conseguir esto, utilizarían una estrategia denominada Hubs & Clusters:
- Primero se identifican las áreas cercanas entre sí, de altas emisiones de CO₂. Generalmente, están asociadas a la industria metalúrgica, centrales eléctricas, cementeras, y otras que formarían un núcleo de emisiones, llamado hub en inglés.
- A continuación, se localizan los almacenes geológicos más apropiados a los que se puedan conectar esos hubs o núcleos, formando una red o clúster de captura y almacenamiento, y asegurando que el almacenamiento de CO₂ se pueda llevar a cabo de forma eficiente, económica y segura.
Otros estudios por ejemplo, apuntan a la capacidad de algunas microalgas, como la Chlorella vulgaris, para fijar los excesos de dióxido de carbono y mitigar así, los efectos de las emisiones contaminantes.