La Química, el Cambio Climático y el Ozono Estratosférico Mario Molina Miembro del Colegio Nacional Universidad de California, San Diego Centro Mario Molina para Estudios Estratégicos sobre Energía y Medio Ambiente Coloquio Fronteras de la Química Año Internacional de la Química Ciudad de México 1° de diciembre de 2011 Elozono aumentapor contaminación Concentraciónde Ozono Ozono Troposférico Altitud (millas) Altitud(kilómetros) Ozono Estratosférico Mecanismo de Chapman O2 h O O O O2 O3 M O3 h O O2 O O3 O2 O2 NO+O3 NO2+O2 NO2 +ONO+O2 O3 +hν 2O3 O+O2 3O2 Agotamientodelacapadeozono enlospolos Propiedades físicas de algunos CFCs Presión de Vapor (atm) 260K 300K Punto de ebullición Compuesto Fórmula 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+O2 ClO +OCl+O2 O3 +hν 2O3 O+O2 3O2 QuímicaEstratosféricaPolar ClO +ClO ClOOCl ClOOCl +hѵ 2Cl+O2 2(Cl+O3 ClO +O2) _________________________________________ 2O3 3O2 ________________________________________________________________________________________ Hielo: HCl +ClONO2 Cl2 +HNO3 Acuerdointernacionalparael controldelasemisionesdeCFCs ProgramadeMedioAmbientedelasNacionesUnidas(UNEP) PROTOCOLO DE MONTREAL RELATIVO A LAS SUSTANCIAS QUE AGOTAN LA CAPA DE OZONO 1987 Ozonototal(UnidadDobson) ResultadosdelProtocolodeMontreal ProyecciónconProtocolo Cantidad observada Proyecciónsin Protocolo Año Fuente: Newman et al., What would have happened to the ozone layer if chlorofluorocarbons (CFCs) had not been regulated? Atmos. Chem. Phys. Discuss., 2008. Energía Balance energético de la tierra Luz solar Radiación terrestre Longitud de onda (μm) 3 2 Energía emitida = 2πh v /c ehv/kT - 1 E=hv Energía total emitida = ϭ T4 Ley de distribución de Planck Efecto fotoeléctrico de Einstein ϭ: Constante de Stephan-Boltzmann Emisiónalespacioenelinfrarrojo CO2 DesiertodelSahara Emisión O3 H2O 4006008001000120014001600 Númerodeonda(cm‐1) BióxidodecarbonoenlaAtmósfera: elPulsodelPlaneta 6CO2 +6H2O+hѵ C6H12O6 +6O2 C+O2 CH4 +2O2 2C8H18 +25O2 C6H12O6+6O2 6CO2 +6H2O CO2 CO2 +2H2O 16CO2 +18H2O Bióxidodecarbonoenlaatmosfera: 1957‐ 1978 Fuente:CharlesDavidKeeling,ScrippsInstitutionofOceanography Gasesdeefectoinvernadero Tiempo (Antes del 2005) Concentraciones deCO2 yCH4 enlosúltimos 10,000años Fuente:IPCCAR4,WG1SPM,2007 Reconstruccióndelatemperatura mediadelosúltimos1100años Perforaciones (Huang et al. 2000) Factores múltiples (Mann & Jones 2003) Longitud de glaciares (Oerlemans et al. 2005) Factores múltiples (Moberg et al. 2005) Factores múltiples (Hegert et al. 2006) Anillos de árboles (Esper et al. 2002) VariacióndeTemperatura(°C) Factores directos (HadCRUT2v) Año Fuente:CommitteeonSurfaceTemperatureReconstructionsfortheLast2,000Years.NationalResearchCouncil.2006 TemperaturayconcentracióndeCO2 enlosúltimos450milaños Fuente: GRID-UNEP ConcentracióndeCO2 (ppmv) ConcentraciónyProyeccionesde dióxidodecarbono Añosantesdelpresente EmisionesdeGasesdeEfecto Invernaderoporsector Emisiones norelacionadas conlaenergía Residuos Consumo 3.60% eléctrico industrial 8.50% Agricultura 13.50% Transporte 13.50% Deforestación 18.20% Consumo eléctrico en Vivienda y Oficinas 15.20% Procesos industriales 27.50% Fuente:WorldGHGEmissions Flow Chart.WRI.2000 Emisiones relacionadas conlaenergía Crecimientodelasemisiones globalesdeCO2 35 30 Gton CO2 25 20 15 10 5 1850 1860 1870 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2006 0 Fuente:Climate Analysis Indicators Tool.WRI.2010 Triángulosdeestabilización: Cómoresolverelproblemadelclima S.Pacala &R.Socolow Emisiones por combustibles fósiles (GtC/año) • • Emisiones por combustibles fósiles (GtC/año) Año Triángulos de estabilización Emisiones por quema de combustibles fósiles Año Mejorarlaeficienciaenergética Mejorareficienciadeplantas generadorasdeelectricidad • Sustituircarbónporgasnatural • CapturayalmacenamientodeCO2 • Fisiónnuclear • Electricidadeólica • Energíasolar • Biocombustibles • Administracióndebosques Políticasclimáticasbajo incertidumbre‐ 2009 SinPolíticas Estabilización delCO2 a550ppm: Fuente:MIT,2009 Una nueva rueda Accionesnecesariaspara enfrentarelcambioclimático • Establecer un precio a las emisiones de carbono para que el mercado pueda trabajar en encontrar las reducciones más baratas, a través de un nuevo acuerdo internacional para el periodo post‐Kyoto. • Incrementar la inversión en investigación, desarrollo y demostración de tecnologías en energía. • Expandir la cooperación internacional para la implementación de tecnologías en energía avanzadas en países en desarrollo. • Acelerar las medidas “ganar‐ganar”. PoblaciónMundial 7milmillones (2011) (2000) (1987) (1975) (1960) (1930) (1800) Fuente:UnitedNationsPopulationDivision,WorldUrbanizationProspects,2010.