Más humedad ambiente para tener una atmósfera más limpia

El metanol es un alcohol que se utiliza principalmente como combustible y en procesos industriales. Cuando es liberado a la atmósfera actúa como contaminante que no sólo es perjudicial para la salud humana sino que en su proceso de degradación produce contaminantes secundarios y culmina generando dióxido de carbono, uno de los gases de efecto invernadero más importantes, una consecuencia que preocupa tanto a ecólogos como a gobiernos de todo el mundo.

El grupo liderado por Gustavo Pino, investigador independiente del CONICET en el Instituto de Investigaciones en Físico-Química de Córdoba (INFIQC, CONICET-UNC) encontró que la humedad ambiente favorece la degradación química del metanol en la atmósfera por parte del radical OH•, que se conoce como el detergente de la atmósfera por ser el principal responsable de la degradación de la mayoría de los contaminantes del aire.

Los números hablan por sí solos. Mientras que en un ambiente seco, con 0 por ciento de humedad, este alcohol perdura entre 9 y 13 días, con una humedad del 100 por ciento, como en los trópicos o días muy húmedos, la duración se reduce a un período de entre 3 y 5 días. Los resultados fueron publicados en la prestigiosa revista Angewandte Chemie International Edition.

El metanol es el alcohol más importante en términos de contaminación debido a su abundancia, pero todos los alcoholes son contaminantes. La vida que tienen esos compuestos es muy relevante para entender el comportamiento de la atmósfera y disminuir las consecuencias de la contaminación.

“Si un gas se descompone inmediatamente su impacto será local mientras que si dura más puede tener efectos a nivel global. Eso fue lo que pasó en las décadas del ‘70 y ‘80 con los freones que se emitían: vivían muchísimo tiempo y lograban sobrevivir hasta llegar a la estratósfera, que es una región más alta de la atmósfera donde se encuentra la capa de ozono. Allí se descomponían por el efecto de la luz solar y reaccionaban con dicha capa, produciendo el conocido agujero. Sólo a partir del conocimiento científico pudieron aplicarse políticas mundiales para prohibir su uso y comenzar a reparar ese daño”, asegura Pino, quien además se desempeña en el Departamento de Fisicoquímica de la Facultad de Ciencias Químicas y del Centro Láser de Ciencias Moleculares de la Universidad Nacional de Córdoba.

Por un lado existe la teoría: cada reacción química ocurre a una velocidad característica que es influida por la temperatura ambiente. Esto permite calcular y predecir a qué velocidad se degrada un compuesto y qué concentración debería haber en la atmósfera de acuerdo al nivel de emisión. Sin embargo los monitoreos que se realizan a nivel global mostraban sistemáticamente una inconsistencia en cuanto a la concentración de metanol: en los trópicos la concentración era mucho menor que la que predecían los cálculos.

“En base a nuestros estudios proponemos que esta variación tiene que ver con que el metanol se degrada más rápidamente cuando hay mucha humedad, mientras que la velocidad que se está utilizando en los cálculos tiene como referencia a una atmósfera más seca. Si esa velocidad aumenta con la presencia del agua, al momento de medirlo se va a haber degradado más de lo que se esperaba y la concentración va a ser menor. Los trópicos son justamente donde mayor humedad hay. Entonces nosotros creemos que introduciendo esa dependencia de la velocidad con la humedad, se va a lograr una mejor en el modelo teórico, en cuanto a la predicción de las concentraciones reales de metanol en las diferentes regiones del planeta”, describe Pino.

La novedad

Desde hace mucho tiempo se viene pensando que el agua puede jugar algún rol en estas reacciones químicas porque tanto este compuesto como los alcoholes y el radical OH• tienen átomos de oxígeno e hidrógeno que pueden interaccionar y hacer que cambien las velocidades a las cuales esas reacciones ocurren. “Sin embargo, hasta el momento, las pruebas en laboratorio indicaban que ese efecto se producía sólo por debajo de los -100 grados centígrados, que es una temperatura que no existe en la atmósfera terrestre, ni siquiera en los polos. Entonces si bien se había informado que existía ese efecto no tenía implicancias reales a nivel atmosférico”, describe el científico.

El investigador asegura que la imposibilidad de los estudios anteriores de detectar la influencia del agua en estos procesos tiene que ver con que las pruebas se realizaban con una humedad de entre 0 y 50 por ciento de humedad ambiente, que es un intervalo en donde la velocidad no varía significativamente. “Nosotros hicimos un estudio sistemático, con niveles de humedad más altos donde la dependencia aumenta. De hecho, la constante de velocidad frente a un 100 por ciento de humedad alcanza valores que superan en un 120 por ciento a los valores correspondientes a una humedad 0”, explica Pino.

Los experimentos se llevaron a cabo usando cámaras de simulación atmosférica con aire, al que se le añade compuestos y se irradia con luz, para simular la radiación solar que genera el radical OH•, tal como ocurre en la atmósfera. Luego los investigadores agregaron metanol en condiciones normales de temperatura y presión y encontraron que la velocidad a la cual este gas es consumido por el radical OH aumenta cuanto mayor es la humedad.

“Esta investigación ayuda a conocer mejor la atmósfera, cómo funciona y, en consecuencia, predecir cambios. Esto permitiría aportar información relevante a los gobiernos y a organizaciones de nivel mundial que les permita tomar decisiones políticas frente a la emisión de gases contaminantes. El tiempo que un compuesto puede subsistir en la atmósfera, y qué otros factores intervienen, son datos de suma importancia para tomar ese tipo de decisiones”, concluye el investigador.