Aviacion y la contaminacion.

La aviación y la contaminación de la atmósfera

1. Introducción

Los motores de los aviones emiten gases y partículas que afectan a la composición atmosférica. Esta alteración incluye a los gases de efecto invernadero tales como vapor de agua, bióxido de carbono (CO2), ozono (O3) y metano (CH4). Otros gases emitidos por los motores de aviación son óxidos de nitrógeno (NOx), fundamentalmente óxido nítrico (NO), óxidos de azufre (SOx) e hidrocarburos volátiles. A partir del total del combustible quemado por los aviones, puede establecerse su influencia sobre el clima y la composición de la atmósfera, siendo las relaciones entre el combustible y los productos emitidos las que corresponden a la estequiometria de las reacciones químicas correspondientes a la combustión, existiendo por tanto, en la mayoría de los casos, relaciones de proporcionalidad, como es el caso del bióxido de carbono, vapor de agua, óxido nítrico y el monóxido de carbono. Como la atmósfera es un medio extendido a todo el planeta, dependiendo de la persistencia, extensión y continuidad de las alteraciones de composición introducidas en ella, así como de la durabilidad y reactividad química de las substancias perturbadoras, se pueden estimar las consecuencias de las alteraciones introducidas, que tendrán un carácter planetario, hemisférico, regional o local, según el área de influencia que se considere.

Pero, como es evidente, además de los aviones, hay otras fuentes de sustancias perturbadoras de la composición atmosférica. Por esto, en muchas ocasiones, no resulta fácil separar los efectos producidos por los aviones de los originados por otras causas. A esta circunstancia, que es una dificultad de origen físico y real, se suma otra que, siendo de tipo más moral, no deja de ser también real cuando se pretende preparar un informe como el que nos ocupa. Parte del hecho de considerar el desarrollo de la aviación como un motor del desarrollo económico y social de la humanidad y, por tanto, el solo hecho de pensar en su limitación, pasa a ser considerada como una posición retrógrada y contraria al interés general. Está claro que este tipo de opinión preconcebida, además de condicionar y desautorizar de antemano este informe, haciéndolo superfluo, es contrario a un planteamiento racional del problema.

Los gases y partículas que emiten las aeronaves impactan sobre la atmósfera y contribuyen al llamado Efecto Invernadero.

Todas las aeronaves en vuelo emiten gases y partículas sólidas directamente en la troposfera superior y en la parte baja de la estratosfera, en donde tienen un impacto en la composición de los gases atmosféricos. Estos gases y partículas alteran la concentración de los gases de efecto invernadero de la atmósfera, incluyendo el Dióxido de Carbono (CO2), Ozono (O3), y Metano (CH4).

De igual manera provocan la formación de huellas de condensación (CONTRAILS por su designación en inglés (“Condensation Trails”) produciendo nubosidad de tipo cirrus; todos estos factores contribuyen al cambio climático.

La cantidad total de combustible quemado en la aviación así como el total de emisiones de CO2, NOx, y vapor de agua por las aeronaves son conocidos con cierta exactitud y se pueden comparar con otros sectores de la producción industrial humana que afectan al cambio climático y lo referimos como Fuerza Radiativa.

Esta fuerza radiativa es una medida del mecanismo de cambio climático; expresa la perturbación o cambio en el balance de la energía en el sistema Tierra-Atmósfera. Un valor positivo de fuerza radiativa implica calentamiento de la atmósfera, un valor negativo de fuerza radiativa equivale a enfriamiento atmosférico.

Dado que el dióxido de carbono tiene una vida promedio combinado en la atmósfera de unos 100 años, los efectos de sus emisiones por parte de las aeronaves, son indistinguibles del CO2 emitido por otras fuentes contaminantes. Los otros gases y partículas tienen una estancia mucho menor en la atmósfera y se ubican en áreas cercanas a las rutas de vuelo principalmente en latitudes medias del hemisferio norte. Estas emisiones conducen a fuerzas radiativas locales, en comparación con las emisiones que se mezclan globalmente como el CO2 y el Metano.

El Ozono es un gas de efecto invernadero en la Tierra, protege a la superficie del planeta de la radiación ultravioleta y también es un contaminante muy común. La emisión de NOx de las aeronaves contribuye a la química del Ozono, en altitudes de la tropopausa superior donde vuelan los aviones subsónicos incrementándolo, y a disminuir el Metano. A mayores altitudes, en la estratosfera esta emisión de NOx disminuye la capa de Ozono, de aquí que la emisión de gases de las aeronaves perturba a la capa de Ozono dependiendo de la altitud de vuelo y varía de región en región en la troposfera, pero actúa en el ámbito global en la estratosfera.

Los impactos actuales y futuros de los aviones subsónicos en la radiación ultravioleta y la fuerza radiativa.

1. Emisiones causadas por los aviones

2.1 Dióxido de Carbono (CO2)

El dióxido de carbono (CO2) es un gas incoloro de olor penetrante y sabor ácido. Es un componente minoritario de la atmósfera (aproximadamente 3 partes por 10.000). Proviene de la combustión de hidrocarburos, de la fermentación y de la respiración animal. Las plantas lo utilizan para la fotosíntesis de los carbohidratos. La presencia de dióxido de carbono en la atmósfera impide que una parte de la energía radiante que recibe la Tierra vuelva al espacio, produciendo el llamado efecto invernadero.

El dióxido de carbono se utiliza como refrigerante, en extintores de incendio, inflado de botes y chalecos salvavidas, fabricación de goma espuma y plásticos, elaboración de bebidas gaseosas y fertilizantes para plantas de invernadero y también para insensibilizar al ganado antes de la matanza.

Las emisiones de CO2 de las aeronaves son las más significativas y mejor conocidos elementos de la aviación con su contribución al cambio climático. El nivel y los efectos de las emisiones de CO2 corrientemente se cree que a grandes rasgos es la misma, independientemente de la altitud. En 1992 de las aeronaves fueron 140 millones de toneladas (0.14 Gt/year).  Esto corresponde al 2% del total de emisiones de CO2 en el ámbito mundial o al 13% del total de emisiones de los medios de transporte.  Los estimados de incremento de emisiones de CO2 por parte de la aviación para el año 2050 será de 0.23 hasta 1.45 Gt/year, o sea que se estima que se incremente entre 1.6 veces hasta 10 veces la cantidad emitida en 1992.

Las concentraciones de CO2 y la fuerza radiativa que produce hoy en día es el producto de los últimos 100 años más o menos. La concentración atribuible a la aviación en la atmósfera de 1992 fue de 1 ppmv (partes por millón volumen). Se espera que la aviación contribuya hasta llegar entre 5 a 13 ppmv en los próximos 50 años, esto se estima que sea 4% del total de emisiones humanas CO2 en el 2050.

Se encontró que existe una relación directa entre el calentamiento global o cambio climático y el aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero provocado por las sociedades humanas tanto industrializadas como en desarrollo. El nivel de emisiones de dióxido de carbono (CO2) ha aumentado un 31%.

2.2 Ozono (O3)

Las emisiones de NOx por parte de las aeronaves en 1992 han aumentado las concentraciones de Ozono en la atmósfera a altitudes de crucero en latitudes medias del hemisferio norte en aproximadamente 6% comparada con una atmósfera sin emisiones de aeronaves. Este incremento de Ozono se estima llegará hasta 13% para el año 2050 provocando un incremento en la temperatura de la superficie de la Tierra. Los incrementos en concentraciones de 03 por emisiones de aeronaves están calculados que ocurran en la tropopausa, siendo en la actualidad poco perceptibles.

El ozono penetra por las vías respiratorias y debido a sus propiedades altamente oxidantes provoca la irritación de las mucosas y los tejidos pulmonares. 

El ozono (O3) es un gas que se encuentra en diversas partes de la atmósfera. El de la atmósfera superior, o estratosfera, es un gas esencial que ayuda a proteger a la Tierra de los dañinos rayos ultravioletas del sol. En contraste, el ozono hallado cerca de la superficie, en la troposfera, perjudica tanto a la salud humana como al medio ambiente. Por esta razón el ozono se describe a menudo como “bueno arriba y malo de cerca”. El ozono troposférico (también llamado “ozono ambiental” u “ozono de bajo nivel”) se produce cuando los óxidos de nitrógeno (NOx) y los compuestos orgánicos volátiles (COV) de fuentes como la quema de combustible reaccionan mediante procesos fotoquímicos a la luz del sol (véase la ilustración). Las centrales eléctricas, el escape de los vehículos automotores, los vapores de la gasolina y los solventes químicos son las fuentes principales de estas emisiones. El ozono también se forma en niveles bajos proveniente de emisiones naturales de COV, NOx y CO (precursores de ozono), así como del ozono estratosférico que en ocasiones desciende a la superficie terrestre. Las fuentes naturales de los precursores de ozono incluyen las emisiones de plantas y suelos, los incendios forestales y los rayos durante las tormentas eléctricas.

2.3 Metano (CH4)

En la naturaleza se produce como producto final de la putrefacción anaeróbica de las plantas. Este proceso natural se puede aprovechar para producir biogás. Muchos microorganismos anaeróbicos lo generan utilizando el CO2 como aceptor final de electrones.

Constituye hasta el 97% del gas natural. En las minas de carbón se le llama grisú y es muy peligroso ya que es fácilmente inflamable y explosivo. No obstante en las últimas décadas ha cobrado importancia la explotación comercial del gas metano de carbón, como fuente de energía.

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