El óxido nitroso, emitido en cantidades importantes por el sector agrícola, también destruye la capa de ozono
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El óxido nitroso es un gas incoloro, no inflamable a temperatura ambiente, y es ampliamente conocido como gas hilarante o nitro (NOS). El óxido nitroso es un gas producido naturalmente en el medio ambiente e importante para el equilibrio climático, sin embargo, también se puede producir industrialmente para varias aplicaciones. El nitrógeno es uno de los átomos más importantes para la vida terrestre y está presente en varias estructuras moleculares. El elemento nitrógeno (N) también es una parte muy importante de la atmósfera y los ciclos naturales, como el ciclo del nitrógeno.
Óxido nitroso (N2O)
Formado por dos átomos de nitrógeno y uno de oxígeno, el óxido nitroso, es utilizado por la industria como:
- Agente oxidante en motores de cohetes;
- Optimizador en la quema de combustible en motores (nitro);
- Propelente de aerosol;
- Anestésico (principalmente en el campo dental, conocido como gas hilarante).
En la naturaleza, el nitrógeno presente en la atmósfera es capturado por las plantas y convertido en amoniaco, que será depositado en el suelo y utilizado posteriormente por las plantas. Este proceso se llama fijación de nitrógeno. El amoníaco depositado en el suelo puede sufrir procesos de nitrificación, lo que resulta en nitratos. Los microorganismos presentes en el suelo pueden transformar estos nitratos depositados en nitrógeno gaseoso (N2) y óxido nitroso (N2O), mediante el proceso de desnitrificación, emitiéndolos así a la atmósfera.
Gases de invernadero
Se consideran gases con mayor contribución al aumento del efecto invernadero:
- Dióxido de carbono (CO2);
- Vapor de agua (H2Ov);
- Metano (CH4);
- Óxido nitroso (N2O);
- CFC (CFxCly).
Mucho se habla del CO2 debido a su alta concentración en la atmósfera y su mayor impacto en el calentamiento global, sin embargo la emisión de los demás gases enumerados también es muy preocupante. La concentración de óxido nitroso en la atmósfera se ha vuelto cada vez más preocupante, haciendo necesarias acciones para reducir sus emisiones.
Impactos del exceso de óxido nitroso en la atmósfera
Como todo en la naturaleza, el exceso de algo puede alterar el equilibrio y la estabilidad de un sistema, e incluso del planeta en su conjunto. El exceso de gases, como los que se consideran potencialmente causantes del efecto invernadero, es un ejemplo de impacto en proporciones globales.
La industrialización y la agrupación de civilizaciones en las ciudades generadas deben ser atendidas a gran escala, como la producción de alimentos, promoviendo un gran crecimiento de la agricultura, principalmente en la producción de granos para la fabricación de alimentos para animales (conocer más sobre este tema en Materia: La cría intensiva de animales para el consumo de carne tiene impactos en el medio ambiente y la salud del consumidor "). Con estas necesidades satisfechas, muchos gases comenzaron a producirse y emitirse a la atmósfera en proporciones gigantescas, provocando así su acumulación en la atmósfera y cambiando varios ciclos terrestres, impactando también la temperatura promedio del planeta Uno de estos gases es el óxido nitroso.
El óxido nitroso (N2O) está presente en proporciones mucho menores que el dióxido de carbono (CO2), pero su efecto es mucho mayor. Su presencia en la troposfera es inerte, contribuyendo solo a la absorción de energía térmica, sin embargo, cuando está presente en la estratosfera, degrada la capa de ozono. El óxido nitroso tiene la propiedad de retener el calor en la atmósfera unas 300 veces más que el CO2, es decir, una molécula de óxido nitroso equivale a 300 moléculas de CO2 en la atmósfera. El óxido nitroso también tiene un impacto en la capa de ozono, contribuyendo a su degradación, ya que permanece más de 100 años en la atmósfera hasta que se degrada naturalmente. Se estima que el hombre emite 5,3 teragramos (Tg) de óxido nitroso en un año (1 Tg equivale a mil millones de kg).
Fuentes de emisión
En noviembre de 2013, el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) publicó un informe sobre el óxido nitroso y su impacto en el clima y la capa de ozono del planeta. Según el informe, el óxido nitroso es el tercer gas, emitido por las actividades humanas, que más contribuye al calentamiento global, y el gas con mayor efecto en la degradación de la capa de ozono. Con base en la investigación realizada, analizando la concentración de gases presentes en burbujas de aire atrapadas en columnas de hielo en los polos, se realizó una comparación con la concentración actual de CO2 (partes por millón - ppm) y N2O (partes por billón - ppb) y se dibuja un gráfico que muestra el aumento de estos gases a lo largo del tiempo.
Fuente: Drawing Down N2O / unep.org
Hay un gran aumento de las concentraciones de CO2 y N2O después del período de la revolución industrial, a partir del siglo XVIII. El informe señala las principales fuentes humanas de emisiones de óxido nitroso como la agricultura, la industria y los combustibles fósiles, la quema de biomasa, las aguas residuales y la acuicultura, y la suma de las tres últimas fuentes no alcanza la cantidad de óxido nitroso que emite la agricultura.
Fuente: Drawing Down N2O / unep.org
El problema de las emisiones de N2O en cada sector
Agricultura
El nitrógeno, esencial para la producción de alimentos, es un elemento vital para estructuras moleculares como enzimas, vitaminas, aminoácidos e incluso para el ADN. La adición de nitrógeno en la agricultura, a través de fertilizantes, acelera y aumenta el rendimiento de las plantaciones, sin embargo esto también provoca la emisión de N2O. Se estima que alrededor del 1% del nitrógeno aplicado al suelo emitirá directamente N2O. El 1% parece poco, pero si piensas en el área total que ocupa la agricultura en el mundo y la cantidad de fertilizantes que se utilizan anualmente, puede que no sea tan pequeño.
Entre los sectores que más emiten óxido nitroso, la agricultura es el principal responsable de la emisión anual: alrededor del 66% de la emisión total. Para este sector no solo se contabiliza la emisión directa de N2O por la aplicación de fertilizantes, sino también las emisiones directas e indirectas del proceso de producción de fertilizantes sintéticos, estiércol animal, animales criados en pastos, lixiviación y manejo de estiércol.
Algunas medidas en la aplicación y manipulación de fertilizantes y estiércol pueden ayudar a reducir este impacto:
- Pruebe regularmente el mecanismo de distribución de fertilizante / estiércol para asegurarse de que la aplicación sea precisa;
- Asegúrese de que la persona que aplica el fertilizante / estiércol esté bien capacitada para aplicar el mínimo necesario;
- Realizar análisis de suelo para establecer la cantidad requerida de fertilizante;
- Intente utilizar más estiércol que fertilizantes inorgánicos;
- Mejora de las técnicas de manipulación del estiércol.
La investigación para reducir las emisiones de N2O mediante fertilizantes y medios alternativos eficientes debe llevarse a cabo constantemente.
Industria y combustibles fósiles
Las emisiones de óxido nitroso por industrias y vehículos se producen a través de dos medios principales. La primera se denomina reacción homogénea, que es cuando reaccionan reactivos del mismo estado físico, un ejemplo es la quema de combustible gaseoso (gas con gas). En el combustible gaseoso puede haber presencia de compuestos nitrogenados, que pueden generarse durante el calentamiento en el proceso de combustión. El segundo medio ocurre en reacciones heterogéneas, donde uno puede ser un gas y el otro un sólido, un ejemplo es la quema de carbón o la formación de N2O en catalizadores de automóviles.
Los aviones, los vehículos ligeros y pesados son las principales fuentes de emisión de óxido nitroso, aunque no son muy relevantes en comparación con las emisiones de CO2 que aportan, esto no es excusa para no ser un dato preocupante.
En la industria, las dos fuentes principales de emisiones de óxido nitroso son la producción de ácido nítrico (HNO3) y ácido adípico. El ácido nítrico es un ingrediente clave para la producción de fertilizantes, para la producción de ácido adípico, explosivos y también para el procesamiento de metales ferrosos. Más del 80% de todo el ácido nítrico producido en el mundo se destina a la producción de nitrato de amonio y sal doble de calcio y nitrato de amonio - 3/4 del nitrato de amonio se remonta a la producción de fertilizantes. Durante la síntesis de HNO3, se puede formar N2O como un producto de reacción menor (aproximadamente 5 g de N2O por cada 1 kg de HNO3 producido).
La producción de ácido adípico (C6H10O4) es la segunda fuente más importante de emisiones de óxido nitroso en el sector industrial. La gran mayoría del ácido adípico producido se destina a la producción de nailon, y también se utiliza en la fabricación de alfombras, ropa, neumáticos, tintes e insecticidas.
Las tecnologías para reducir las emisiones de N2O en la producción de ácido adípico ya están disponibles, disminuyendo alrededor del 90% de las emisiones, y aproximadamente el 70% de las industrias de producción de ácido adípico aplican estas tecnologías.
Quema de biomasa
Quemar biomasa significa quemar cualquier materia de origen vegetal o animal para la producción de energía. En definitiva, la quema de biomasa se refiere a la quema natural, o por causas humanas, principalmente de bosques / madera e incluso carbón vegetal.
La cantidad promedio de N2O emitida por la quema de biomasa es difícil de medir, ya que depende mucho de la composición del material que se quema, pero se estima que es la tercera fuente de emisión de óxido nitroso. La mayoría de los incendios forestales son causados por factores naturales, como los rayos, pero la acción humana también es bastante preocupante. La quema de bosques para promover la agricultura y la ganadería se encuentra entre las mayores preocupaciones sobre la quema de bosques, vegetación natural o incluso restos de cultivos, ya que el fuego es una forma económica y fácil de despejar áreas.
Otro dato preocupante es el uso de leña y carbón para generar energía e incluso estufas. En muchas regiones del mundo, la generación de energía vegetal y su uso para algunas tareas, como cocinar, es muy común y también puede ser una fuente impactante en la emisión de N2O.
Se deben tomar leyes y acciones para reducir y prevenir las quemas para reducir la emisión de N2O por quemas para la "limpieza" de áreas, para la agricultura o cualquier otro tipo de propósito, así como el control y extinción de incendios. por causas naturales. Además de brindar el riesgo de llamas incontroladas, que pueden devastar una inmensa área, como ocurrió en noviembre de 2015 en Chapada Diamantina, la emisión de gases contaminantes y tóxicos puede afectar mucho a la región.
En cuanto a la emisión por el uso de biomasa para la producción de energía y en estufas, la mejora de técnicas para que se utilice menos combustible, con mayor eficiencia y la sustitución por combustibles que no liberen N2O, como los gases del petróleo, son alternativas viables para la reducción de la emisión de N2O por estas fuentes. En el caso de reemplazar con gases de petróleo, tendremos el problema de la emisión de CO2 - puede parecer una locura, pero es mejor liberar CO2 en lugar de N2O, ya que el N2O, además de contribuir a la destrucción de la capa de ozono, tiene una poder de retención de calor 300 veces mayor que el CO2.
Aguas residuales y acuicultura
Juntas, las aguas residuales y la acuicultura representan el 4% de la emisión total de óxido nitroso causada por el hombre. Puede parecer poco en comparación con las otras fuentes, pero siguen siendo fuentes preocupantes. Las aguas residuales se caracterizan como cualquier agua desechada que contiene contaminantes e impurezas que necesitan ser tratadas para no impactar el medio ambiente. La acuicultura es el cultivo de organismos acuáticos en espacios confinados o controlados, como la cría de peces para su comercialización.
La emisión de óxido nitroso por las aguas residuales se puede producir por dos vías: por transformación química y biológica durante el tratamiento de las aguas residuales y por la descarga de las aguas residuales en afluentes, en los que el nitrógeno, contenido en una alta concentración en las aguas residuales, será transformado en N2O por bacterias. presente en los afluentes.
Al igual que con el problema de los fertilizantes, en la acuicultura el problema es la gran cantidad de nitrógeno aplicado. La gran cantidad de nitrógeno presente en los alimentos de los organismos cultivados da como resultado altos niveles de nitrógeno presente en el agua, que se transformará en óxido nitroso mediante procesos químicos y / o biológicos.
El principal medio para reducir el óxido nitroso emitido por los efluentes son las técnicas de tratamiento, reduciendo así la cantidad de nitrógeno diluido. Algunas técnicas pueden incluso eliminar alrededor del 80% del nitrógeno diluido. Se deben adoptar y establecer políticas y tecnologías de tratamiento para reducir las emisiones de óxido nitroso.
También se pueden aplicar técnicas en acuicultura para minimizar la emisión de N2O, que pueden ser: integración del sistema de agricultura y acuicultura, reutilización de agua rica en nutrientes para regar la plantación y plantas acuáticas para alimentar la agricultura acuática, integración entre especies acuáticas, cuando los desechos de una especie sirven de alimento a la otra, modificación y optimización de alimentos y nutrientes, con el objetivo de minimizar la dilución de nitrógeno en el medio.
Los impactos provocados por el uso de óxido nitroso llaman la atención sobre algo importante: los límites planetarios. Para comprender mejor este tema, consulte el artículo: "¿Qué son los límites planetarios?"
