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El protocolo de Montréal y los Premios Nobel


El pasado 28 de enero falleció en Mainz, Alemania, el químico holandés Paul Jozef Crutzen (Amsterdam, 1933-Mainz, 2021). junto a los químicos, también fallecidos, Mario Molina (Ciudad de México, 1943 – Ciudad de México, 2020) y Frank Sherwood Rowland (Delaware, EEUU, 1927 - Corona del Mar, EEUU, 2012), le fue concedido el Premio Nobel de Química en 1995, en palabras del Comité Nobel para Química, “por su trabajo en química atmosférica, particularmente en lo concerniente a la formación y la descomposición del ozono”.

Los seres vivos necesitamos oxígeno para poder vivir, en concreto uno de los alótropos naturales es que se encuentra, el dioxígeno (molécula formada por dos átomos de oxígeno unidos). El ozono, o trioxígeno, es la otra forma natural en la cual puede encontrarse el oxígeno, y consiste en una molécula formada por tres átomos de oxígeno unidos. Esta forma molecular es la menos abundante en la atmósfera.

El ozono está presente en dos niveles diferentes de la atmósfera terrestre. Se encuentra en las proximidades de la superficie, en la región conocida como baja troposfera. En esta región es un contaminante, el cual proviene de reacciones químicas que se producen en la misma troposfera a partir de otros contaminantes. Es una especie muy reactiva y tóxica y, además, contribuye al efecto invernadero.

El otro lugar de la atmósfera donde se encuentra ozono es en la estratosfera (capa entre los 12 y los 50 km de altura). Aquí, el ozono forma una capa de unos pocos milímetros de espesor y con elevadas concentraciones del mismo. Esta capa fue descubierta en 1913 por los físicos franceses Charles Fabry y Henri Buisson y sus propiedades estudiadas en detalle por el meteorólogo británico G.M.B. Dobson, el cual desarrolló un dispositivo muy sencillo que permitía medir el ozono estratosférico desde la superficie terrestre. Esta capa protege a la vida terrestre de las dañinas radiaciones ultravioletas UV-B y UV-C procedentes del Sol, absorbiéndolas y descomponiéndose en dioxígeno y oxígeno atómico. El ozono así destruido se vuelve a recuperar a partir de un ciclo químico natural.

En 1970 Crutzen propone la hipótesis de que gases nitrogenados, concretamente óxidos de nitrógeno provenientes de fertilizantes, podrían destruir la capa de ozono estratosférica. Esta hipótesis es confirmada en 1971 a partir de los estudios desarrollados por él mismo y por el químico estadounidense Harold Johnston.

Por su parte, en 1974, trabajando conjuntamente, Mario Molina y Sherwood Rowland demostraron que los gases conocidos como clorofluorocarbonados (CFC, compuestos formados por carbono, cloro y flúor) dañaban la capa de ozono. En la década de los años 20 del siglo XX, los refrigeradores, tanto industriales como domésticos, utilizaban gases extremadamente peligrosos y tóxicos para su funcionamiento, especialmente el gas amoniaco. Para evitar su uso, el ingeniero, químico e inventor americano Thomas Midgley inventó los CFCs en 1928, los cuales eran muy estables, no inflamables ni corrosivos y si los respiramos no nos producen ningún efecto. Estos compuestos se empezaron a producir en la década de 1930 a nivel industrial y rápidamente fueron adoptados para diferentes usos, desde refrigeradores y acondicionadores de aire a pulverizadores de desodorantes.

Entonces no se sospechaba, pero los CFCs tienen una gran capacidad destructiva, aunque su concentración en la atmósfera sea muy pequeña. La radiación procedente del Sol descompone estos compuestos, produciendo cloro atómico, el cual es muy reactivo. Este cloro va destruyendo moléculas de ozono y se va regenerando al final del proceso químico, con lo cual un solo átomo de cloro puede seguir eliminando más ozono. Este fue el proceso descubierto por Mario Molina y Sherwood Rowland. Para completar la peligrosidad de estos compuestos, añadir que perduran durante mucho tiempo en la atmósfera y son diez mil veces más efectivos que el dióxido de carbono como gas de efecto invernadero.

En 1985 se pudo comprobar que la capa de ozono de la zona antártica había disminuido su espesor, lo que se conoce como agujero de la capa de ozono. Este descubrimiento, que ratificaba las predicciones de estos tres Premios Nobel, nos llevó al conocido como Protocolo de Montréal (Montréal Protocol on Substances That Deplete the Ozone Layer) en 1987, un tratado internacional ratificado por 43 países, que entró en vigor en 1989 y que ha ayudado a revertir la situación. Se espera que para la década de 2050 se recupere completamente la capa de ozono.

Se han llevado a cabo predicciones sobre qué habría pasado si este Protocolo nos se hubiera firmado, y los resultados son más que elocuentes. Un estudio llevado a cabo en 2015 y publicado en la prestigiosa Nature Communications por el equipo del investigador Martyn P. Chipperfield de la Unversidad de Leeds predecía que, para 2013, el agujero en la capa de ozono habría aumentado hasta un 40% del existente en 1987 en el Polo Sur, y un 15% alrededor del globo. Como consecuencia de esto, el índice de radiación ultravioleta habría aumentado en la superficie de la Tierra alrededor de un 20% en la zona antártica y un 5% en los trópicos.

El Protocolo de Montréal ha sido considerado como un ejemplo excepcional de cooperación internacional. Como afirmó Mario Molina en una entrevista al magacín c&en de la American Chemical Society, “la historia del ozono muestra que una vez un problema ambiental se identifica es posible para la comunidad científica desarrollar la evidencia necesaria y trabajar junto a los que toman decisiones en los gobiernos para abordar el desafío”. Todavía nos quedan muchos desafíos medioambientales que abordar, y esta historia nos da pistas sobre cómo actuar.

Referencias

1) Bill Bryson, Una breve historia de casi todo, Ed. Círculo de Lectores, 2005.

2) José Luis de los Ríos, Químicos y Química, Colección “La Ciencia para todos”, vol. 228, Ed. Fondo de Cultura Económica, 2011.

3) Magacín c&en, vol. 93, nº 22, 2015, American Chemical Society (ACS)

4) Magacín c&en, vol. 99, nº 4, 2021, American Chemical Society (ACS)

5) Fundación Nobel, Premios Nobel en Química otorgados, https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/

 

Licenciado en Ciencias Química por la Universidad de Jaén en 1994, y Doctor por la misma institución en 2001 en Ciencias Químicas, dentro del Área de Química Física.

Es profesor del Área de Química Física y su interés investigador se centra en el estudio de las propiedades químicas de moléculas de pequeño y mediano tamaño utilizando para ello cálculos computacionales basados en la Mecánica Cuántica y Espectroscopía Molecular.