En 1994, la Organización de las Naciones Unidas (ONU) estableció el 16 de septiembre como el Día Internacional de la Preservación de la Capa de Ozono para poner en valor los acuerdos globales originados a partir del Convenio de Viena (1985) y el Protocolo de Montreal, firmado ese día de 1987. Estos compromisos permitieron empezar a controlar y eliminar las sustancias que agotan la capa de ozono.
“Hoy, la ONU considera a este proceso como uno de los grandes ejemplos de cooperación internacional basada en evidencia científica y señala que la capa de ozono está actualmente en recuperación”, asegura Mariano Teruel, docente e investigador del Departamento de Fisicoquímica y director alterno de la Especialización en Química Ambiental que dicta la Facultad de Ciencias Químicas (UNC).
El ozono (O₃) es una molécula formada por 3 átomos de oxígeno y su función depende de dónde se encuentre. En la atmósfera, a diferencia de otros gases con gran presencia -como el nitrógeno o el oxígeno- representa menos del 1%, de allí que se lo considere un “gas traza”. Sin embargo, la capa de ozono resulta fundamental para el bienestar humano, por lo que su cuidado exige controles destinados a impedir su daño.
Según Teruel, históricamente, uno de los principales factores del agotamiento de la capa de ozono fue la presencia de sustancias halogenadas, principalmente de gases artificiales o antropogénicos como los clorofluorocarbonos (CFCs) y los halones, de uso extendido en refrigeración, extintores y aerosoles. Éstos liberan átomos de cloro y bromo activos que destruyen eficiente y catalíticamente el ozono de la estratósfera.
Durante décadas, estos gases dañinos fueron sintetizados y ampliamente utilizados en la industria, con las consiguientes liberaciones a la atmósfera. Dichas prácticas se realizaron sin controles hasta que, mediante un esfuerzo multi e intersectorial, la aplicación de los protocolos internacionales comenzó a limitar y/o prohibir a los clorofluorocarbonos y a los halones, reemplazándolos por otros gases menos dañinos como los hidroflorocarbonos (HFCs), los hidrofluoroéteres (HFEs) y los hidrofluoroolefinas (HFOs). “La ciencia permitió identificar el problema y transformarlo en acción internacional”, reflexiona Teruel.
Sin embargo, el ozono no solo está en una capa superior de la atmósfera terrestre, como la estratósfera (ozono estratosférico), sino que también existe a unos pocos kilómetros de altitud, en la capa límite de la tropósfera (ozono troposférico), donde su presencia se manifiesta como un gas contaminante constituyente del llamado “smog fotoquímico”.
Este tipo de contaminación es monitoreada junto a otros contaminantes para evaluar la calidad del aire que se respira. En este caso, también se requieren de controles y esfuerzos con herramientas de gestión ambiental oficial para evitar que perjudiquen a la salud de la población y a la biota, es decir a la parte viva de un entorno como la flora, la fauna y los microorganismos.
En la estratósfera, entre 10 y 40 kilómetros de altura, la capa de ozono absorbe la radiación ultravioleta (UV) nociva del sol dejando atravesar la energía necesaria para la vida en el planeta, conocida como radiación actínica.
Por otra parte, durante el día, las emisiones de óxidos de nitrógeno del parque automotor e industrias, junto a otros compuestos, generan ozono en los primeros kilómetros desde la superficie de las grandes urbes. Respirar altas concentraciones de este contaminante puede causar problemas respiratorios y daños a los cultivos.
De este modo, así como el ozono resulta un escudo protector para la vida en la estratósfera, también puede ser uno de sus agresores si se forma sin límites en la tropósfera. Todo depende del lugar que ocupe en la atmósfera, por eso es interesante analizar ambas dimensiones, ya que una misma molécula puede proteger el bienestar humano en la estratósfera, pero afectar la calidad del aire cerca de la superficie.
Las 2 caras del ozono
“En la estratósfera, se concentra cerca del 90% del ozono atmosférico y forma la llamada capa de ozono”, señala el profesor titular con amplia trayectoria en la formación de grado y de posgrado vinculada con ciencias ambientales, cinética, fotoquímica, cambio climático y Química Física Ambiental.
Y agrega: “Allí cumple una función esencial, ya que absorbe parte de la radiación ultravioleta biológicamente dañina del sol y protege la vida en la Tierra. La capa de ozono estratosférica es un sistema global, y su estado depende del balance entre los procesos de formación y destrucción de este gas”.
Esta situación cambia cerca de la superficie terrestre. Según Teruel, en la tropósfera, “el ozono, como principal contaminante del llamado “smog fotoquímico”, se forma en presencia de radiación solar a través de reacciones fotoquímicas entre óxidos de nitrógeno y Compuestos Orgánicos Volátiles (COVs)”.
Cuando los niveles de este gas fuertemente oxidante son elevados, la contaminación del aire afecta al sistema respiratorio y a la vegetación. Por eso, estudiar el ozono también requiere estudiar sus precursores.
De acuerdo con el fisicoquímico, en esta ciudad “los principales precursores del ozono contaminante que respiramos son NOx (gases compuestos por nitrógeno y oxígeno que se generan por la combustión de motores ante altas temperaturas) y COVs (compuestos que se liberan por la evaporación de productos químicos y combustibles). A ellos se les suman la radiación solar y las condiciones meteorológicas que determinan su formación, transporte y acumulación”.
Tanto el “ozono protector” como el “ozono contaminante” requieren de acciones específicas para su control. Para la protección de la capa de ozono estratosférica es fundamental seguir cumpliendo los acuerdos internacionales y controlar las sustancias que la destruyen, especialmente en equipos de refrigeración y climatización.
En tanto, en el caso del ozono troposférico, se deben reducir las emisiones de NOx y COVs provenientes del transporte, industrias, combustión y quemas de biomasa. “Para eso, la herramienta fundamental es contar con medidas sistemáticas, continuas y en permanente control y calibrado con estaciones de referencia homologadas por organismos internacionales como la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA). Si no lo hacemos de forma adecuada, no podremos gestionarlo correctamente”, advierte Teruel.
LUQCA y los estudios del aire de Córdoba
En la FCQ, los estudios pioneros sobre los ciclos de formación y destrucción del ozono en la estratósfera fueron emprendidos por Eduardo Staricco, uno de los fundadores del Departamento de Fisicoquímica, y Gustavo Argüello, referente de las investigaciones sobre el impacto de especies halogenadas y en particular fluoradas en fase gaseosa.
Desde hace más de 2 décadas, Mariano Teruel y su equipo buscan comprender las reacciones oxidativas que ocurren cuando una sustancia orgánica (COV) entra en la atmósfera. ¿Cómo lo hace? ¿Qué pasa con su velocidad, sus fuentes y tiempos de residencia? ¿Transporta en el aire a otras matrices? ¿Cuál es su posible impacto ambiental?
El proyecto del equipo se denomina “Compuestos Orgánicos Volátiles (COVs) halogenados, azufrados, oxigenados e insaturados y contaminación ambiental: estudios de campo en superficie, reactividad y mecanismos de degradación atmosférica”.
Esta línea tiene como objetivo caracterizar a los COVs presentes en la atmósfera para determinar su impacto sobre la calidad del aire no sólo de Córdoba y la región sino también a escala global. En los últimos años, el grupo logró 2 importantes avances:
- Caracterizó COVs provenientes de quemas de biomasa, pirólisis (descomposición de materia orgánica causada por altas temperaturas sin oxígeno), residuos agroindustriales e incendios forestales.
- A partir del estudio de la degradación fotoquímica y oxidativa, vinculó estos procesos con la formación de COVs carbonílicos escasamente analizados hasta ahora en Argentina y Sudamérica.
Estos abordajes se realizaron en el Laboratorio Universitario de Química y Contaminación del Aire (LUQCA), del Instituto de Investigaciones en Físico-Química de Córdoba (INFIQC) y el Departamento de Fisicoquímica de la Facultad.
“En el laboratorio, analizamos COVs, NOx, nanoaerosoles respirables, especies oxidantes y procesos fotoquímicos para comprender cómo las emisiones urbanas, industriales o provenientes de quemas de biomasa pueden transformarse en la atmósfera y contribuir a la formación de ozono troposférico y otros contaminantes secundarios”, indica Teruel, quien dirige el LUQCA junto a María Belén Blanco.
Entre los trabajos también hay una línea que estudia la transformación atmosférica de sustitutos de los clorofluorocarbonos (CFCs), causantes del daño a la capa de ozono. En las últimas décadas, la humanidad empezó a reemplazar gases perjudiciales, pero ¿qué impacto tienen los sustitutos? ¿Cuánto tiempo permanecen en el aire? ¿Cómo se desplazan?
El equipo radicado en la Facultad investiga Contaminantes Emergentes de Alta Persistencia (COPs), fluoroéteres e hidrofluoroolefinas, entre otros, con el fin de determinar sus tiempos de residencia atmosférica y estimar hasta dónde puede extenderse espacialmente su impacto (como en el caso de cursos de agua o sedimentos) y la relación costo/beneficio que implican.
“Reemplazar una sustancia que agota directamente la capa de ozono por otra, no significa necesariamente que el nuevo compuesto sea inocuo. Este enfoque es coherente con la evolución del Protocolo de Montreal, que incorporó la Enmienda de Kigali para reducir los hidrofluorocarbonos, gases de efecto invernadero con alto potencial de calentamiento global utilizados en tecnologías de refrigeración”, señala Teruel.
El académico se especializó en química atmosférica y especies halogenadas durante su etapa de investigación en el Instituto Max Planck de Química de Maguncia (Alemania), donde trabajó en el entorno científico de Paul Crutzen, Premio Nobel de Química 1995. Desde su regreso a Córdoba, la línea evolucionó hacia el estudio de la transformación atmosférica de COVs y contaminantes. En la actualidad, se desarrolla en el LUQCA.
S.O.S: ozono y contaminación atmosférica local
En Córdoba, la calidad del aire requiere atención. “Es primordial identificar y determinar los niveles de material particulado respirable suspendido en el aire, así como los gases generados en la combustión del tráfico vehicular, las emisiones industriales y aquellas producidas por incendios y quema de basurales a cielo abierto. No podemos gestionar lo que no conocemos y sin datos confiables”, alerta Mariano Teruel.
Esto requiere de un sistema de monitoreo integral, que permita conocer cuál es la situación real de la atmósfera urbana a partir de evidencia científica de acceso público con datos trazables disponibles desde las agencias gubernamentales.
Por eso, es importante estudiar tanto los contaminantes primarios como aquellos que se forman por la oxidación posterior en la atmósfera. Entre ellos, los generados en el tráfico vehicular, en el uso de biocombustibles (biodiesel y bioetanol), en incendios forestales, en la quema de basurales a cielo abierto y en emisiones de especies arbóreas (conocidas como “emisiones biogénicas”).
“La calidad del aire de la ciudad de Córdoba constituye un problema ambiental y sanitario”, dice Teruel. En ese sentido, no alcanza con mediciones aisladas. De acuerdo con el científico, para conformar una verdadera política pública ambiental es necesario contar con estaciones de referencia sumadas a sensores de bajo costo para material particulado, herramientas de teledetección e instrumentos adecuados.
En materia de contaminación atmosférica, los desafíos no dan respiro. Desde la universidad pública, los equipos científicos como los del LUQCA ya están trabajando para mitigarlos, porque el aire no se ve, pero las consecuencias de su desprotección se sienten cada vez más.
Equipo
Laboratorio Universitario de Química y Contaminación del Aire (LUQCA), INFIQC (FCQ, UNC-CONICET)
-Director:Mariano Teruel.
-Integrantes: María Belén Blanco. Becarios/as: Pedro Lugo, Yanet Martínez y Emilia González. Estudiantes: Eugenia Alaniz, Delfina Renzi y Guadalupe Domínguez.
-Colaboradores/as nacionales: Rodrigo Gibilisco y Aida Ben Altabef (INQINOA, UNT); Valeria Amé (CIBICI; FCQ, UNC-CONICET); Clara Saux y Soledad Renzini (Citeq, UTN); Raúl Sánchez y Javier Nacusse (Museo Científico y Tecnológico, FCEfyN, UNC).
-Colaboradores/as internacionales: Oscar Ventura (UDELAR, Uruguay); Florentina Villanueva y Beatriz Cabañas (UCLM, España); Peter Wiesen (Wuppertal, Alemania).
Redacción: Cristian Walter Celis. Fotografías: Macarena Calvo. Prosecretaría de Comunicación Institucional (FCQ, UNC).
