Geología y Medioambiente
twitter facebook rss

Los NOx, los aviones y el ozono

Los aviones a reacción, emiten como contaminantes, principalmente: Dióxido de carbono (CO2), agua (H2O), óxidos de nitrógeno (NOx), monoxido de dinitrógeno (N2O), óxidos de azufre (SO2), hidrocarburos y partículas, entre otros.

De todas las emisiones contaminantes, en este caso nos centraremos sobre las emisiones de óxidos de Nitrógeno y en su capacidad de destruir la capa de ozono.

La tropopausa, límite entre la troposfera y la estratosfera

Gran parte de las emisiones contaminantes producidas por aviones se producen en altitud

En los vuelos subsónicos la altura de vuelo oscila entre los 11.000 y 13.000 m, esto es la parte alta de la troposfera, mientras que en los vuelos supersónicos es de 18.000 m, ya dentro de la estratosfera. En el caso de implantarse la tecnología de los vuelos hipersónicos, estos tendrían alturas de vuelos aun más altas.

Esta zona ―troposfera-estratosfera― es muy importante para el clima terrestre.

La troposfera, es la parte de la atmósfera en donde habitamos los seres vivos ―aunque recientemente se ha evidenciado vida bacteriana en la estratosfera―. Es esta  la capa atmosférica, más cercana a la superficie Terrestre y la de mayor densidad. La altura de la capa es variable, mucho mayor en el ecuador donde tiene espesores de 17.000 m y menor en los polos, con espesores de 7.000 m. En la troposfera la temperatura disminuye con la altitud. Este aspecto es importante ya que es el motor de la dinámica atmosférica que conocemos, sufrimos y disfrutamos. Sin este gradiente no existirían corrientes ascendentes de aire. En la actualidad la contaminación por vuelos subsónicos se produce en las partes altas de esta capa.

La estratosfera, es la segunda capa atmosférica más cercana a la Tierra, al contrario de lo que ocurre en la Troposfera, la temperatura aumenta con la altitud, esto se debe a la absorción de la luz ultravioleta procedente del Sol por parte de las partículas gaseosas que componen la estratosfera, debido a esto no se pueden formar corrientes de aire ascendentes ―la física nos dice que el aire caliente tiende a ascender al se menos denso, y el aire frío a descender por ser más denso― por lo que el aire no se mezcla, con lo que el paso de partículas y de gases entre la troposfera y la estratosfera, se ve dificultado. En la parte media a inferior de la estratosfera, tenemos la capa de ozono que nos protege de la radiación ultravioleta más nociva.

Los óxidos de nitrógeno y los motores a reacción

Inhibir la emisión de estos gases en un motor a reacción es sumamente difícil debido a que operan a unas temperaturas muy elevadas ―Los óxidos de nitrógeno solo se producen mediante un proceso de combustión a alta temperatura, concretamente el NO― esto se puede controlar en una instalación de tierra, (combustión en etapas, postcombustión, inyección de aire en etapas, …), pero es muy difícil de controlar en un avión.

Una vez emitidos los gases comienzan a reaccionar con los componentes atmosféricos, el Monóxido de Nitrógeno, tiende a transformarse rápidamente a dióxido de nitrógeno, más estable, este a su vez reacciona con otros compuestos transformándose en iones nitrato, formando aerosoles que precipitan hacia la superficie terrestre y evitando el paso a la estratosfera. El tiempo que permanece un determinado compuesto en la atmósfera (en este caso los NOx) sin ser modificado, se denomina tiempo de residencia en la atmósfera.

Cuando los gases se emiten a estas alturas, cercanas a la topopausa, los gases contaminantes no reaccionan con los componentes químicos de la troposfera, lo que les permite pasar con mayor facilidad a la estratosfera y afectar a la capa de ozono, aún teniendo que superar la barrera que supone la tropopausa, en donde se produce una inversión térmica ―la estratosfera es más cálida que la parte más alta de la troposfera, por lo que el aire no sube― lo que evita que todos los NOx emitidos accedan con facilidad a la capa de ozono, otra cosa son los vuelos estratosféricos cuyos gases afectan de forma directa a la capa de ozono.

Los óxidos de nitrógeno afectan negativamente a la capa de ozono, ya que actúan como catalizadores en los procesos de destrucción de esta.

oxidosdenitrogenoEl resultado es la destrucción de una molécula de ozono para formar dos moléculas de oxígeno, los óxidos de nitrógeno no se consumirían en la reacción, por lo que podrían reaccionan con más moléculas de ozono, el resultado final sería la destrucción total del ozono estratosférico, sin embargo esto no se produce gracias a que a esta altitud existen otros compuestos que reaccionan con los NOx, como los radicales hidroxilo, ·HO, que al reaccionar con estos mediante una serie de reacciones en cadena, se transforman en ácido nítrico, H2NO3. Siempre que se cumplan las condiciones adecuadas, muy bajas temperaturas de -80 ºC, el ácido nítrico se condensa formando nubes estratosféricas, estas condiciones de frío extremo sólo se dan el los polos, estas nubes juegan un papel muy importante en la formación de lo que se conoce como agujero de ozono, pero eso es otra historia.

Fuentes:

ICAO, n.d. Aircraft Engine Emissions [WWW Document]. Aircraft Engine Emissions. URL http://www.icao.int/environmental-protection/pages/aircraft-engine-emissions.aspx (accessed 3.1.15).

La aviación y la atmósfera global (Resumen para los responsables de políticas), 1999. . Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático.

Ecofys – Biojet fuels: Paving the way towards low carbon aviation [WWW Document], 2015. . Ecofys. URL http://www.ecofys.com/en/press/biojet-fuels-paving-the-way-towards-low-carbon-aviation/// (accessed 3.7.15).

Produced by the Environment Branch, of the International Civil Aviation Organization (ICAO), 2013. ICAO 2013 Environmental Report, Aviation and climate change, Enviromental Report. International Civil Aviation Organization.

OBSA [WWW Document], 2007. . Calidad del aire: Efectos de la aviación. URL http://www.obsa.org/PaginasOBSA/Navegacion/CalidadAire-Efectos.aspx (accessed 3.30.15).

One thought on “Los NOx, los aviones y el ozono

  1. Pingback: De cómo los motores de reacción colaboran a destruir la capa de ozono

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

Submitted in: Contaminación Atmósfera | Etiquetas: , , , , , , ,