Ciencias de la Tierra (Español)

objetivos de la lección

• describa las principales formas en que se puede reducir el uso de energía.
• discutir las nuevas tecnologías que se están desarrollando para reducir los contaminantes del aire, incluidos los gases de efecto invernadero.
• describa la diferencia entre poner límites a las emisiones y reducir las emisiones.,

vocabulario

• biocombustible
• cap-and-trade
• secuestro de carbono
• impuesto al carbono
• catalizador
• catalizador
• pila de combustible
• gasificación
• vehículo híbrido

Introducción

la ley de 1970 y las enmiendas desde entonces han hecho un gran trabajo al requerir que la gente limpie el aire sobre los Estados Unidos. Las emisiones de los seis principales contaminantes regulados por la Ley de aire limpio, monóxido de carbono, plomo, óxidos nitrosos, ozono, dióxido de azufre y partículas, han disminuido en más del 50%., Los automóviles, las centrales eléctricas y las fábricas liberan individualmente menos contaminación que a mediados del siglo XX. Pero hay muchos más automóviles, plantas de energía y fábricas. Todavía se están liberando muchos contaminantes y se ha descubierto que algunas sustancias son contaminantes que no se sabía que fueran contaminantes en el pasado. Todavía queda mucho trabajo por hacer para seguir limpiando el aire.

formas de reducir la contaminación del aire

¿Cómo se puede reducir la contaminación del aire? Usar menos combustible fósil es una forma de disminuir la contaminación., Algunos ejemplos de maneras de conservar los combustibles fósiles son:

• andar en bicicleta o caminar en lugar de conducir.
• Tomar un autobús o compartir coche.
• comprar un coche que tenga mayor eficiencia de combustible.
• apagar las luces y los aparatos cuando no están en uso.
• usando bombillas y electrodomésticos de bajo consumo.
• comprar menos cosas que se fabrican utilizando combustibles fósiles.

todas estas acciones reducen la cantidad de energía que las centrales eléctricas necesitan para producir.

desarrollar fuentes de energía alternativas es importante. Piensa en el capítulo, La energía de la Tierra., ¿Cuáles son algunos de los problemas a los que se enfrenta una adopción más amplia de las fuentes de energía alternativas?

• Las Tecnologías para varias fuentes de energía alternativa, incluidas la solar y la eólica, todavía se están desarrollando.
• Solar and wind are still expensive relative to using fossil fuels. La tecnología necesita avanzar para que el precio caiga.
• Algunas áreas reciben poca cantidad de luz solar y no son adecuadas para la energía solar. Otros no tienen mucho viento. Es importante que las regiones desarrollen lo que más les convenga., Mientras que el suroeste desértico necesitará desarrollar energía solar, las Grandes Llanuras pueden usar energía eólica como su fuente de energía. Tal vez algunos lugares dependan de las centrales nucleares, aunque las actuales centrales nucleares tienen grandes problemas de seguridad y eliminación de residuos.

a veces lo que se necesita son enfoques tecnológicos.

Los videos de National Geographic que exploran la conservación de energía se encuentran en Los Videos de Medio Ambiente, Energy: http://video.nationalgeographic.com/video/player/environment/.,

• Energía Alternativa
• pilas de combustible
• Energía Solar

reducir la contaminación del aire de los vehículos

reducir la contaminación del aire de los vehículos se puede hacer de varias maneras.

• descomponer los contaminantes antes de que se liberen a la atmósfera. Los vehículos de Motor emiten menos contaminación que antes debido a los convertidores catalíticos (figura siguiente). Los convertidores catalíticos contienen un catalizador que acelera las reacciones químicas y descompone los óxidos nitrosos, el monóxido de carbono y los COV., Los convertidores catalíticos solo funcionan cuando están calientes, por lo que se escapan muchos gases de escape a medida que el automóvil se calienta.

• haciendo un vehículo más eficiente en combustible. Los vehículos más ligeros y aerodinámicos necesitan menos energía. Los vehículos híbridos tienen un motor eléctrico y una batería recargable. La energía que se perdería durante el frenado se canaliza hacia la carga de la batería, que luego puede alimentar el automóvil., El motor de combustión interna solo toma el control cuando se ha agotado la energía de la batería. Los híbridos pueden reducir las emisiones de automóviles en un 90% o más, pero muchos modelos no maximizan la posible eficiencia de combustible del vehículo.

un híbrido enchufable se conecta a una fuente de electricidad cuando no está en uso, tal vez en un garaje, para asegurarse de que la batería está cargada. Los híbridos enchufables funcionan durante más tiempo con electricidad y, por lo tanto, son menos contaminantes que los híbridos normales. Los híbridos enchufables están comenzando a estar disponibles en 2010.

• Desarrollar nuevas tecnologías que no utilicen combustibles fósiles., Alimentar un automóvil con algo que no sea un combustible orgánico líquido es difícil. Una pila de combustible convierte la energía química en energía eléctrica. Las pilas de combustible de hidrógeno aprovechan la energía liberada cuando el hidrógeno y el oxígeno se unen para crear agua (figura a continuación). Las pilas de combustible son extremadamente eficientes y no producen contaminantes. Sin embargo, el desarrollo de la tecnología de pilas de combustible ha tenido muchos problemas y nadie sabe cuándo o si serán prácticos.

reducción de la contaminación del aire Industrial

Los contaminantes se eliminan de las corrientes de escape de las centrales eléctricas y plantas industriales antes de que entren en la atmósfera. Las partículas se pueden filtrar y los óxidos de azufre y nítrico se pueden descomponer mediante catalizadores. La eliminación de estos óxidos reduce los contaminantes que causan la lluvia ácida.

Las partículas son relativamente fáciles de eliminar de las emisiones mediante el uso de movimiento o electricidad para separar las partículas de los gases. Los depuradores eliminan las partículas y los gases residuales de los gases de escape utilizando líquidos o materiales neutralizantes (figura a continuación)., Los Gases, como los óxidos de nitrógeno, se pueden descomponer a temperaturas muy altas.

la gasificación es una tecnología en desarrollo. En la gasificación, el carbón (rara vez se utiliza otro material orgánico) se calienta a temperaturas extremadamente altas para crear gas de síntesis, que luego se filtra y la energía pasa a impulsar un generador. El gas de síntesis libera aproximadamente un 80% menos de contaminación que las plantas de carbón regulares, y los gases de efecto invernadero también son más bajos., Las plantas de carbón limpio no necesitan depuradores u otros dispositivos de control de la contaminación. Aunque la tecnología está lista, las plantas de carbón limpio son más caras de construir y operar. Además, calentar el carbón a temperaturas lo suficientemente altas utiliza una gran cantidad de energía, por lo que la tecnología no es eficiente desde el punto de vista energético. Además, se siguen liberando grandes cantidades de CO2 de gases de efecto invernadero gracias a la tecnología del carbón limpio. Sin embargo, algunas de estas plantas están operando en los Estados Unidos y en todo el mundo.,

reducción de la destrucción del ozono

Una historia de éxito en la reducción de los contaminantes que dañan la atmósfera se refiere a los productos químicos que destruyen el ozono. En 1973, los científicos calcularon que los CFC podrían llegar a la estratosfera y romperse. Esto liberaría átomos de cloro, que luego destruirían el ozono. Basándose únicamente en sus cálculos, los Estados Unidos y la mayoría de los países escandinavos prohibieron los CFC en las latas de aerosol en 1978.

se necesitaba más confirmación de que los CFC descomponen el ozono antes de hacer más para reducir la producción de productos químicos que destruyen el ozono., En 1985, los miembros del British Antarctic Survey informaron que se había encontrado una reducción del 50% en la capa de ozono sobre la Antártida en los tres manantiales anteriores. Dos años después, el» Protocolo de Montreal relativo a las sustancias que agotan la capa de ozono » fue ratificado por naciones de todo el mundo.

el Protocolo de Montreal controla la producción y el consumo de 96 productos químicos que dañan la capa de ozono (figura siguiente). Las sustancias peligrosas son eliminadas primero por los países desarrollados y una década más tarde por los países en desarrollo. Más sustancias peligrosas se eliminan más rápidamente., Los CFC se han eliminado en su mayoría desde 1995, aunque se utilizaron en los países en desarrollo hasta 2010. Algunas de las sustancias menos peligrosas no se eliminarán hasta 2030. El Protocolo también requiere que las naciones más ricas donen dinero para desarrollar tecnologías que reemplacen a estos productos químicos.

si no se hubieran eliminado los CFC, en 2050 habría habido 10 veces más casos de cáncer de piel que en 1980. El resultado habría sido unos 20 millones más de casos de cáncer de piel en los Estados Unidos y 130 millones de casos en todo el mundo.

dado que los CFC tardan muchos años en llegar a la estratosfera y pueden sobrevivir allí mucho tiempo antes de que se descompongan, el agujero de ozono probablemente continuará creciendo durante algún tiempo antes de que comience a encogerse. La capa de ozono alcanzará los mismos niveles que tenía antes de 1980 alrededor de los niveles de 2068 y 1950 en uno o dos siglos.,

reducción de Gases de efecto invernadero

Los científicos del clima coinciden en que el cambio climático es un problema global que debe ser atacado por un mundo unificado con un solo objetivo. Todas las naciones deben unirse para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Sin embargo, conseguir que las naciones se pongan de acuerdo sobre cualquier cosa ha demostrado ser difícil. Se han propuesto algunas ideas y en algunas naciones se están poniendo en práctica.,

acuerdos internacionales

el primer intento de limitar las emisiones de gases de efecto invernadero fue el Protocolo de Kyoto, que los científicos del clima coinciden en que no hizo lo suficiente en términos de reducción de emisiones o en lograr que las Naciones participaran. El Protocolo de Kyoto estableció un sistema de límites máximos y comercio. Los límites máximos y el comercio proporcionan un incentivo monetario para que las Naciones desarrollen tecnologías que reduzcan las emisiones y conserven la energía. Algunos estados y ciudades dentro de los Estados Unidos han comenzado sus propios sistemas de límites máximos y comercio.

la Conferencia de las Naciones Unidas sobre el cambio climático se reúne anualmente en un lugar diferente., Aunque cada año se hacen recomendaciones, el grupo no ha logrado que las Naciones firmen un acuerdo vinculante. Al no hacer nada, estamos haciendo algo: Continuar aumentando los niveles de gases de efecto invernadero y no prepararnos para los cambios ambientales que se avecinan.

¿Qué tan malo podrían ser unos pocos grados? National Geographic tiene un conjunto de videos sobre qué esperar si la temperatura aumenta en cada una de estas cantidades por grado Celsius.

impuesto al carbono

la forma más fácil y rápida de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero es aumentar la eficiencia energética., Una forma eficaz de fomentar la eficiencia es la financiera. Se puede imponer un impuesto sobre el carbono a las emisiones de CO2 para fomentar la conservación. El impuesto se colocaría sobre la gasolina, el dióxido de carbono emitido por las fábricas y las facturas de energía de los hogares para que las personas o empresas que emiten más carbono paguen más dinero. Esto fomentaría la conservación, ya que cuando las personas compran un automóvil nuevo, por ejemplo, es más probable que compren un modelo de eficiencia energética. El dinero del impuesto sobre el carbono se utilizaría para la investigación de fuentes de energía alternativas., Todos los planes para un impuesto al carbono permiten un crédito fiscal para las personas que no pueden permitirse pagar más por la energía para que no sufran injustamente.

Se pueden desarrollar nuevas tecnologías, como las fuentes renovables que se discutieron en el capítulo,La energía de la Tierra. Los biocombustibles pueden sustituir a la gasolina en los vehículos, pero deben desarrollarse con sensatez (figura a continuación). Hasta ahora, gran parte del biocombustible se produce a partir de cultivos como el maíz. Pero cuando los cultivos alimentarios se utilizan como combustible, el precio de los alimentos sube. La agricultura moderna también es extremadamente dependiente de los combustibles fósiles para pesticidas, fertilizantes y el trabajo de la agricultura., Esto significa que no se obtiene mucha energía del uso de un biocombustible en lugar de usar los combustibles fósiles directamente. Actualmente se están investigando cultivos más prometedores para biocombustibles. ¡Sorprendentemente, las algas están siendo investigadas como fuente de combustible! Las algas se pueden cultivar en áreas que no son útiles para la agricultura, y también contiene mucho más aceite utilizable que cultivos como el maíz.

captura y secuestro de carbono

Si el cambio climático se vuelve suficientemente malo, las personas pueden intentar eliminar los gases de efecto invernadero de la atmósfera después de que se emiten. El secuestro de carbono ocurre naturalmente cuando los árboles de un bosque eliminan el dióxido de carbono de la atmósfera. Una forma de eliminar el carbono sería plantar más árboles, pero desafortunadamente, actualmente se están perdiendo más tierras forestales que ganadas.

El carbono también puede ser secuestrado artificialmente., Por ejemplo, el carbono puede capturarse de las emisiones de las plantas de gasificación y luego almacenarse bajo tierra en capas de sal o vetas de carbón. Aunque se están elaborando algunos pequeños proyectos de secuestro, todavía no se ha intentado el secuestro en gran escala.

este tipo de captura y secuestro de carbono se engloba en la categoría de geoingeniería. Hay muchas otras ideas fascinantes en la geoingeniería que la gente ha propuesto que vale la pena mirar. Un ejemplo salvaje es sombrear el planeta con grandes objetos en órbita., Un gran espejo en órbita podría reflejar alrededor del 2% de la radiación solar entrante de vuelta al espacio. Este tipo de soluciones serían costosas en costo y energía.

así como los individuos pueden disminuir otros tipos de contaminación del aire, las personas pueden combatir el calentamiento global conservando energía. Además, las personas pueden participar en los esfuerzos locales, regionales y nacionales para tomar decisiones acertadas en materia de política energética.

resumen de la lección

• Los contaminantes del aire se pueden reducir de muchas maneras. El mejor método es no utilizar la energía que produce los contaminantes a través de la conservación o el aumento de la eficiencia energética.,
• Las fuentes de energía alternativas son otra buena manera de reducir la contaminación. La mayoría de estas tecnologías energéticas alternativas todavía se están refinando (solar, eólica) y algunas tienen otros problemas asociados con ellas (nuclear, biocombustibles).
• Los contaminantes pueden eliminarse de una corriente de escape filtrándose o descomponiéndose. Algunos contaminantes, como los CFC, no se liberan en absoluto.

preguntas de revisión

1. Desde que se aprobó la Ley de aire limpio en 1970, ¿por qué el aire aún no está limpio?
2. ¿Cuáles son algunas formas en las que puedes conservar energía?,
3. ¿Cómo afecta la reducción de los contaminantes del aire, como se describe en la Ley de aire limpio de 1970, a las emisiones de gases de efecto invernadero?
4. ¿Qué hay que hacer antes de que las fuentes de energía alternativas puedan reemplazar a los combustibles fósiles?
5. ¿Qué son los convertidores catalíticos?
6. ¿Por qué los vehículos híbridos son más eficientes energéticamente que los vehículos normales impulsados por motores de combustión interna?
7. ¿Por qué los vehículos de pila de combustible todavía no están ampliamente disponibles?
8. ¿Cómo reduce un ciclón la contaminación por partículas?
9. ¿Cómo puede hacerse la energía del carbón para que tenga una contribución de carbono casi cero a la atmósfera?,
10. ¿Por qué el agujero de ozono no se curará durante varias décadas?
11. Muchas personas piensan que los biocombustibles son la solución a muchos de los problemas del cambio climático, pero otros no están de acuerdo. ¿Qué requisitos tendrían que cumplir los biocarburantes para ser realmente eficaces en la sustitución de la gasolina en los vehículos de motor?

puntos a considerar

• ¿Por qué es importante reducir la contaminación del aire?
• ¿Qué puede hacer en su propia vida para reducir su impacto en la atmósfera?
• ¿Por qué es necesario un esfuerzo mundial para reducir la amenaza del cambio climático global?,