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Mecanismos de destrucción del Ozono.
Hace ya algunos años existe una cruzada mundial para resolver un grave
problema de contaminación conocido como “ la destrucción de la capa de ozono “.
Este es un grave problema, que afecta todo el planeta. No existe mucha claridad
en que consiste el problema, sus causas y como se genera. Para poder ser mas
efectivo en las medidas de solución es conveniente que la mayor cantidad posible
de personas comprenda la situación y se maneje conociendo las razones y
mecanismos por medio de los cuales se genera el problema. Confiamos que este
conocimiento permitirá implementar medidas correctivas en forma más efectiva y
eficiente. El presente artículo tiene como objetivo explicar en términos simples
y comprensibles para aquellas personas que no son especialistas los aspectos
principales del problema. Se han realizado simplificaciones importantes, pero no
obstante, la información entregada es realista y corresponde a los principales
aspectos del fenómeno.
Los Principales Actores: A continuación presentamos los principales
actores o participes de la situación. Son los elementos químicos, moléculas o
compuestos que describimos a continuación: Oxigeno Atómico:
Elemento químico básico. Se representa por la letra O. En su forma atómica es
muy inestable y en esta condición tiende a unirse rápidamente a otros elementos
o compuestos para estabilizarse. A modo de explicar las reacciones químicas de
este elemento señalaremos que el tiene dos puntos de reacción química, por medio
de los cuales puede unirse a otros compuestos.
Oxígeno Molecular: Corresponde a la forma natural en que encontramos el
oxigeno en la atmósfera. Son dos: Oxígenos Atómicos unidos en sus puntos de
reacción química. Es bastante estable y al compartir sus puntos de reacción
química se estabiliza pues no quedan puntos libres activos para reaccionar
químicamente. Para que este compuesto reaccione deben romperse sus uniones, y
ello requiere de una fuente de energía. En la estratosfera los rayos
ultravioleta de alta energía rompen los enlaces y separan el oxígeno molecular
en dos oxígenos atómicos, los cuales son altamente reactivos. Este oxígeno
atómico puede generar moléculas de ozono al reaccionar con moléculas de oxigeno
molecular.
Ozono: Corresponde a una molécula con tres Oxígenos Atómicos unidos, que
comparten sus puntos de reacción estabilizándose al no quedar centros activos
libres que puedan reaccionar con otros agentes. Es menos estable que el Oxígeno
molecular.
Cloro Atómico: Es un elemento químico básico. Se representa por las
letras Cl. En su forma atómica es muy inestable y en esta condición tiende a
unirse rápidamente a otros elementos o compuestos para estabilizarse. A modo de
explicar las reacciones químicas de este elemento señalaremos que el tiene un
punto de reacción química, por medio del cual puede unirse a otros compuestos.
Bromo Atómico: Es un elemento químico básico. Se representa por las
letras Br. En su forma atómica es muy inestable y en esta condición tiende a
unirse rápidamente a otros elementos o compuestos para estabilizarse. A modo de
explicar las reacciones químicas de este elemento señalaremos que tiene un punto
de reacción química, por medio del cual puede unirse a otros compuestos.
Las reacciones naturales y el equilibrio natural: Formación natural del
Ozono: En la estratosfera los rayos ultravioleta de alta energía separan el
oxígeno molecular en dos oxígenos atómicos, los cuales son altamente reactivos.
Dado que existe abundante oxígeno molecular (dos átomos) en la estratosfera, los
oxígenos atómicos libres (radicales libres) reaccionan con el oxígeno molecular
presente para formar dos moléculas de ozono.
Absorción natural de los rayos ultravioleta: El Ozono en la estratósfera
tiene también la capacidad de absorber la radiación ultravioleta de menor
energía. El ozono utiliza la energía de esta radiación para separarse en un
oxígeno molecular y un oxigeno atómico. Este último al ser muy reactivo
rápidamente se une a una molécula de oxigeno presente en el ambiente,
recomponiéndose el ozono perdido y liberando calor. Es decir la molécula de
ozono tiene un efecto neto de transformar los rayos ultravioleta en calor.
Todo lo anterior corresponde a los mecanismos naturales de formación de ozono,
destrucción de este y sus mecanismos de absorción de energía. El ozono necesario
para neutralizar las radiaciones ultravioleta peligrosas se crea y destruye
permanentemente en forma natural, pero en un en términos netos la cantidad se
mantiene constante. Podemos pensar en esto como la mercadería de un gran
supermercado. Todos los días salen muchos productos, pero por otro lado entran
también otros tantos, de manera que el supermercado mantiene mas o menos estable
su inventario y cantidad de mercadería disponible para los clientes. Existen
muchas otras reacciones químicas paralelas, en la que intervienen otros
elementos como el nitrógeno. Lo señalado aquí es una simplificación que
considera los principales mecanismos manteniendo un apego a la realidad de los
mecanismos.
Moléculas Depredadoras de Ozono: Son moléculas de mayor complejidad que
las anteriores, que poseen en su estructura Cloro o Bromo. Por ejemplo el
Halónes (Bromo), refrigerantes como R-11 y el R-12 (Cloro), etc.. Son moléculas
muy estables, que no reaccionan químicamente en condiciones normales. La gran
estabilidad de estas moléculas ha contribuido a que sean ampliamente utilizadas
como propelentes en aerosoles, extinguidotes, espumantes, gran aplicación como
refrigerantes pues mantienen su estabilidad y tienen convenientes
características termodinámica. Estos compuestos son tan estables que no
reaccionan al eliminarse en la superficie de la tierra, se mantienen sin cambios
por mucho tiempo. Producto de corrientes de aire, fenómenos climatológicos y
otros pueden subir a la estratosfera, especialmente en las zonas polares debido
a las diferencias de temperatura, luminosidad, vórtices, etc.. Los átomos de
Cloro y Bromo suben a la estratósfera protegidos (amparados o escondidos) en la
enorme estabilidad de las moléculas señaladas. Otras formas de Cloro y Bromo
producido en la superficie de la tierra no logran subir a la estratátosfera pues
al ser estos elementos muy activos, reaccionan rápidamente y se neutralizan. En
la estratósfera existe radiación de alta intensidad que logra romper estas
moléculas estables, liberando los conocidos radicales libres (de Cloro y Bromo).
Estos radicales libres destruyen el Ozono según los mecanismos y reacciones que
se describen abajo. Generación de radical libre de Cloro por la radiación
ultravioleta en la estratósfera a partir del espumante-refrigerante denominado
Freón 11 (R-11 , CCl3F ):
Generación de radical libre de Bromo por la radiación ultravioleta en la
estratosfera, a partir del
compuesto denominado Halón 1301 (CF3Br):
A continuación señalaremos el mecanismo por medio del cual se destruye el Ozono
por acción de los radicales libres señalados anteriormente (principalmente el
Cloro y Bromo). Estas reacciones en que un elemento participa, pero vuelve a
regenerarse para producir muchas veces la misma reacción se denominan reacciones
catalizadas, y su característica es que el catalizador (en este caso átomo de
Cloro o Bromo) reacciona miles de veces sin anularse. El catalizador actúa
solamente como un facilitador. Pequeñas cantidades de estos catalizadores pueden
producir un efecto enorme. Por ejemplo un átomo de Cloro (Bromo) puede llegar a
destruir 100.000 moléculas de ozono antes de inactivarse. La molécula de Halón
(propelente) se rompe en la estratosfera debido a la acción de un rayo
ultravioleta, generando un átomo de Bromo libre (radical libre) de alta
reactividad que puede destruir el ozono. La molécula de Refrigerante denominado
Freón 12 (R-12) a la izquierda, se rompe en la estratosfera por la radiación
ultravioleta, generando un átomo de cloro libre (radical libre) de alta
reactividad y que puede destruir el ozono.
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