La vida a la Terra tal com la coneixem seria impossible sense l‟existència dels gasos d‟efecte hivernacle. Aquests compostos, presents a l'atmosfera en petites quantitats, tenen la capacitat de atrapar la calor del Sol, impedint que una part s'escapi a l'espai i permeten així que la temperatura del planeta es mantingui en valors adequats per a l'existència d'organismes vius. No obstant això, el augment de la concentració d'aquests gasos, a causa de les activitats humanes, està alterant el clima a nivell global, donant lloc al fenomen de l'escalfament global i les conseqüències associades.
Comprendre com funcionen els gasos amb efecte d'hivernacle, quins són els principals tipus, d'on provenen i com afecten l'equilibri climàtic de la Terra és essencial per abordar el canvi climàtic. En aquest article desgranarem tota la informació més rellevant i actualitzada sobre el diòxid de carboni (CO2), el metà (CH4), l'òxid nitrós (N2O), els gasos fluorats i altres compostos, així com els mecanismes per mesurar-ne els efectes i les estratègies per reduir les seves emissions.
¿ Què són els gasos d'efecte hivernacle i com funcionen?
L'efecte hivernacle és un fenomen natural indispensable per a la vida, però la seva intensificació és la principal causa de l'escalfament global actual. El terme s'inspira en el funcionament dels hivernacles agrícoles: les parets de vidre permeten el pas de la llum solar, però retenen part de la calor, elevant la temperatura al seu interior. De manera similar, alguns gasos presents a l'atmosfera. absorbeixen i reemeten la radiació infraroja emesa per la superfície terrestre després de rebre l'energia del Sol.
El 90% de la radiació infraroja que la Terra emet després d'escalfar-se és absorbida pels gasos d'efecte hivernacle. Aquesta calor absorbida es redistribueix, mantenint el planeta a uns 15°C de mitjana, en lloc dels -18°C que tindria si no existissin aquests gasos. Entre els principals gasos d'efecte hivernacle destaquen el vapor d'aigua, el diòxid de carboni, el metà, l'òxid nitrós i l'ozó.
El problema sorgeix quan les activitats humanes, principalment la crema de combustibles fòssils i la desforestació, incrementen la concentració d'aquests components a l'atmosfera per sobre dels valors naturals. Això reforça l'efecte hivernacle i provoca un desequilibri energètic que es tradueix en l'increment de la temperatura global, les alteracions en els patrons meteorològics i un augment dels fenòmens extrems.
Els principals gasos d'efecte hivernacle: identitat, origen i potencial d'escalfament
Els gasos amb efecte d'hivernacle són diversos i tenen fonts, naturaleses i capacitats diferents per escalfar el planeta. A continuació es repassen els principals components responsables d'aquest fenomen segons les investigacions d'organismes internacionals i el coneixement actual sobre el clima:
- Vapor d'aigua (H2O): És el gas d'efecte hivernacle més abundant i eficaç, perquè absorbeix enormes quantitats de radiació infraroja. Es genera principalment per l'evaporació de l'aigua i depèn de la temperatura global. La seva concentració varia amb l'altitud, la temperatura i les condicions locals. El vapor d'aigua és fonamental, ja que actua com una retroalimentació positiva poderosa: l'augment de temperatura incrementa l'evaporació, que augmenta encara més la temperatura.
- Diòxid de carboni (CO2): És el gas protagonista a les converses sobre canvi climàtic, ja que la seva concentració ha crescut de manera accelerada des de la Revolució Industrial. Es produeix com a resultat de la respiració dels éssers vius, la descomposició de la matèria orgànica, la crema de combustibles fòssils (carbó, petroli, gas), activitats industrials i desforestació. El cicle natural del CO2 implica emissions i absorcions, sent els oceans i els boscos els principals embornals naturals.
- Metà (CH4): És l'hidrocarbur més senzill. S'allibera de forma natural en aiguamolls, arrossars, el sistema digestiu dels remugants i la descomposició anaeròbia de matèria orgànica, així com per activitats humanes com la ramaderia, la gestió de residus, l'extracció i el transport de combustibles fòssils. Tot i trobar-se en menor concentració que el CO2, el metà té una capacitat per atrapar la calor molt més elevada i la seva participació ha crescut un 150% des de l'era preindustrial.
- Òxid nitrós (N2O): S'origina en bona part a causa de l'agricultura intensiva, l'ús de fertilitzants nitrogenats, la ramaderia, la crema de residus i combustibles fòssils i alguns processos industrials. Si bé és menys abundant que el CO2 o el metà, el potencial d'escalfament global és aproximadament 300 vegades més gran que el del diòxid de carboni.
- Ozó (O3): Es diferencia entre ozó estratosfèric, que protegeix la vida del planeta bloquejant la radiació ultraviolada, i ozó troposfèric, present a la capa més baixa de l'atmosfera i que és resultat de reaccions químiques entre contaminants. L'ozó troposfèric actua com a gas d'efecte hivernacle i també és un contaminant perjudicial per a la salut.
- Gasos fluorats (F-gasos): Aquests compostos sintètics, creats per l'ésser humà, inclouen hidrofluorocarburs (HFC), perfluorocarbonis (PFC), hexafluorur de sofre (SF6) i trifluorur de nitrogen (NF3). S'utilitzen en refrigeració, aire condicionat, electrònica i processos industrials. Destaquen per tenir un potencial d'escalfament global extremadament elevat i una vida a l'atmosfera que pot assolir milers d'anys, encara que la concentració és molt menor que la d'altres gasos.
La taula següent mostra una relació dels principals gasos d'efecte hivernacle, la concentració i el percentatge estimat de contribució a l'escalfament global:
| Gas | fórmula | Concentració atmosfèrica (aprox.) | Contribució (%) |
|---|---|---|---|
| Vapor d'aigua | H2O | 10–50,000 ppm | 36-72 |
| Diòxid de carboni | CO2 | ~420 ppm | 9-26 |
| Metà | CH4 | ~1.8 ppm | 4-9 |
| ozó | O3 | 2–8 ppm | 3-7 |
No tots els gasos de l'atmosfera contribueixen a aquest efecte hivernacle: els més abundants, com el nitrogen (N2), l'oxigen (O2) i l'argó (Ar), amb prou feines tenen incidència perquè la seva estructura molecular no els permet absorbir radiació infraroja.
Potencial d'escalfament global i vida atmosfèrica dels gasos
Per comparar limpacte dels diferents gasos defecte hivernacle sutilitza el Potencial dEscalfament Global (PCG o GWP en anglès). Aquest índex quantifica la capacitat de cada gas per absorbir energia i escalfar el planeta en relació amb el CO2 i durant un període determinat (normalment 20, 100 o 500 anys).
Per exemple, el metà té un GWP de 84 a 20 anys i de 28-30 a 100 anys, Mentre que el òxid nitrós aconsegueix un GWP de 265 a 100 anys. Els gasos fluorats poden superar els 10.000 punts de GWP i la seva vida a l'atmosfera ronda entre centenars i milers d'anys.
La persistència dels gasos amb efecte d'hivernacle és igualment crucial: El CO2 pot romandre de 30 a 95 anys, el metà dura al voltant de 12 anys, l'òxid nitrós més d'un segle, i els compostos fluorats com l'hexafluorur de sofre arriben fins a 3.200 anys.
Això implica que els efectes de les emissions d'avui perduraran durant dècades o segles i afectaran generacions futures.
Fonts naturals i antròpiques d'emissió
Els gasos amb efecte d'hivernacle tenen orígens tant naturals com a resultat de les activitats humanes. Per exemple:
- CO2: Cicle natural (respiració, descomposició, incendis naturals, volcans) i crema de combustibles fòssils, processos industrials, desforestació.
- Metà: Aiguamolls, arrossars, tèrmits, vulcanisme submarí, digestió de remugants, abocadors de residus, extracció de petroli i gas, fuites en gasoductes.
- Òxid nitrós: Processos bacterians a terra, oceans, fertilització agrícola, crema de biomassa, fabricació química.
- Ozó troposfèric: Reaccions químiques entre òxids de nitrogen i compostos orgànics volàtils sota lacció del sol.
- Gasos fluorats: Processos industrials, ús en sistemes de refrigeració, aire condicionat, extintors i fabricació de microelectrònica.
Actualment, el principal origen de l'increment de la concentració de gasos d'efecte hivernacle és l'activitat humana: El consum denergia basada en carbó, petroli i gas natural, juntament amb lagricultura i el canvi dús del sòl, marquen la diferència respecte a segles passats.
La intensificació antròpica de l'efecte hivernacle
L'increment en la concentració de gasos amb efecte d'hivernacle és el resultat de dècades d'industrialització i explotació massiva de recursos naturals. Des de la Revolució Industrial, la demanda energètica, la mecanització de l'agricultura, la desforestació massiva i el desenvolupament de la indústria han generat un augment abrupte d'emissions de CO2, metà i òxid nitrós.
Per exemple, la crema de combustibles fòssils és responsable de gairebé el 80% de les emissions de gasos amb efecte d'hivernacle a la UE. L'agricultura es vincula amb l'emissió de metà i òxid nitrós, mentre que la indústria i tractament de residus contribueixen amb CO2 i gasos fluorats.
El resultat és una acumulació de gasos a l'atmosfera que intensifica l'efecte hivernacle natural: Les concentracions de CO2 han augmentat un 50% des de l'era preindustrial, el metà gairebé un 150% i l'òxid nitrós al voltant del 25%.
Impactes ambientals i socials de l'escalfament global
El sobreescalfament del planeta té conseqüències de gran abast sobre el medi ambient, leconomia i la societat. Entre els principals impactes destaquen:
- Fona accelerada de glaceres i disminució de la capa de neu, amb la consegüent elevació del nivell del mar.
- Augment de la freqüència i la severitat d'esdeveniments climàtics extrems, com onades de calor, sequeres, inundacions i tempestes intenses.
- Reducció de biodiversitat i alteració d'ecosistemes, afectant la disponibilitat d'aliments, aigua i serveis ecosistèmics.
- Empitjorament de la qualitat de l'aire i efectes negatius a la salut pública com a malalties respiratòries associades al smog i la contaminació atmosfèrica.
- Impacte a l'agricultura i la producció d'aliments, així com vulnerabilitat de les poblacions rurals.
- Desplaçaments de població i migració climàtica motivada per catàstrofes naturals o pèrdua de recursos vitals.
Mesura i Comparació d'Emissions: CO2 equivalent i Mètodes d'avaluació
L'efecte total dels gasos d'efecte hivernacle no es mesura només per la quantitat emesa, sinó també per la capacitat d'escalfament global i el temps de permanència a l'atmosfera. Per això, els experts han dissenyat el concepte de “CO2 equivalent”, que permet comparar i sumar els efectes de diferents gasos prenent com a referència el potencial d'escalfament del CO2.
Les emissions s'avaluen per sectors econòmics (energia, agricultura, transport, indústria, residus), per països i regions, i fins i tot per individu (emissions per càpita). Les metodologies de càlcul inclouen estimacions directes, models per factors d'emissió, balanços de massa, monitorització continuada i avaluació de cicles de vida.
Entre els reptes del mesurament destaquen la transparència, la disponibilitat i homogeneïtat de les dades i la determinació dels límits geogràfics i temporals emprats en cada càlcul.
El Paper dels Buneres i el Canvi a l'Ús del Sòl
L'atmosfera no és l'únic magatzem de carboni: els embornals terrestres i oceànics juguen un rol fonamental en la regulació climàtica. Els boscos, les selves, els sòls, els aiguamolls i els oceans tenen la capacitat d'absorbir i emmagatzemar grans quantitats de CO2, limitant així l'escalfament global.
La desforestació i la degradació d'aquests claveguerons naturals, però, redueix la capacitat d'absorció, augmentant encara més la concentració de gasos a l'atmosfera. La protecció, recuperació i expansió d'embornals de carboni és una de les estratègies més eficaces i assequibles per a la mitigació del canvi climàtic.
Aerosols i Contaminants Climàtics de Vida Corta
A més dels gasos d'efecte hivernacle clàssics, hi ha partícules diminutes anomenades aerosols i altres contaminants de vida curta que també influeixen en el clima. Els aerosols poden provenir de fonts naturals com la pols del desert o les erupcions volcàniques, o activitats humanes com la crema de combustibles fòssils i la desforestació.
Depenent de la seva composició, alguns aerosols atrapen calor (contribuint a aquest efecte hivernacle), mentre que altres ho reflecteixen a l'espai (contribuint al refredament global). Entre els contaminants climàtics de vida curta més rellevants hi ha el carboni negre, el metà, l'ozó troposfèric i els hidrofluorocarburs.
Reduir aquests contaminants pot generar beneficis immediats per al clima i la salut pública. Per la seva vida curta a l'atmosfera, els efectes positius de la reducció d'emissions s'aprecien en setmanes o pocs anys.
Acció Internacional i Estratègies per a la Reducció d´Emissions
El desafiament del canvi climàtic requereix una resposta coordinada a nivell mundial. Des del Protocol de Kyoto fins a l'Acord de París, els països han assumit compromisos de reducció d'emissions i han desenvolupat estratègies per aconseguir una baixa economia en carboni.
La Unió Europea, els Estats Units i altres actors globals han implementat mesures legislatives i polítiques per limitar l'ús de combustibles fòssils, impulsar les energies renovables, millorar l'eficiència energètica, regular l'ús de gasos fluorats i promoure la protecció d'embornals. Destaquen els mercats de drets d'emissió, els plans de reducció sectorial i la investigació en tecnologies de captura i emmagatzematge de carboni (CCS).
Les solucions van des de canvis en els sistemes de transport i energia, fins a la necessària transformació de l'agricultura, la ramaderia i la indústria. També té importància la gestió sostenible de residus i l'ús racional dels recursos.
Innovacions Tecnològiques i Solucions Naturals
El desenvolupament de noves tecnologies és clau per reduir o eliminar les emissions de gasos amb efecte d'hivernacle. Hi ha diverses tècniques de captura, emmagatzematge i aprofitament del CO2, com ara la bioenergia amb captura i emmagatzematge, la captura directa de l'aire i la generació de biocarbó per millorar el segrest en sòls agrícoles.
A més, la promoció de l'agricultura regenerativa, la restauració de zones forestals, zones humides i oceans i la conservació de la biodiversitat són eines essencials per mitigar el canvi climàtic. Aquestes solucions naturals contribueixen tant a l'absorció de carboni com a l'adaptació i la resiliència dels ecosistemes.
Desafiaments a la Reducció Global d'Emissions
La reducció global d'emissions de gasos amb efecte d'hivernacle és un repte multidimensional i complex. Les desigualtats entre països desenvolupats (principals emissors històrics) i països en desenvolupament (amb emissions creixents) dificulten larticulació de responsabilitats i recursos. L'economia, la geopolítica, la disponibilitat de tecnologies i la capacitat d'adaptació varien enormement entre els uns i els altres.
El creixement demogràfic, la mobilitat internacional, els hàbits de consum i alimentació i el desenvolupament econòmic afecten la quantitat i el tipus d'emissions. Per això, les solucions shan dadaptar a diferents contextos socials, culturals i econòmics.
Emissions per Sectors i Països: Contribució Global
Les fonts d'emissions de gasos amb efecte d'hivernacle són variades i estan repartides entre diversos sectors econòmics:
- Generació d'electricitat i calor (principalment mitjançant la crema de carbó i gas natural) és la responsable més gran a nivell mundial.
- Transport, que depèn majoritàriament de combustibles fòssils i és un dels sectors més difícils de descarbonitzar.
- Indústria, incloent processos químics, cimenteres i fabricació de materials.
- Agricultura, silvicultura i usos del sòl, responsables de les emissions de metà i òxid nitrós, així com de la reducció d'embornals.
- Gestió de residus, especialment abocadors i tractament d'aigües residuals.
A nivell de països, les emissions històriques i actuals varien molt: Els Estats Units, la Unió Europea, Rússia i la Xina lideren les emissions acumulades per la seva industrialització primerenca i escala de desenvolupament, mentre que països emergents com la Xina i l'Índia han vist créixer les seves emissions per càpita en les darreres dècades.
El Paper dels Gasos d'Efecte hivernacle Artificials: Gasos Fluorats
Els gasos fluorats són compostos sintètics amb un impacte desproporcionat a l'escalfament global. Entre ells destaquen:
- Hidrofluorocarburs (HFC): utilitzats en refrigeració, aire condicionat, aerosols i escumes. Tenen un potencial d'escalfament milers de vegades superior al CO2.
- Perfluorocarbonis (PFC): empleats a la indústria de l'alumini i electrònica. Són extremadament estables i romanen a l'atmosfera durant milers d'anys.
- Hexafluorur de sofre (SF6): utilitzat a l'aïllament d'equips elèctrics. És considerat el gas d'efecte hivernacle més potent conegut.
- Trifluorur de nitrogen (NF3): usat a la indústria de semiconductors i microelectrònica. Té un potencial d'escalfament global altíssim, encara que la seva presència és baixa.
És fonamental promoure l'ús controlat i substituir aquests gasos per alternatives segures i amigables amb el clima per assolir els objectius internacionals.
Factors que determinen l'impacte dels gasos d'efecte hivernacle
L'efecte de cada gas sobre l'escalfament global depèn de tres factors principals:
- Concentració a l'atmosfera: Com més concentració, més impacte sobre l'energia retinguda.
- Temps de permanència: Un gas que roman dècades o segles a l'atmosfera té efectes perllongats.
- Potencial d'absorció de calor: Alguns gasos, encara que menys abundants, són molt més eficaços atrapant energia (com el metà o el SF6).
Per això, el control de gasos amb un potencial d'escalfament alt, encara que s'emetin en menor quantitat, és imprescindible per a l'eficàcia de les polítiques climàtiques.
Restauració, Captura i Eliminació de Gasos de l´Atmosfera
La lluita contra el canvi climàtic no només passa per reduir les emissions, sinó també per eliminar gasos amb efecte d'hivernacle de l'aire. Entre les tècniques més prometedores hi ha:
- Captura i emmagatzematge geològic de CO2 en formacions subterrànies segures.
- Captura directa de l´aire, usant tecnologies que extreuen CO2 i ho emmagatzemen o reutilitzen.
- Millora de l'absorció a sòls agrícoles mitjançant l'ús de biocarbó i pràctiques agrícoles sostenibles.
Aquestes tecnologies han de complementar-se amb la protecció i restauració d'embornals naturals com boscos, sòls i aiguamolls.
La importància de l'educació i la consciència climàtica
Fomentar una ciutadania informada, conscient i compromesa és clau per enfrontar-se al canvi climàtic. L'educació ambiental, la divulgació científica i l'accés a informació clara són eines essencials per mobilitzar la societat, impulsar pràctiques sostenibles i exercir pressió sobre governs i empreses per adoptar decisions responsables.