Causas, efectos y soluciones de la lluvia ácida

¿Qué es la lluvia ácida?

La lluvia ácida se refiere a una mezcla de material depositado, tanto húmedo como seco, procedente de la atmósfera que contiene cantidades superiores a lo normal de ácidos nítrico y sulfúrico. En pocas palabras, se trata de lluvia de naturaleza ácida debido a la presencia de ciertos contaminantes en el aire debidos a los automóviles y a los procesos industriales. Se define fácilmente como lluvia, niebla, aguanieve o nieve que ha sido acidificada por contaminantes en el aire como resultado de combustibles fósiles y combustiones industriales que emiten principalmente Óxidos de Nitrógeno (NOx) y Dióxido de Azufre (SO2). La acidez se determina en función del nivel de pH de las gotas de agua. El agua de lluvia normal es ligeramente ácida con un rango de pH de 5,3-6,0, porque el dióxido de carbono y el agua presente en el aire reaccionan juntos para formar ácido carbónico, que es un ácido débil, y cuando el nivel de pH del agua de lluvia cae por debajo de este rango, se convierte en lluvia ácida.

Cuando estos gases reaccionan con las moléculas de agua y el oxígeno, entre otras sustancias químicas que se encuentran en la atmósfera, se forman compuestos químicos ácidos suaves como el ácido sulfúrico y el ácido nítrico, lo que resulta en lluvia ácida. La lluvia ácida generalmente conduce a la erosión de los edificios, la corrosión de los metales y el desprendimiento de las pinturas de las superficies. Los volcanes en erupción contienen algunos químicos que pueden causar lluvia ácida. Aparte de esto, la quema de combustibles fósiles, el funcionamiento de fábricas y automóviles debido a actividades humanas son otras pocas razones detrás de esta actividad.

En la actualidad, se observan grandes cantidades de deposición ácida en el sureste de Canadá, el noreste de Estados Unidos y la mayor parte de Europa, incluyendo partes de Suecia, Noruega y Alemania. Además, se encuentra cierta cantidad de deposición ácida en partes del sur de Asia, Sudáfrica, Sri Lanka y el sur de la India.

Formas de lluvia ácida

Hay dos formas en las que se produce la deposición ácida: húmeda y seca. Ambos se discuten a continuación:

• Depósito en húmedo: Cuando el viento sopla los químicos ácidos en el aire hacia las áreas donde el clima está húmedo, los ácidos caen al suelo en forma de lluvia, aguanieve, niebla, nieve o niebla. Elimina el ácido de la atmósfera y lo deposita en la superficie de la tierra. Cuando este ácido fluye a través del suelo, afecta a un gran número de plantas, animales y vida acuática. El agua de desagüe fluye hacia los ríos y canales, que son los que se mezclan con el agua de mar, afectando así a los hábitats marinos.

• Depósito en seco: Si el viento sopla los químicos ácidos en el aire hacia las áreas donde el clima es seco, los contaminantes ácidos se convierten en polvo o humo y caen al suelo como partículas secas. Estos se adhieren al suelo y a otras superficies como coches, casas, árboles y edificios. Casi el 50% de los contaminantes ácidos en la atmósfera vuelven a caer a través de la deposición seca. Estos contaminantes ácidos pueden ser arrastrados de la superficie de la tierra por las tormentas de lluvia.

Fue descubierto en el siglo XIX durante la Revolución Industrial. Un químico escocés, Robert Angus Smith, fue el primero en descubrir este fenómeno en 1852 como una relación entre la lluvia ácida y la contaminación atmosférica en Manchester, Inglaterra. Pero ganó la atención del público principalmente en la década de 1960. El término fue acuñado en 1972 cuando el NY Times publicó informes sobre los efectos del cambio climático que comenzaron a surgir debido a la ocurrencia de lluvia ácida en el Bosque Experimental Hubbard Brook en New Hampshire.

Causas de la lluvia ácida

Se sabe que tanto las fuentes naturales como las artificiales juegan un papel en la formación de la lluvia ácida. Pero, es causada principalmente por la combustión de combustibles fósiles, lo que resulta en emisiones de dióxido de azufre (SO2) y óxidos de nitrógeno (NOx).

1. Fuentes naturales

El principal agente causal natural de la lluvia ácida son las emisiones volcánicas. Los volcanes emiten gases productores de ácido para crear cantidades más altas de lo normal de lluvia ácida o cualquier otra forma de precipitación, como niebla y nieve, hasta el punto de afectar la cubierta vegetal y la salud de los residentes dentro de los alrededores. La vegetación en descomposición, los incendios forestales y los procesos biológicos en el medio ambiente también generan los gases que forman la lluvia ácida. El sulfuro de dimetilo es un ejemplo típico de un importante contribuyente biológico a los elementos que contienen azufre en la atmósfera. Los impactos de luz también producen naturalmente óxidos nítricos que reaccionan con las moléculas de agua a través de la actividad eléctrica para producir ácido nítrico, formando así lluvia ácida.

2. Fuentes artificiales

Las actividades humanas que provocan emisiones de gases químicos como el azufre y el nitrógeno son los principales contribuyentes a la lluvia ácida. Las actividades incluyen fuentes de contaminación del aire que emiten gases de azufre y nitrógeno como fábricas, instalaciones de generación de energía y automóviles. En particular, el uso de carbón para la generación de energía eléctrica es el mayor contribuyente a las emisiones gaseosas que provocan la lluvia ácida. Los automóviles y las fábricas también emiten diariamente al aire altas puntuaciones de emisiones gaseosas, especialmente en áreas altamente industrializadas y en regiones urbanas con un gran número de tráfico de automóviles. Estos gases reaccionan en la atmósfera con agua, oxígeno y otros químicos para formar varios compuestos ácidos como el ácido sulfúrico, el nitrato de amonio y el ácido nítrico. Como resultado, estas áreas experimentan cantidades excesivamente altas de lluvia ácida.

Los vientos existentes soplan estos compuestos ácidos sobre grandes áreas a través de las fronteras y vuelven a caer al suelo en forma de lluvia ácida u otras formas de precipitación. Al llegar a la tierra, fluye a través de la superficie, se absorbe en el suelo y entra en lagos y ríos y finalmente se mezcla con el agua de mar.

Los gases, es decir, el dióxido de azufre (SO2) y los óxidos de nitrógeno (NOx) son principalmente gases procedentes de la generación de energía eléctrica mediante la combustión de carbón y responsables de la lluvia ácida.

Efectos de la lluvia ácida

La lluvia ácida tiene efectos significativos sobre el medio ambiente mundial y la salud pública.

• Efecto sobre el medio ambiente acuático: La lluvia ácida cae directamente sobre los cuerpos acuáticos o se escurre de los bosques, caminos y campos para desembocar en arroyos, ríos y lagos. Durante un período de tiempo, los ácidos se acumulan en el agua y reducen el pH general del cuerpo de agua. Las plantas y animales acuáticos necesitan un nivel de pH de aproximadamente 4,8 para sobrevivir. Si el nivel de pH cae por debajo de ese nivel, las condiciones se vuelven hostiles para la supervivencia de la vida acuática. La tendencia de la lluvia ácida a alterar el pH y las concentraciones de aluminio afecta en gran medida los niveles de concentración de pH en las aguas superficiales, afectando así a los peces y a otras formas de vida acuática. A niveles de pH inferiores a 5, la mayoría de los huevos de peces no pueden eclosionar. Un pH más bajo también puede matar a los peces adultos. La escorrentía de lluvia ácida desde las zonas de captación hacia los ríos y lagos también ha reducido la biodiversidad a medida que los ríos y lagos se vuelven más ácidos. Especies como peces, plantas e insectos en algunos lagos, ríos y arroyos han sido reducidos y algunos incluso eliminados por completo debido a la lluvia ácida que fluye hacia las aguas.

• Efecto sobre los bosques: Hace que los árboles sean vulnerables a las enfermedades, al clima extremo y a los insectos al destruir sus hojas, dañar la corteza y detener su crecimiento. Los daños forestales debidos a la lluvia ácida son más evidentes en Europa del Este, especialmente en Alemania, Polonia y Suiza.

• Efecto sobre el suelo: La lluvia ácida tiene un gran impacto sobre la química y la biología del suelo. Esto significa que los microbios y la actividad biológica del suelo, así como las composiciones químicas del suelo, como el pH, se dañan o se invierten debido a los efectos de la lluvia ácida. El suelo necesita mantener un nivel de pH óptimo para la continuidad de la actividad biológica. Cuando las lluvias ácidas se filtran en el suelo, esto significa un pH más alto del suelo, lo que daña o revierte las actividades biológicas y químicas del suelo. Por lo tanto, los microorganismos sensibles del suelo que no pueden adaptarse a los cambios en el pH son eliminados. La alta acidez del suelo también desnaturaliza las enzimas para los microbios del suelo. En la misma anchura, los iones de hidrógeno de la lluvia ácida filtran minerales y nutrientes vitales como el calcio y el magnesio.

• Cobertura Vegetal y Plantaciones: Los efectos dañinos de la lluvia ácida sobre el suelo y los altos niveles de deposiciones secas han dañado sin cesar los bosques de altura y la cubierta vegetal, ya que en su mayoría están rodeados de neblinas y nubes ácidas. Además, los efectos generalizados de la lluvia ácida sobre la armonía ecológica han llevado a un crecimiento atrofiado e incluso a la muerte de algunos bosques y de la cubierta vegetal.

• Efecto sobre la Arquitectura y los Edificios: La lluvia ácida sobre los edificios, especialmente los construidos con piedra caliza, reacciona con los minerales y los corroe. Esto deja el edificio débil y susceptible a la decadencia. Los edificios modernos, los automóviles, los aviones, los puentes de acero y las tuberías se ven afectados por la lluvia ácida. Los antiguos edificios patrimoniales pueden sufrir daños irreparables.

• Efecto sobre la salud pública: Cuando están en la atmósfera, los gases de dióxido de azufre y óxido de nitrógeno y sus derivados de materia particulada como sulfatos y nitratos, degradan la visibilidad y pueden causar accidentes, causando lesiones y muertes. La salud humana no se ve afectada directamente por la lluvia ácida porque el agua de lluvia ácida es demasiado diluida para causar graves problemas de salud. Sin embargo, las deposiciones secas también conocidas como partículas gaseosas en el aire, que en este caso son óxidos de nitrógeno y dióxido de azufre, pueden causar graves problemas de salud cuando se inhalan. La intensificación de los niveles de depósitos ácidos en forma seca en el aire puede causar problemas pulmonares y cardíacos como bronquitis y asma.

• Otros efectos: La lluvia ácida provoca la erosión de los edificios, la corrosión de los metales y el desprendimiento de las pinturas de las superficies. Los edificios y estructuras de mármol y piedra caliza son los especialmente dañados por la lluvia ácida debido a la reactividad de los ácidos en la lluvia y los compuestos de calcio en las estructuras. Los efectos se ven comúnmente en estatuas, lápidas antiguas, monumentos históricos y edificios dañados. La lluvia ácida también corroe metales como el acero, el bronce, el cobre y el hierro.

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Soluciones a la lluvia ácida

1. Limpieza de las tuberías de escape y chimeneas

La mayor parte de la energía eléctrica que soporta las necesidades energéticas actuales proviene de la combustión de combustibles fósiles como el petróleo, el gas natural y el carbón, que generan óxidos de nitrógeno (NOx) y dióxido de azufre (SO2) como los principales contribuyentes a la lluvia ácida. La quema de carbón explica en gran medida las emisiones de SO2, mientras que las emisiones de NOx provienen principalmente de la combustión de combustibles fósiles.

El lavado de carbón, el uso de carbón con bajo contenido de azufre y el uso de dispositivos conocidos como “depuradores” pueden proporcionar una solución técnica a las emisiones de SO2. La “depuración”, también llamada desulfuración de gases de combustión (FGD, por sus siglas en inglés), trabaja típicamente para eliminar químicamente el SO2 de los gases que salen de las chimeneas. Puede eliminar hasta el 95% de los gases SO2. Las instalaciones de generación de energía también pueden pasar a utilizar combustibles que emiten mucho menos SO2, como el gas natural, en lugar de quemar carbón. Estos métodos se denominan simplemente estrategias de reducción de emisiones.

Del mismo modo, las emisiones de NOx de las combustiones de combustibles fósiles de los automóviles se mitigan mediante el uso de convertidores catalíticos. Los convertidores catalíticos están fijados en el sistema de tubos de escape para reducir las emisiones de NOx. La mejora de la gasolina que quema más limpio es también una estrategia para reducir la emisión de gases NOx.

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2. Restauración de entornos dañados

El uso de piedra caliza o cal, un proceso llamado cal, es una práctica que la gente puede hacer para reparar el daño causado por la lluvia ácida a lagos, ríos y arroyos. La adición de cal en las aguas ácidas superficiales equilibra la acidez. Es un proceso que se ha utilizado ampliamente, por ejemplo en Suecia, para mantener el pH del agua en un nivel óptimo. A pesar de ello, el encalado es un método costoso y tiene que hacerse repetidamente. Además, sólo ofrece una solución a corto plazo a expensas de la resolución de los retos más amplios de las emisiones de SO2 y NOx y de los riesgos para la salud humana. Sin embargo, ayuda a restaurar y permitir la supervivencia de las formas de vida acuática al mejorar las aguas superficiales acidificadas crónicamente.

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3. Fuentes alternativas de energía

Además de los combustibles fósiles, existe una amplia gama de fuentes de energía alternativas que pueden generar energía eléctrica. Estos incluyen la energía eólica, la energía geotérmica, la energía solar, la energía hidroeléctrica y la energía nuclear. Aprovechar estas fuentes de energía puede ofrecer alternativas eficaces de energía eléctrica en lugar de utilizar combustibles fósiles. Las pilas de combustible, el gas natural y las baterías también pueden sustituir el uso de combustibles fósiles como fuentes de energía más limpias. A partir de hoy, todas las fuentes de energía tienen costos ambientales y económicos, así como beneficios. La única solución es utilizar energía sostenible que pueda proteger el futuro.

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4. Acciones individuales, nacionales/estatales e internacionales

Millones de personas contribuyen directa e indirectamente a las emisiones de SO2 y NOx. La mitigación de este desafío requiere que las personas estén más informadas sobre la conservación de la energía y las formas de reducir las emisiones, tales como: apagar las luces o los electrodomésticos cuando no se utilizan; utilizar el transporte público; utilizar electrodomésticos que ahorren energía; y utilizar vehículos híbridos o aquellos con bajas emisiones de NOx.

Referencias:

EPA

National Geographic

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