Gases de efecto invernadero

Como consecuencia del crecimiento de la actividad humana desde la Revolución Industrial, en particular la quema de combustibles fósiles como la gasolina o el carbón, la abundancia de GEI ha ido aumentando de forma constante, atrapando cada vez más calor en la atmósfera y provocando el calentamiento global y el cambio climático. 

Los gases de efecto invernadero se producen de forma natural cuando los volcanes entran en erupción o cuando los seres humanos respiran. Otros, por su parte, sólo se generan debido a las actividades humanas, y algunos de ellos –como el hexafluoruro de azufre– son los más potentes a la hora de atrapar el calor cerca de la superficie de la Tierra.

Un informe de la Organización Meteorológica Mundial, una agencia de las Naciones Unidas, muestra que las concentraciones de gases de efecto invernadero como el dióxido de carbono en la atmósfera nunca han sido tan altas, y la huella de carbono de la humanidad sigue en aumento. Otros informes, por su parte, muestran que las emisiones de gases de efecto invernadero en países como España en realidad están disminuyendo, gracias a una mayor eficiencia y a cambios estructurales en la economía.

¿Qué son los gases de efecto invernadero? 

Los gases de efecto invernadero son gases como el dióxido de carbono (CO₂) que están presentes en la atmósfera de la Tierra y que atrapan el calor del sol. Algunos de estos gases se liberan a la atmósfera debido a procesos naturales en la Tierra, como la erupción de un volcán, cuando la materia orgánica se descompone o cuando los humanos y los animales respiran. Pero otros se liberan al aire debido a actividades humanas, como la quema de combustibles fósiles y el uso de fertilizantes. Es más, varios gases de efecto invernadero, conocidos como gases fluorados, rara vez se producen de forma natural en la Tierra y sólo están presentes en la atmósfera debido a la acción de los seres humanos. 

Sin embargo, todos los gases de efecto invernadero impiden que el calor del sol salga de la atmósfera, manteniendo la temperatura de la Tierra en un promedio de 14ºC (57ºF). Si no fuera por estos gases –que literalmente actúan como las paredes de un invernadero, de ahí el nombre– las temperaturas caerían hasta 18ºC (-0,4ºF), lo que generaría unas condiciones demasiado frías para albergar vida en el planeta.

¿Qué tan abundantes son los GEI en la atmósfera?

Desde la aparición de la maquinaria, la energía de vapor y la producción fabril durante la Revolución Industrial en el siglo XVIII, las actividades humanas han provocado la presencia de cantidades cada vez mayores de gases de efecto invernadero en la atmósfera de la Tierra. Algunos de estos gases pueden permanecer en la atmósfera durante milenios, mientras que otros desaparecerán en cuestión de años. Se mezclan en la atmósfera debido a los patrones del viento, lo que significa que su concentración es similar en todo el mundo. La mayoría tienen una larga vida útil.

Para dar contexto, los gases no relacionados con el efecto invernadero más abundantes en la atmósfera son el nitrógeno, que representa el 78 % del total (excluyendo el vapor de agua), seguido por el oxígeno, que constituye el 21 % del total. Por su parte, el gas de efecto invernadero más común es el dióxido de carbono, que representa el 0,042 % del total de gases en la atmósfera. Aunque ese porcentaje puede parecer relativamente bajo, la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera ha aumentado enormemente debido a actividades humanas como la quema de combustibles fósiles.

La deforestación también ha influido, ya que al haber menos árboles se absorbe menos CO₂ de la atmósfera para realizar la fotosíntesis. Es más, el carbono almacenado en los árboles se libera a la atmósfera en forma de CO₂ cuando se talan. El resultado final es que, debido a los GEI, más calor del sol queda atrapado en la atmósfera, algo que empeora el calentamiento global.

Según un informe de la Organización Meteorológica Mundial, una agencia de las Naciones Unidas, en 2023 las concentraciones medias mundiales de dióxido de carbono alcanzaron por primera vez en la historia un 51 % por encima de los niveles preindustriales. Es más, las concentraciones atmosféricas globales de dióxido de carbono, metano y óxido nitroso nunca han sido tan altas en los últimos 800.000 años en la Tierra, según cifras de la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA). 

La abundancia de un gas de efecto invernadero en la atmósfera también se puede medir según el número de moléculas de gas de efecto invernadero por cada mil millones de moléculas de aire, y se expresa en partes por mil millones (ppb). En el caso del metano, por ejemplo, la EPA informa que la concentración en la atmósfera se ha más que duplicado desde antes de la Era Industrial, hasta superar los 1.900 ppb en 2023. Y en el caso del óxido nitroso, la abundancia media es baja, situándose en 336.9 ppb en 2023. Pero es mucho más eficaz para atrapar el calor que el dióxido de carbono, y su abundancia en comparación con la época preindustrial ha aumentado aproximadamente un 25 %. 

Sin embargo, el gas de efecto invernadero más abundante en la atmósfera es el vapor de agua. Este gas de efecto invernadero –básicamente, agua en estado gaseoso– está casi siempre presente en la atmósfera y representa el 4 % del volumen total. La concentración de H₂O en el aire depende de la temperatura y de las condiciones climáticas, en lugar de verse afectada directamente por las actividades humanas. 

¿Cuáles son los principales gases de efecto invernadero?

Los principales gases de efecto invernadero en la atmósfera de la Tierra son el dióxido de carbono, el metano, el óxido nitroso y el vapor de agua. 

• El dióxido de carbono (CO₂) es el principal contribuyente al cambio climático y se libera por la quema de combustibles fósiles, así como a través de procesos naturales como la respiración animal y humana, las erupciones volcánicas y la respiración vegetal.
• El metano (CH₄) se libera de forma natural al medio ambiente a medida que la materia orgánica se descompone, pero su presencia en la atmósfera también se debe a actividades humanas como el cultivo de ganado y arroz, los vertederos de residuos y la producción de petróleo y gas. 
• El óxido nitroso (N₂O) se produce cuando se queman combustibles fósiles o biomasa, así como cuando se utilizan fertilizantes comerciales y orgánicos y cuando se produce ácido nítrico. 
• El vapor de agua está casi siempre presente en la atmósfera y aumenta debido a las condiciones meteorológicas, como el calor y una humedad elevada. 

Emisiones de dióxido de carbono

Las emisiones de dióxido de carbono relacionadas con la energía a nivel mundial aumentaron un 1,1 % en 2023, según datos de la Agencia Internacional de la Energía (AIE). Se bombearon 410 millones de toneladas adicionales de gas a la atmósfera en comparación con el año anterior, alcanzando un nuevo récord de 37,4 mil millones de toneladas de emisiones globales durante el año. El CO₂ es el principal gas de efecto invernadero emitido por actividades humanas, aunque también proviene de una amplia gama de fuentes naturales, como erupciones volcánicas, la respiración de humanos y animales, y la respiración de las plantas. El dióxido de carbono se elimina de la atmósfera como parte del denominado ciclo biológico del carbono, que es cuando es absorbido por las plantas.

Parte del dióxido de carbono se absorbe rápidamente, pero otra parte permanecerá en la atmósfera durante miles de años. Esto se debe al lento proceso por el cual el carbono se transfiere a los sedimentos oceánicos. El dióxido de carbono se puede eliminar de la atmósfera gracias a tecnologías conocidas como Captura y Secuestro de Carbono (CCS). Este tipo de proceso captura el CO₂ de una planta de energía a carbón antes de que pueda llegar a la atmósfera, transportándolo a gran profundidad a través de un ducto hasta un área como un yacimiento petrolífero abandonado, donde puede almacenarse sin filtrarse. 

Las principales fuentes de emisiones de CO₂ en España

El transporte es, en cierta medida, el sector económico más grande en lo que respecta a la emisión de dióxido de carbono en España. Según datos del Ministerio para la Transición Ecológica, la quema de gasolina, diésel y otros combustibles fósiles para transportar personas y mercancías representó el 33% de las emisiones totales de CO₂ en 2023.

Luego viene la industria, que representó el 18 % de las emisiones de dióxido de carbono en 2023. Los procesos industriales a menudo implican la quema de combustibles fósiles para generar electricidad, pero otros procesos del mismo sector causan emisiones de CO₂ a partir de reacciones químicas, como la producción de cemento, hierro y acero, y productos químicos.

La tercera fuente más importante fue la generación de electricidad. Alrededor del 11 % de las emisiones de CO₂ en España en 2023 provinieron de la combustión de combustibles fósiles como carbón, petróleo y gas natural para alimentar hogares, empresas e industrias. Sin embargo, no todos estos combustibles son iguales: el carbón emite más CO₂ para producir la misma cantidad de electricidad que el uso de gas natural o petróleo.

Metano (CH4)

El metano representa alrededor del 30 % del aumento de las temperaturas globales desde el inicio de la Era Industrial, según la IEA. Su tiempo de vida en la atmósfera es mucho más corto que el del dióxido de carbono, aproximadamente 12 años en comparación con varios siglos, pero es mucho más eficiente para atrapar la radiación en comparación con el CO₂. Esto significa que su impacto en el calentamiento global es 28 veces mayor que el del CO₂ en un período de 100 años.
 

Principales actividades de emisión de metano 

A escala mundial, entre el 50 y el 65 % de las emisiones totales de metano provienen de actividades humanas, incluidos los sistemas de gas natural y petróleo, los vertederos, la minería de carbón y la agricultura.

Óxido nitroso (N2O)

El óxido nitroso representó el 6 % de todas las emisiones de gases de efecto invernadero provenientes de actividades humanas en 2022, según la EPA. El gas permanece en la atmósfera durante aproximadamente 120 años antes de ser destruido por reacciones químicas o ser eliminado por un sumidero. Está presente de forma natural en la atmósfera terrestre y no se encuentra en el aire únicamente debido a actividades humanas.
 

Principales actividades de emisión de óxido nitroso

A escala global, el 40 % de las emisiones de N₂O provienen de actividades humanas, como el transporte, el uso de la tierra y la industria, entre otras. 

• La gestión de suelos agrícolas representó el 68 % de las emisiones de óxido nitroso globales en 2023, según Statista. El gas se produce cuando se utilizan ciertos fertilizantes, así como cuando se quema materia orgánica de la agricultura. Los incendios forestales y de pastizales también emiten el gas. 
• Los procesos, incluidos actividades industriales como la producción de ácido nítrico, la fabricación de semiconductores y el uso de compuestos a base de nitrógeno en plásticos, son en conjunto el segundo mayor emisor, representando el 11 % del total.
• La industria energética es el tercer mayor emisor de óxido nitroso, con un 5 % del total según Statista, con una cantidad variable de N₂O emitida dependiendo del tipo de combustible y la combustión.

Gases fluorados 

Los gases fluorados, en general, son los gases de efecto invernadero más potentes y duraderos. Es más, se producen casi en su totalidad a partir de actividades humanas y tienen muy pocas fuentes naturales. Los cuatro tipos principales de gases fluorados son los hidrofluorocarbonos (HFC), el hexafluoruro de azufre (SF6), los perfluorocarbonos (PFC) y el trifluoruro de nitrógeno (NF₃). Algunos de estos GEI pueden durar miles de años y en muchos casos solo se eliminan de la atmósfera de la Tierra cuando son destruidos por la luz solar en los niveles superiores. Debido a su larga vida útil, se mezclan bien en la atmósfera y sus niveles son similares en todo el mundo.
 

Principal fuente de emisiones de gases fluorados 

Los gases fluorados se emiten a la atmósfera principalmente a través de su uso como refrigerantes, así como en procesos industriales como la fabricación de aluminio y semiconductores. 

• La sustitución de sustancias que agotan el ozono es una fuente importante de emisiones de gases de efecto invernadero fluorados, con hidrofluorocarbonos utilizados para una variedad de propósitos, incluidos disolventes, retardantes de fuego, propelentes de aerosol y refrigerantes. Estos últimos representan la mayor parte de las emisiones, como las de los unidades de aire acondicionado. Estos gases fueron desarrollados para reemplazar los clorofluorocarbonos (CFC) y los hidroclorofluorocarbonos (HCFC), que se descubrió que estaban creando un agujero en la capa de ozono. 
• La industria también es un gran emisor de gases fluorados, con perfluorocarbonos liberados como un subproducto de la producción de aluminio. También se utilizan en la fabricación de semiconductores. 
• La transmisión y distribución de electricidad también emite gases de efecto invernadero fluorados, con hexafluoruro de azufre empleado como gas aislante en equipos eléctricos, como interruptores automáticos. El SF₆ es el gas de efecto invernadero más potente que el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático ha evaluado, con un Potencial de Calentamiento Global (PCG) de 23,500, en comparación con la línea base de 1 para el dióxido de carbono.

Principales consecuencias de los GEI 

A menudo se hace referencia a la Tierra como el planeta “Ricitos de Oro”, un concepto utilizado en el ámbito científico para referirse a aquellos planetas que no son ni demasiado calientes ni demasiado fríos, sino que más bien mantienen una temperatura que permite que la vida prospere. Si no fuera por el efecto invernadero de los gases que atrapan el calor en la atmósfera, el planeta sería demasiado frío para sustentar la vida. Los gases de efecto invernadero son, pues, una parte esencial de la atmósfera.

Sin embargo, el equilibrio de la Tierra se ha visto alterado durante el último siglo, como consecuencia del incremento de los gases de efecto invernadero, principalmente debido a actividades humanas como la quema de combustibles fósiles. Esto ha liberado cada vez más dióxido de carbono y otros GEI a la atmósfera, aumentando así el efecto invernadero y atrapando más calor cerca de la superficie de la Tierra.

El resultado de esto es un aumento de las temperaturas, lo que provoca el cambio climático. El consenso entre los científicos es que estos cambios están provocando fenómenos climáticos más extremos, como veranos más calurosos, mayores precipitaciones, derretimiento de los casquetes polares, aumento del nivel del mar y temperaturas oceánicas más elevadas. 

Emisiones y tendencias de gases de efecto invernadero en España

Según un informe publicado en noviembre de 2023 por la Organización Meteorológica Mundial, la abundancia de GEI en la atmósfera alcanzó un nuevo récord en 2022, y la tendencia ascendente parece que continuará, a pesar de los esfuerzos de los gobiernos y los organismos internacionales para reducir las emisiones. El informe concluyó que las concentraciones medias mundiales de CO₂ eran un 50 % superiores a los niveles de la era preindustrial en 2022 y siguieron creciendo en 2023. También las concentraciones de metano y óxido nitroso aumentaron.

Pero un informe del Ministerio para la Transición Ecológica y el Reto Demográfico estima un descenso en las emisiones de GEI en España de 18,5 millones de toneladas de CO₂ entre 2022 y 2023, un 6,3 %. Según el Ministerio, este descenso se debe a una caída en las emisiones del sector energético, gracias fundamentalmente a que la participación de la producción renovable en el mix nacional ha sido mayoritaria por primera vez en la historia, con una cuota del 50,4 % sobre el total.

La generación a partir de combustibles fósiles descendió en 2023 respecto al año anterior, según el ministerio, con una caída, por ejemplo, del 50% en la generación de electricidad por carbón. También se estiman reducciones en las emisiones de las industrias manufactureras y de construcción en España, y una caída de 0,7% de 2022 a 2023 del sector del transporte. 

En su informe, el Ministerio también reporta que el año 2023 estuvo marcado por un crecimiento de la economía española, con un incremento del PIB de 2.5% respecto al del año 2022. Más actividad, sin embargo, no produjo más emisiones de GEI, indicando que el desacoplamiento entre el crecimiento económico y las emisiones continúa.