La capa de ozono es una zona en la atmósfera terrestre que cumple un rol fundamental en la salud de los seres humanos, protegiéndonos de enfermedades graves generadas por la radiación solar. Sin embargo, la capa de ozono también ha sido objeto de preocupación internacional ya que a finales del siglo pasado los científicos mostraron que se estaba reduciendo. Pero, ¿qué es exactamente la capa de ozono y de qué enfermedades nos protege? ¿Qué causó que se reduzca? ¿Hemos logrado evitar que siga decreciendo? A continuación, te lo explicamos.
Resumen
- La capa de ozono es una zona en la estratósfera de la Tierra, donde la concentración de ozono es mayor que en otras partes de la atmósfera.
- La capa de ozono nos protege de la radiación ultravioleta del Sol, que es causante de enfermedades como el cáncer o las cataratas.
- El uso de emisiones de gases como los CFCs ha deteriorado la capa de ozono. Actualmente solo emitimos el 1.6% de lo que emitíamos en 1986.
- Debido al esfuerzo internacional para suspender la producción y emisiones de estos gases, la capa de ozono se está recuperando lentamente.
- Sin embargo, estudios han encontrado que en el este de China han vuelto a aparecer emisiones de estos gases, impactando la recuperación de la capa de ozono.
¿Qué es la capa de ozono?
Observemos la siguiente imagen. Esta imagen muestra la posición de la capa de ozono en la atmósfera de la Tierra. La atmósfera de la Tierra se divide en cinco capas. Para nuestro tema, las más importantes son la troposfera (ver el gráfico abajo), que parte desde el suelo hasta los 12 kilómetros de alto y la estratósfera, que va desde los 12 kilómetros hasta los 50 kilómetros de altitud. La capa de ozono se encuentra en la estratósfera.
Sin embargo, esta imagen también nos puede confundir: nos puede hacer creer que la capa de ozono es una especie de esfera uniforme que rodea la Tierra. En realidad, la capa de ozono no es una agrupación uniforme de gas sobre el planeta. Veamos más detalladamente en qué consiste esto que llamamos capa de ozono.
Lo primero que debemos saber es de qué está hecha. Como su nombre lo dice, está compuesta por ozono (O3). ¿Qué es el ozono? Es una molécula compuesta por tres átomos de oxígeno. Cabe resaltar que el oxígeno que nosotros necesitamos para vivir es otra molécula: una molécula compuesta por dos átomos de oxígeno (O2).
Ahora, nuestra atmósfera está compuesta por distintos tipos de gases. Aproximadamente, está compuesta en un 78% por moléculas de nitrógeno (N2) y en un 21% por oxígeno (O2). Luego, un 0.91% restante está compuesto por Argón y lo que queda por diversos gases, entre ellos, el ozono.
En ese sentido, la concentración de ozono en nuestra atmósfera es muy pequeña. De hecho, como afirma la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de los Estados Unidos, en la zona de la capa de ozono la concentración de este gas es solo de tres moléculas por cada 10 millones de moléculas de aire (conjunto de otros gases que componen nuestra atmósfera). Sin embargo, estas pocas moléculas de ozono cumplen una función fundamental para la vida, como veremos en la siguiente sección.
Lo segundo que debemos saber es que el ozono no se encuentra solo en una posición específica de la atmósfera, sino que su concentración varía dependiendo de la altura en la que nos encontremos. Veamos el siguiente gráfico del proyecto Our world in Data, desarrollado por investigadores de la Universidad de Oxford.
El gráfico muestra la concentración de ozono dependiendo de la altitud. En la troposfera los niveles de ozono son muy bajos. Sin embargo, cerca al suelo estos niveles son un poco mayores. Este ozono presente cerca al suelo puede ser considerado un contaminante. ¿Por qué? Porque el ozono es dañino para la salud humana al ser respirado, especialmente para los niños, ancianos y las personas con problemas respiratorios.
A partir de los 10 kilómetros sobre el suelo, hasta los 35 o 50 kilómetros (dependiendo de la posición de la Tierra), el ozono se encuentra en altas concentraciones. Según la Enciclopedia Británica, el 90% del ozono se encuentra en esta sección de la atmósfera, a la cual llamamos estratosfera. A esta alta concentración de ozono la llamamos “capa de ozono”. Sin embargo, recordemos que, en realidad, la cantidad de moléculas de ozono en comparación con otras moléculas de aire es mínima.
Lo tercero que debemos saber es cómo se forma el ozono en la Tierra. Cuando cierto tipo de energía ultravioleta proveniente del Sol cae sobre las moléculas de oxígeno (O2), las separa en dos átomos de oxígeno. Recordemos que una molécula de oxígeno (lo que necesitamos para respirar) está compuesta por dos átomos. Lo que hace este tipo especial de luz solar es interactuar con esta molécula y la separa en dos átomos simples de oxígeno. Luego, estos átomos de oxígeno simples se agrupan con otras moléculas de oxígeno (O2) y forman el ozono (O3). Por último, el ozono también se puede formar en la tropósfera cuando ciertos gases provenientes de la actividad humana interactúan con el oxígeno.
¿Para qué sirve la capa de ozono?
Antes de entender para qué sirve la capa de ozono, es necesario saber que el Sol irradia energía ultravioleta. La energía ultravioleta es una forma de radiación electromagnética. Esto suena complicado, pero la luz también es una forma de radiación electromagnética. De hecho, podríamos entender a la radiación ultravioleta como una forma de luz que los seres humanos no podemos ver. Sin embargo, algunos insectos sí pueden verla.
Veamos el gráfico de arriba. La radiación electromagnética tiene distintas longitudes de onda. Nosotros podemos ver una pequeña fracción de radiación electromagnética que nuestro sistema perceptual interpreta como los colores clásicos. Sin embargo, dependiendo de la longitud de onda, tenemos distintos tipos de radiación: las microondas, las ondas de radio, los rayos x y también los rayos ultravioleta. La longitud de onda que corresponde a la radiación ultravioleta va desde los 10 nanómetros (nm) a los 400 nm.
Protegernos de la radiación ultravioleta es importante, pues esta pueda causar problemas de salud como el cáncer. Ahora, la radiación ultravioleta puede ser dividida en distintos tipos dependiendo, nuevamente, de su longitud de onda. Existen varios tipos de radiación ultravioleta (UV). Sin embargo, los que más nos incumben son los tipos A, B y C. La radiación ultravioleta A (UVA) tiene una longitud de onda de 315 nm a 400. La de tipo B (UVB) de 280 a 315. Y, por último, la de tipo C (UVC) de 100 a 280.
(Imagen: NASA)
La capa de ozono refleja la radiación ultravioleta que va desde los 315 a 280 nm. En la imagen anterior podemos ver cómo la capa de ozono filtra la radiación ultravioleta. Ella bloquea por completo los rayos UVC, casi todos los UVB (entre el 97 y 99%) y una parte de los UVA.
Cabe resaltar que la exposición a los rayos UV es dañina para la salud. Sin embargo, los riesgos varían dependiendo del tipo de radiación UV a la que nos exponemos. La más peligrosa es la UVC, que por suerte es filtrada por completo por la capa de ozono. Por otro lado, la siguiente más peligrosa es la UVB, que está asociada fuertemente a casos de cáncer a la piel, al envejecimiento de la piel y el bronceado retardado. Por último, los rayos UVA son menos peligrosos. Están relacionados al bronceado y también contribuyen al envejecimiento de la piel. Asimismo, también se ha asociado al desarrollo de cáncer a la piel, pero en una medida menor que los rayos UVB.
Pero, ¿cómo filtra la capa de ozono estos rayos? Según la NASA, el ozono reacciona a la energía ultravioleta y se divide en una molécula de oxígeno (O2) y un átomo simple de oxígeno. Esta reacción convierte la radiación ultravioleta en calor y, de esta manera, el ozono evita que los rayos UV ingresen a las zonas más bajas de la atmósfera. Luego, los átomos simples de oxígeno que quedaron en la atmósfera se vuelven a unir con moléculas de oxígeno (O2) y se convierten nuevamente en ozono.
¿Por qué la capa de ozono ha sido afectada?
Como afirma la Enciclopedia Británica, las actividades humanas afectaron la capa de ozono. Esto fue confirmado por estudios como el de Michael B. McElroy y Ross J. Salawitch, profesores del Departamento de Ciencias Planetarias y de la Tierra de la Universidad de Harvard. La actividad humana produjo un agotamiento progresivo del ozono en la estratósfera que se empezó a observar desde 1970. Este agotamiento fue aumentando con el paso de los años hasta producir lo que los científicos llaman agujeros en la capa de ozono; es decir, lugares en los que la concentración de ozono está reducida. ¿Dónde podemos encontrar agujeros en nuestra capa de ozono?
Actualmente, tenemos uno de estos agujeros en el continente antártico. ¿Por qué en este lugar? Lamentablemente, las condiciones climáticas de esta región contribuyen a las reacciones químicas que descomponen el ozono. De hecho, no solo la Antártida (Polo Sur) experimenta un agotamiento mayor del ozono, sino también el Ártico (Polo Norte). Sin embargo, el problema es mayor en la primera. ¿Cómo sabemos que ha sucedido esto?
(La parte azul en la imagen muestra el agujero en la capa de ozono ubicado en la Antártida o continente artártico. Fuente: NASA)
Diversas mediciones de la concentración de ozono desde satélites, aeronaves y sensores desde la Tierra indican que el ozono en la atmósfera se redujo aproximadamente en un 5% entre la década de 1970 y mediados de 1990. Asimismo, otras mediciones han arrojado que con la reducción del ozono en la atmósfera también se dio, a la par, un incremento de la radiación ultravioleta en la superficie de la Tierra. Pero ¿por qué se dio este agotamiento del ozono?
Los científicos lograron relacionar la reducción del ozono con el aumento de ciertos químicos en la atmósfera. Estas sustancias son gases que contienen cloro y bromo, los cuales tienen el potencial de descomponer el ozono en la atmósfera. Como explica Our World in Data, existen distintas sustancias que afectan de esta manera a la capa de ozono. En este grupo tenemos a los famosos CFCs (clorofluorocarbonos), que fueron usados para fabricar refrigerantes, aislantes y propelentes de aerosoles, y también otros gases como el cloruro de metilo, los halógenos y el bromuro.
Diversos estudios han relacionado esta reducción con el incremento de sustancias como los CFCs. Esto es un problema ambiental grave porque el agotamiento del ozono incrementa la cantidad de radiación ultravioleta que llega a la superficie de la Tierra. ¿Por qué esto es un problema? Porque la radiación UV está relacionada, no solo con el incremento de las tasas de cáncer de piel, sino también con otras enfermedades como las cataratas. Además, está relacionada también con el daño genético al sistema inmunitario.
Por ello, la comunidad internacional ha hecho un gran esfuerzo por reducir el consumo y la producción de estos gases. Pero, ¿cuál es la situación actual de nuestra capa de ozono?
¿Se está recuperando la capa de ozono?
En los últimos años, hemos experimentado una recuperación de la capa de ozono. Como explica la Enciclopedia Británica, el reconocimiento de los peligros del cloro y bromo en la atmósfera produjo un esfuerzo internacional para restringir la producción de CFCs y otros químicos que afectan negativamente esta capa.
En 1985 se firmó el Convenio de Viena por 28 países. Dentro de este Convenio se encontraba el Protocolo de Montreal ―que fue firmado por 27 países en 1987. Este tiene la finalidad de reducir la producción y el consumo mundial de numerosas sustancias que afectan a la capa de ozono. En él se estableció que se debía reducir al 50% el consumo global de CFCs para 1998.
Posteriormente, se hicieron enmiendas para reforzar estas medidas. De esta manera, para el 2005, los países firmantes redujeron su consumo de estos químicos en un 90 a 95%, como lo muestra el siguiente gráfico de Our World in Data. Actualmente, todos los miembros de las Naciones Unidas han ratificado este protocolo.
En el gráfico anterior, podemos ver cómo el consumo de químicos que afecta al ozono ha ido cayendo desde la firma del Protocolo. Ahora, consumimos solo el 1.6% de lo que consumíamos en 1986. Gracias a ello, los científicos no solo observaron un incremento en la concentración del ozono desde el 2000, sino que también observaron que el agujero de la capa de ozono sobre la Antártida ha ido decreciendo. Sin embargo, este proceso de recuperación de la capa de ozono se está dando lentamente (como podemos ver en el gráfico de abajo) y se espera que recién para mediados de este siglo los valores vuelvan a los de la década del 60.
Nuevas emisiones de CFC
Lamentablemente, en los últimos años, se detectó que la velocidad a la que las emisiones de CFC-11 (un tipo común de CFC usado como refrigerante) decrecían se había reducido en un 50%. ¿Por qué ha sucedido esto?
Primero, debemos saber que, a pesar de que los países han reducido drásticamente el consumo y producción de CFCs, muchos productos hechos en décadas anteriores aún emiten este tipo de químicos. En otras palabras, estos productos antiguos, incluso después de su producción, siguen emitiendo CFCs al ambiente. De esta manera, se pensaba que, a medida que pasaran los años, las emisiones de estos productos decrecerían pues se esperaba que desaparecieran progresivamente.
Sin embargo, en el 2018, un conjunto de investigadores detectó que este decrecimiento de las emisiones se estaba dando más lento de lo esperado a partir del 2012. Así lo señalaron en un estudio publicado en la revista especializada Nature. Ellos encontraron evidencia que sugería de manera fuerte que esto se debía a un incremento en las emisiones de CFC-11. Además, encontraron que este incremento de emisiones provenía del este de Asia. Por último, el equipo encontró evidencia de que que este incremento parecía deberse a una nueva fuente de producción de CFCs y no a productos antiguos que aún están liberando químicos al ambiente.
A raíz de ello, la ONG Environmental Investigation Agency realizó una investigación en China y encontró que la mayoría de empresas que contactaron usaban CFC-11 en la mayoría de los aislamientos de poliuretano que producían. Posteriormente, el 23 de mayo de este año (2019), otro estudio también publicado en Nature y coescrito por más de 30 científicos mostró que este incremento se estaba dando, en efecto, al este de China.
Ante esta evidencia, el gobierno chino ha empezado a tomar medidas drásticas contra las empresas que usan este tipo de químicos. Por ejemplo, en noviembre del 2018 varios sospechosos fueron arrestados en posesión de CFCs.
