Los óxidos de azufre (SO₂) y los óxidos de nitrógeno (NOx) son los principales compuestos precursores de lluvia ácida, sin embargo, en este fenómeno participan otros compuestos de cloro, amoniaco y compuestos orgánicos volátiles (COV), entre otros. Estos compuestos son oxidados para convertirse en formas más reactivas con el agua (siendo hidrolizados), produciéndose así, ácidos fuertes como el ácido sulfúrico y el ácido nítrico.

FUENTES GENERADORAS

Las sustancias precursoras de la lluvia ácida, se producen principalmente a partir de la quema de combustibles, principalmente en refinerías de petróleos, en centrales térmicas, en industrias que emplean hornos, en industrias de minerales, de compuestos de cloro, en la fabricación o producción orgánica de amoniaco y en la producción o almacenamiento de los compuestos orgánicos volátiles (COV) (Ver Figura 1). Los óxidos de nitrógeno, son producidos mayormente a través de la reacción a altas temperaturas del nitrógeno atmosférico. La actividad microbiana del suelo se constituye también como una fuente generadora importante de óxidos de nitrógeno, participando a través del tratamiento y disposición de residuos, los cuales contribuyen en menor cuantía pero sin dejar de ser importantes, ya que se produce óxido nitroso (N₂O) y se emite óxido nítrico (NO). Otras fuentes están representadas, por descargas eléctricas o por introducción en la tropósfera de óxidos de nitrógeno provenientes de la estratosfera.

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PRINCIPALES CONTAMINANTES PRECURSORES DE LLUVIA ÁCIDA

Óxidos de Azufre

Al quemar los combustibles fósiles que contienen azufre (como el carbón y los derivados del petróleo) se producen los óxidos de azufre.

En el carbón, el azufre puede presentarse de diversas formas (pirolítico,  inorgánico, u orgánico) que en el proceso de combustión produce dióxido y trióxido de azufre, SO₂ y SO₃, respectivamente. Prácticamente todo el SO₃ queda retenido en las cenizas de carácter  alcalino pues reacciona con ellas. El SO₂, menos reactivo sale con los gases de combustión.

En el petróleo y sus derivados (sobretodo los más pesados: fuel oil, gasóleo y diesel) el azufre es de tipo orgánico, y al producirse menor cantidad de cenizas y no tener un carácter especialmente alcalino, retienen muy poco los óxidos de azufre que se producen en la combustión. El dióxido de azufre tiende a oxidarse a trióxido de azufre o ácido sulfúrico y a sus sales mediante procesos fotoquímicos o catalíticos en la atmósfera. Este ácido se solubiliza en el agua de las nubes, acidificando las lluvias, la nieve y niebla.

El dióxido de azufre en el ambiente está asociado con enfermedades como el asma y la bronquitis crónica y su acción podría potenciarse con humos, ozono (O₃), dióxido de nitrógeno (NO₂), material partículado, polen y otros agentes bronconstrictores. El ejercicio físico aumenta el efecto bronconstrictor de este gas, ya que al aumentar la ventilación aumenta el SO₂ inhalado, siendo suficientes concentraciones de 0,25 a 0,5 ppm para causar estos problemas. 

Exposiciones en grandes periodos de SO₂ y partículas causan enfermedades respiratorias y agrava enfermedades del corazón ya existentes.

Óxidos de Nitrógeno

De los seis óxidos de nitrógeno, el óxido nítrico (NO) y el dióxido de nitrógeno (NO₂) son importantes contaminantes del aire. Proceden del nitrógeno del aire (compuesto de un 79% de nitrógeno en forma de N₂ y en un 21% de oxígeno en forma de O₂) que debido a las altas temperaturas de la combustión se descompone y oxida dando lugar a la formación de varias especies químicas de oxígeno y nitrógeno identificadas genéricamente como NOx. El NO es el que está presente en mayor medida en las emisiones, pero en presencia del oxígeno atmosférico se transforma rápidamente a NO₂. Por este motivo se toma como estándar para efectos de cálculos (ej. modelación) y mediciones (calidad del aire) de los NOx como si todo estuviera en forma de NO₂.

La formación de óxidos de nitrógeno no tiene que ver estrictamente con la combustión sino con la temperatura. Combustiones a las que se identifica habitualmente como limpias, son altamente productoras de NOx. Un ejemplo sería la combustión de Gas Licuado de Petróleo (GLP) en calderas y calefacciones domésticas, o la misma explosión de un motor de automóvil, donde, además de que la combustión no es completa, se alcanzan altas temperaturas y por ende se producen también NOx.

Al igual que los SOx, los NOx tienen carácter ácido y pueden acabar por formar ácido nítrico HNO₃ (los NOx tienen un tiempo de vida de aproximadamente un día con respecto a la conversión a ácido nítrico), el cual se puede solubilizar en el agua dando lugar a deposiciones ácidas. Durante las tormentas eléctricas, parte del nitrógeno atmosférico es oxidado a pentóxido de nitrógeno N₂O₅, el cual se une con el agua para dar ácido nítrico que igualmente es transportado por la lluvia a la tierra.

El dióxido de nitrógeno absorbe la luz visible y a una concentración de 0,25 ppm causará apreciable reducción de la visibilidad. En un periodo de 10 a 12 días con una concentración de 0,5 ppm ha detenido el crecimiento de las plantas tales como el fríjol y el tomate.

Los NOx son además bastante oxidantes, lo que les confiere una particular agresividad en su acción sobre los ecosistemas y los seres vivos. Los niveles de NO por encima de 282 mg/m³  (150 ppm) pueden ser letales, mientras que las concentraciones dentro del rango de 94-282 mg/m³ (50-150 ppm) pueden producir enfermedades crónicas pulmonares.

El nitrato (formado por la disolución de los NOx en el agua) está presente, generalmente, en cantidades muy pequeñas (trazas) en aguas superficiales; pero puede alcanzar niveles altos en las aguas lluvias estancadas que puedan "arrastrar" contaminantes emitidos en centros urbanos. Cantidades excesivas de nitrato contribuyen con el mal conocido como ¿metahemoglobinemia infantil¿; un límite de 10 mg/lt de nitrógeno de nitratos se ha impuesto como límite en aguas potables para prevenir dicho mal.

Material Partículado

Los resultados a que han llegado diversos estudios apuntan al papel que determinadas bases contrarrestan los efectos de la lluvia ácida neutralizando los contaminantes precursores de lluvia ácida. La gran atención prestada a la reducción de los contaminantes ácidos ha contribuido a la disminución de estas bases. La mayoría de las bases en la atmósfera acostumbran encontrarse en las partículas suspendidas o polvo atmosférico. Estas partículas de polvo son ricas en carbonato de calcio y de magnesio, minerales que actúan como bases cuando se disuelven en el agua. Las principales fuentes de estas bases son: la combustión de combustibles fósiles, las actividades industriales (producción de cemento), la minería, los incendios forestales, la erosión, entre otras. Esta puede ser una de las principales causas por las cuales, a pesar de un control más riguroso de la contaminación los niveles de acidez en la lluvia siguen siendo tan altos en algunas regiones de Europa y Norteamérica.

Los aerosoles del ácido sulfúrico y otros sulfatos constituyen del 5 al 20 por ciento de partículas en suspensión en el aire urbano, contribuyendo significativamente a la reducción de la visibilidad. Las investigaciones indican que mucha de la neblina atmosférica se debe a la formación de varios aerosoles resultantes de las reacciones fotoquímicas entre el SO₂, el material partículado, los óxidos de nitrógeno y los hidrocarburos presentes en la atmósfera. Las mediciones indican que una importante fracción del sulfato presente en el aire urbano tiene un tamaño efectivo de menos de 2 micras (mm), con el pico de distribución del tamaño alrededor de 0,2 a 0,9 mm. Como la longitud de onda del rango visible del espectro electromagnético, varía aproximadamente de 0,4 a 0,8 mm.

MEDIDAS DE REDUCCIÓN DE EMISIONES PRECURSORAS DE LLUVIA ÁCIDA

Los procesos de combustión son las principales fuentes generadoras de precursores de lluvia ácida. Estos procesos son utilizados en diferentes actividades económicas que generan diversidad de gases emitidos a la atmósfera y cuyas características dependen, del tipo de combustible, de la tecnología empleada y de las características en que se realiza la combustión (temperatura de combustión, relación aire-combustible, entre otras). Las fuentes generadoras de lluvia ácida, han demostrado por lo tanto, que la mejor forma de controlar el problema, es a través de la reducción en la fuente de las sustancias emitidas.

Entre las medidas para la reducción de las emisiones, se encuentran el uso de combustibles alternativos como la energía nuclear, hidroeléctrica, el viento, la energía geotermal, la energía solar, el gas natural, el uso de baterías y el uso de células fotovoltaicas, entre otros. En Colombia, la energía hidroeléctrica representa una fuente importante de generación de energía, a diferencia de países como Estados Unidos que utilizan el carbón como una de las principales formas de energía, generando mayores cantidades de emisiones de óxidos de azufre.

Las emisiones de precursores de lluvia ácida en Colombia y en los distintos países, han demostrado una mayor incidencia de los óxidos de azufre que de nitrógeno. Con respecto a las fuentes emisoras del país, existe una mayor influencia de contaminantes por fuentes fijas que por fuentes móviles, siendo estas últimas, las mayores generadoras de óxidos de nitrógeno, y las fuentes fijas, (los procesos industriales) los mayores productores de partículas (El Medio Ambiente en Colombia-IDEAM, 2002).

La reducción en el uso de combustibles fósiles con altos contenidos de azufre y la utilización de tecnologías que excluyan altas temperaturas de combustión, principalmente en los vehículos de transporte, se constituyen en alternativas importantes para la reducción en la fuente de emisiones de óxidos de azufre y nitrógeno.

En Colombia, la disminución de contaminantes en fuentes fijas, está generalmente enfocada en el desarrollo de programas que incentivan la utilización de tecnologías y combustibles alternativos, que traen consigo, beneficios a largo plazo para las industrias. En cuanto a las fuentes móviles, se han promovido proyectos a nivel nacional, para incrementar la utilización de gas natural vehicular, el cual permite una reducción importante de emisiones de óxidos de azufre, aunque todavía los sistemas utilizados no representan una reducción importante de óxidos de nitrógeno. Por otro lado, se vienen modernizando las refinerías de ECOPETROL, las cuales permiten una reducción aún mayor del azufre orgánico en la gasolina y por lo tanto, en la atmósfera. Al mismo tiempo, se está haciendo notable el uso masivo de alcohol carburante, que es mezclado con gasolina, siendo el combustible vehicular más utilizado.

La participación activa de la población en estos procesos, cumple un papel importante en la reducción de las emisiones de óxidos de azufre y de nitrógeno. De esta manera, se recomienda el uso de transporte público o cualquier otro tipo de transporte alternativo que no necesitan la quema de combustibles, como por ejemplo el uso de la bicicleta, el caminar, la compra de vehículos con bajas emisiones (Low emission vehicles, LEV) o eléctricos, además del adecuado y continuo mantenimiento de los mismos, y por último, el estar bien informado acerca de avances y soluciones del problema.