Antes de la geoingeniería para mitigar el cambio climático, los investigadores deben considerar algo de química básica

Algunos científicos han propuesto soluciones a nivel planetario para abordar el cambio climático, como la geoingeniería que utiliza compuestos de azufre para crear filtros solares en la atmósfera superior. Una nueva investigación sugiere que hay una gran cantidad de química que comprender antes de continuar. Crédito: Francisco Lab

Es una idea tentadora: con el cambio climático difícil de manejar y las naciones que no están dispuestas a tomar medidas decisivas, ¿qué pasaría si pudiéramos mitigar sus efectos creando una especie de dosel químico: una capa de ácido sulfúrico en la atmósfera superior que podría reflejar la luz solar de la radiación y enfriar la tierra?


Según un nuevo estudio en Revista de la Sociedad Química Estadounidense, una colaboración entre científicos de la Universidad de Pensilvania y dos grupos en España, Clima En la estratosfera representa un desafío para la generación de ácido sulfúrico, lo que hace que su producción sea menos eficiente de lo esperado. Por lo tanto, un trabajo más básico para explorar química Sobre cómo reaccionan el ácido sulfúrico y sus componentes atmósfera superior necesarios para avanzar con confianza con una estrategia de ingeniería geoclimática, dicen los investigadores.

«Estos conocimientos fundamentales destacan la importancia de comprender la fotoquímica involucrada en la geoingeniería», dice Joseph S. Francisco, químico atmosférico de la Facultad de Artes y Ciencias de la Universidad de Pensilvania y coautor del estudio. «Esto es muy importante y es algo que se ha pasado por alto».

El uso de ácido sulfúrico para diluir los rayos del sol como una forma de bloquear los rayos del sol. Cambio climático Los efectos se basan en un fenómeno natural: cuando los volcanes entran en erupción, el azufre que emiten crea nubes de enfriamiento localizadas, o incluso de gran alcance, que filtran el sol. Pero esas nubes aparecen en la troposfera, que va desde la superficie de la Tierra hasta unos 10 kilómetros. La geoingeniería con ácido sulfúrico ocurrirá mucho más arriba, en la estratosfera, de unos 10 a 20 kilómetros sobre el planeta.

Las condiciones cambian al aumentar la altitud. En particular, el aire se vuelve más seco y la energía de los rayos del sol se vuelve más fuerte. En el nuevo trabajo, Francisco, Tarek Trabelsi y colegas del Instituto Español de Química Física Rocasolano y de la Universidad de Valencia, participaron en la exploración de cómo estas variables afectan la interacción química Involucrado en la fabricación de ácido sulfúrico.

La entrada principal es dióxido de azufre (Y por lo tanto2), que reacciona con radicales hidroxilo (OH), un tipo de «detergente» en la atmósfera, para formar HOSO2HOSO2 Reacciona con el oxígeno para formar trióxido de azufre (SO.).3), que luego reacciona con el vapor de agua para formar ácido sulfúrico. Los aerosoles formados a partir de ácido sulfúrico tienen la capacidad de reflejar la luz solar.

Estas reacciones están bien caracterizadas. Juntos, son responsables de crear agrio Lluvia en la troposfera. Pero si esta química funcionará o no en la estratosfera y logrará la misma eficiencia.

Para averiguarlo, usa el equipo Química cuánticaUn enfoque que tiene en cuenta la Tierra, la transición y los estados excitados de átomos y moléculas, para considerar cómo HOSO2 y luego3 Se comportará en condiciones estratosféricas de mucha luz y baja humedad. Aunque los enfoques de geoingeniería tienen en cuenta la capacidad de estas dos partículas para reflejar la luz solar, los investigadores encontraron que en HOSO2 Producida en la estratosfera, la radiación solar hace que la molécula se fotodegrade rápidamente, desintegrando principalmente en sus componentes, incluido el dióxido de azufre, que es dañino para los humanos en altas concentraciones.

قبل الهندسة الجيولوجية ، بعض الكيمياء الأساسية

«Una de las implicaciones de este descubrimiento es que, si pones dióxido de azufre allí, simplemente se reciclará», dice Francisco. «Así que abre la puerta a si tenemos un conocimiento completo de la química atmosférica del azufre en la estratosfera».

HOSO. Se negó2 También afectaría la eficiencia de la producción ácido sulfúricoLos investigadores señalan que probablemente reduce la eficacia de la capota química.

En contraste, los investigadores encontraron que SO3 Los niveles se mantuvieron bastante estables en condiciones estratosféricas. «Sabemos que interactúa con el agua, pero no sabemos mucho sobre cómo reacciona», dice Francisco. ¿Encontrará la atmósfera una manera de deshacerse de SO3 ¿O se reunirá en un lugar y comenzará una nueva química en otro lugar? «

De hecho, señalan los investigadores, es importante comprender qué otras interacciones pueden tener estas moléculas en la estratosfera. Este trabajo incluye una nota de advertencia: Si es así3 La química es diferente, entonces, ¿cómo interactúa con la otra química que tiene lugar actualmente en la estratosfera? «Necesitamos considerar si hay algún tipo de preocupación química en la que debamos pensar desde el principio».

Los hallazgos también destacan la necesidad de un Plan B si la química atmosférica no funciona como se esperaba. «Plantea una cuestión fundamentalmente importante», dice Francisco. «Si le ponemos dióxido de azufre, ¿podemos sacarlo de la estratosfera?»

El grupo de Francisco está trabajando para continuar aplicando metodologías cuánticas de vanguardia para estudiar cómo la fotoquímica interactúa con los modelos atmosféricos para generar una comprensión más completa de diferentes escenarios de geoingeniería.

«Esta es la primera vez que se toman resultados de la física y la química básicas y se mapean en modelos climáticos para observar el efecto de la atmósfera en 3D», dice Francisco.

Y aunque algunos científicos ya están proponiendo probar un enfoque de geoingeniería utilizando SO2, Francisco y sus colegas enfatizan que los resultados dependen de algún aspecto de la química del azufre que permanece desconocido.

«Esto destaca la necesidad de concienciar a la comunidad de que necesitamos una química más básica antes de que podamos comenzar a comprender el impacto químico completo de este enfoque», dice Francisco.


El mecanismo de decodificación: cómo se forman los ácidos orgánicos en la atmósfera


más información:
Javier Carmona-García et al, Fotoquímica de HOSO2 y SO3 e Implicaciones para la Producción de Ácido Sulfúrico, Revista de la Sociedad Química Estadounidense (2021). DOI: 10.1021 / jacs.1c10153

La frase: Antes de la geoingeniería para mitigar el cambio climático, los investigadores deben considerar algo de química básica (2021, 22 de noviembre). Recuperado el 22 de noviembre de 2021 de https://phys.org/news/2021-11-geoengineering-mitigate-climate- fundamental-chemistry .html

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