Plumas NCC | El calentamiento global: las acertadas predicciones de Arrhenius

Por: Aldo Saavedra (Chile).

El año 1859, en la ciudad sueca de Uppsala nació Svante Arrhenius. En ese tiempo, su padre trabajaba como topógrafo en la universidad de esa ciudad. Cuando tenía 8 años, Arrhenius ingresó a la escuela de la catedral de Uppsala, interesándose por las disciplinas de Fisica y Matematicas. Algunos años más tarde, se incorporó a la Universidad de Estocolmo, donde estudió Física, Química, Geología, Botánica, Latin e Historia.

La conjunción de tales disciplinas científicas le permitió profundizar en los procesos electroquímicos, culminando sus estudios en 1884 con una tesis sobre química de electrolitos en solución. En esa oportunidad, la comisión que evaluó su trabajo manifestó ciertos reparos sobre el argumento de su trabajo, motivo por el cual no fue calificado con la máxima nota.

El hecho sorprendente fue que el argumento de su tesis resultó ser el punto de partida para desarrollar una sólida y novedosa teoría que le permitió recibir el premio Nobel de Química en 1903, galardón otorgado en conjunto con los electroquímicos Wilhelm Ostwald y Jacobus van´t Hoff.

Actualmente, Arrhenius es considerado como el fundador de la Físico-Química, disciplina que estudia procesos y materiales integrando conceptos físicos y químicos.

Su incansable curiosidad lo llevó a interesarse en otros ámbitos tales como la Física cósmica y la Astro química. Sus investigaciones abarcaron los fenómenos atmosféricos, los glaciares e incluso la formulación de una hipótesis sobre el origen extraterrestre de la vida en la Tierra, conocida como la tesis de la “panspermia” la cual supone que gracias a la presencia de esporas presentes en meteoritos y cometas, cuerpos que impactaron en la Tierra, habrían transportado las bases materiales de lo que hoy conocemos como naturaleza viva.

Ecuación de Arrhenius

Seguramente la contribución científica más conocida de Arrhenius es la denominada “ecuación de Arrhenius”, expresión matemática que cuantifica de manera particularmente simple el efecto de la temperatura sobre las velocidades de reacción.

Actualmente, esta ecuación se utiliza ampliamente para describir y calcular la influencia del nivel térmico sobre sistemas líquidos y gaseosos que experimentan una reacción química.

En abril de 1896, Arrhenius publicó el trabajo “On the Influence of Carbonic Acid in the Air upon the Temperature of the Ground” en la revista “Philosophical Magazine and Journal of Science”, donde analizó cuantitativamente el efecto de la concentración del dióxido de carbono (CO2) presente en la atmósfera sobre la temperatura del planeta.

Arrhenius formuló un modelo de equilibrio térmico que consideraba los coeficientes de absorción térmica del dióxido de carbono y del agua, lo que le permitió predecir los cambios de temperatura para diferentes concentraciones de CO2 y H2O presentes en la atmósfera. Realizando extensos cálculos a mano, Arrhenius predijo que si la concentración del CO2 se duplicaba provocaría un aumento de entre 5 y 6 grados centígrados de temperatura.

Además, determinó que una eventual reducción de la concentración del gas carbónico a la mitad provocaría un descenso entre 4 y 5 grados, lo que gatillaría un enfriamiento planetario equivalente al que se produjo durante el período de las glaciaciones. Estas consideraciones le permitieron inferir sobre la extrema fragilidad de nuestros ecosistemas y del planeta mismo.   

Es importante indicar que previamente se habían publicado diversos reportes de investigadores como Joseph Fourier (1768-1830) y Samuel Langley (1834-1906) sobre la capacidad de ciertos gases presentes en la atmósfera, para absorber calor y provocar alzas de temperatura.

En este mismo sentido, el físico John Tyndall (1820-1893) identificó al metano, al vapor de agua y al dióxido de carbono como los gases atmosféricos capaces de bloquear la radiación infrarroja que emite el planeta hacia el espacio exterior, fenómeno que causa el denominado efecto invernadero y el consiguiente incremento térmico.

A fines del siglo XIX no había evidencias claras del efecto antropogénico sobre el cambio climático global. En este sentido, Arrhenius no asoció el uso aún incipiente de los combustibles fósiles como causa sino que al probable efecto de las erupciones volcánicas.

Cuando comenzó la revolución industrial, hace más de 200 años, la atmósfera tenía una concentración de dióxido de carbono cercana a las 250 ppm (partes por millón volumétricas).

Concentración de gases de efecto invernadero

En la actualidad, las emisiones de CO2 provenientes de la combustión de hidrocarburos han elevado la concentración a casi 420 ppm, cifra similar a la que existía en la Tierra hace unos 3 millones de años, cuando la temperatura promedio del planeta era unos 3 a 5° superior al valor actual; condición que habría provocado el derretimiento masivo del manto de hielo en Groenlandia y en la Antártida y alzó el nivel promedio del mar en al menos 10 metros sobre el actual.

El dato preocupante es que las concentraciones de gases de efecto invernadero siguen creciendo a tasas entre 2 a 3 ppm por año, y sus efectos están a la vista: grandes olas de calor, incendios, ciclones y huracanes devastadores, sequía y desertificación crecientes, inundaciones, etc., todos estos acontecimientos están provocando graves problemas económicos a las poblaciones, hambre, migraciones, pérdida de la biodiversidad y deterioro creciente del medio ambiente.

Las estimaciones sobre el impacto térmico asociado al aumento de los gases efecto invernadero, pronostican un incremento entre 2 y 4 grados centígrados para los próximos 50 años.

Las cifras son claras, cada año crece la demanda por energía, se continúa privilegiando el uso de combustibles fósiles y no obstante el crecimiento de las energías renovables, la expansión en las cifras globales de consumo energético es mayor que el aumento en la oferta de energías renovables. ¿Cuál es la única solución? Lograr cero emisiones netas de gases efecto invernadero, como condición previa para detener el aumento de las temperaturas y estabilizar el clima del planeta.

La comunidad científica lo ha dicho en repetidas ocasiones: “esta catástrofe se veía venir”.  Es el momento de recordar entonces a Svante Arrhenius, preclaro científico fallecido en Estocolmo el 2 de octubre del 1927, quien hace casi 130 años predijo el calentamiento global, individualizó las causas y demostró cuantitativamente el advenimiento de esta trágica realidad a la cual se está enfrentando nuestro planeta, y cuya causa primordial está en nuestro comportamiento, muchas veces carente de una adecuada responsabilidad ambiental.

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Aldo Saa­ve­dra es Académico del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Santiago. Doctor en Ingeniería Química, Ingeniero Civil Químico, investigador del Laboratorio de Procesos de Separación por Membranas del Departamento de Ingeniería Química. Su principal línea de investigación es la desalinización y tratamiento de aguas para su empleo en riego agrícola, agua potable y procesos productivos.