El dióxido de azufre ( ortografía recomendada por la IUPAC ) o dióxido de azufre ( inglés tradicional de la Commonwealth ) es el compuesto químico con la fórmula S O 2. Es un gas tóxico responsable del olor a cerillas quemadas . Se libera naturalmente por la actividad volcánica y se produce como subproducto de la extracción de cobre y la quema de combustibles fósiles que contienen azufre . [8] Los alquimistas lo conocían como "espíritu volátil de azufre" desde al menos el siglo XVI. [9]
Los brillos azules de las auroras de la atmósfera superior de Io son causados por el dióxido de azufre volcánico.
El dióxido de azufre se encuentra en la Tierra y existe en concentraciones muy pequeñas en la atmósfera, aproximadamente 15 ppb . [11]
En otros planetas, el dióxido de azufre se puede encontrar en diversas concentraciones, siendo la más importante la atmósfera de Venus , donde es el tercer gas atmosférico más abundante con 150 ppm. Allí, reacciona con el agua para formar nubes de ácido sulfúrico , y es un componente clave del ciclo atmosférico global del azufre del planeta y contribuye al calentamiento global . [12] Se le ha implicado como agente clave en el calentamiento del Marte temprano , con estimaciones de concentraciones en la atmósfera inferior de hasta 100 ppm, [13] aunque sólo existe en cantidades mínimas. Tanto en Venus como en Marte, como en la Tierra, se cree que su fuente principal es volcánica. La atmósfera de Io , un satélite natural de Júpiter , está compuesta en un 90% de dióxido de azufre [14] y se cree que también existen trazas en la atmósfera de Júpiter . El Telescopio Espacial James Webb ha observado la presencia de dióxido de azufre en el exoplaneta WASP-39b , donde se forma mediante fotoquímica en la atmósfera del planeta. [15]
Como hielo, se cree que existe en abundancia en las lunas galileanas , como hielo sublime o escarcha en el hemisferio posterior de Ío , [16] y en la corteza y el manto de Europa , Ganímedes y Calisto , posiblemente también en forma líquida. y reacciona fácilmente con el agua. [17]
Producción
El dióxido de azufre se produce principalmente para la fabricación de ácido sulfúrico (ver proceso de contacto , pero otros procesos son anteriores al menos desde el siglo XVI [9] ). En Estados Unidos , en 1979, se utilizaron de esta manera 23,6 millones de toneladas métricas (26 millones de toneladas cortas estadounidenses) de dióxido de azufre, en comparación con 150.000 toneladas métricas (165.347 toneladas cortas estadounidenses) utilizadas para otros fines. La mayor parte del dióxido de azufre se produce por la combustión de azufre elemental . También se produce algo de dióxido de azufre al tostar pirita y otros minerales de sulfuro en el aire. [18]
Un experimento que muestra la quema de azufre en oxígeno . Se utiliza una cámara de flujo unida a una botella de lavado de gases (llena con una solución de naranja de metilo ). El producto es dióxido de azufre (SO 2 ) con algunas trazas de trióxido de azufre (SO 3 ). El "humo" que sale de la botella de lavado de gas es, de hecho, una niebla de ácido sulfúrico generada en la reacción.
Rutas de combustión
El dióxido de azufre es el producto de la quema de azufre o de la quema de materiales que contienen azufre:
1 ⁄ 8 S 8 + O 2 → SO 2 , ΔH = −297 kJ/mol
Para facilitar la combustión, se rocía azufre licuado (140–150 °C, 284-302 °F) a través de una boquilla atomizadora para generar finas gotas de azufre con una gran superficie. La reacción es exotérmica y la combustión produce temperaturas de 1000 a 1600 °C (1832 a 2912 °F). La importante cantidad de calor producida se recupera mediante la generación de vapor que posteriormente se puede convertir en electricidad. [18]
La combustión de sulfuro de hidrógeno y compuestos orgánicos de azufre se produce de manera similar. Por ejemplo:
Una combinación de estas reacciones es responsable de la mayor fuente de dióxido de azufre: las erupciones volcánicas. Estos eventos pueden liberar millones de toneladas de SO 2 .
2 CaSO 4 + 2 SiO 2 + C → 2 CaSiO 3 + 2 SO 2 + CO 2
Hasta la década de 1970, este proceso producía cantidades comerciales de ácido sulfúrico y cemento en Whitehaven , Inglaterra. Al mezclarse con esquisto o marga y tostarse, el sulfato liberaba gas dióxido de azufre, utilizado en la producción de ácido sulfúrico; la reacción también producía silicato de calcio, precursor en la producción de cemento. [20]
A escala de laboratorio, la acción del ácido sulfúrico concentrado caliente sobre virutas de cobre produce dióxido de azufre.
Cu + 2 H 2 SO 4 → CuSO 4 + SO 2 + 2 H 2 O
El estaño también reacciona con ácido sulfúrico concentrado, pero produce sulfato de estaño (II) que luego puede pirolizarse a 360°C para obtener dióxido de estaño y dióxido de azufre seco.
Sn + H 2 SO 4 → SnSO 4 + H 2
SnSO 4 → SnO 2 + SO 2
De sulfitos
La reacción inversa ocurre tras la acidificación:
H + + H SO−3 → SO 2 + H 2 O
Reacciones
Los sulfitos resultan por la acción de una base acuosa sobre el dióxido de azufre:
El dióxido de azufre es el agente oxidante en el proceso Claus , que se lleva a cabo a gran escala en las refinerías de petróleo . Aquí, el dióxido de azufre se reduce mediante sulfuro de hidrógeno para dar azufre elemental:
Entonces 2 + 2 H 2 S → 3 S + 2 H 2 O
La oxidación secuencial del dióxido de azufre seguida de su hidratación se utiliza en la producción de ácido sulfúrico.
SO 2 + H 2 O + 1 ⁄ 2 O 2 → H 2 SO 4
El dióxido de azufre se disuelve en agua para dar " ácido sulfuroso ", que no se puede aislar y, en cambio, es una solución ácida de iones bisulfito y posiblemente sulfito .
SO 2 + H 2 O ⇌ HSO−3+ H + K a = 1,54 × 10 −2 ; pKa = 1,81 _
Reacciones de laboratorio
El dióxido de azufre es uno de los pocos gases ácidos pero reductores comunes. Se vuelve rosa tornasol húmedo (al ser ácido) y luego blanco (debido a su efecto blanqueador). Puede identificarse burbujeándolo a través de una solución de dicromato , haciendo que la solución pase de naranja a verde (Cr 3+ (aq)). También puede reducir los iones férricos a ferrosos. [21]
El dióxido de azufre puede unirse a iones metálicos como ligando para formar complejos de dióxido de azufre metálico , normalmente cuando el metal de transición se encuentra en estado de oxidación 0 o +1. Se reconocen muchos modos de enlace (geometrías) diferentes, pero en la mayoría de los casos, el ligando es monodentado, unido al metal a través de azufre, que puede ser plano o piramidal η 1 . [8] Como ligando η 1 -SO 2 (planar con enlace S), el dióxido de azufre funciona como una base de Lewis utilizando el par solitario en S. SO 2 funciona como un ácido de Lewis en su estructura η 1 -SO 2 (piramidal con enlace S). ) modo de enlace con metales y en sus aductos 1:1 con bases de Lewis como dimetilacetamida y trimetilamina . Cuando se une a bases de Lewis, los parámetros ácidos del SO 2 son E A = 0,51 y EA = 1,56.
Usos
El uso general y dominante del dióxido de azufre es la producción de ácido sulfúrico . [18]
Precursor del ácido sulfúrico
El dióxido de azufre es un intermediario en la producción de ácido sulfúrico, que se convierte en trióxido de azufre y luego en óleum , que se convierte en ácido sulfúrico. El dióxido de azufre para este propósito se produce cuando el azufre se combina con el oxígeno. El método de convertir dióxido de azufre en ácido sulfúrico se llama proceso de contacto . Para ello se producen anualmente varios millones de toneladas.
conservante de alimentos
El dióxido de azufre se utiliza a veces como conservante para orejones , higos secos y otras frutas secas , debido a sus propiedades antimicrobianas y su capacidad para prevenir la oxidación , [22] y se denomina E 220 [23] cuando se usa de esta manera en Europa. Como conservante mantiene el aspecto colorido del fruto y evita que se pudra . También se añade a las melazas azufradas . El azufre sublimado se enciende y se quema en un espacio cerrado con los frutos. Generalmente esto se hace al aire libre. [24] Las frutas se pueden sulfurar sumergiéndolas en bisulfito de sodio , sulfito de sodio o metabisulfito de sodio . [24]
Elaboración de vino
Los romanos utilizaron por primera vez el dióxido de azufre en la elaboración del vino , cuando descubrieron que quemar velas de azufre dentro de vasijas de vino vacías las mantenía frescas y libres de olor a vinagre. [25]
Sigue siendo un compuesto importante en la elaboración del vino y se mide en partes por millón ( ppm ) en el vino. Está presente incluso en los vinos llamados no sulfurados en concentraciones de hasta 10 mg/l. [26] Sirve como antibiótico y antioxidante , protegiendo el vino del deterioro causado por bacterias y oxidación, un fenómeno que provoca el oscurecimiento del vino y la pérdida de sabores específicos de la variedad. [27] [28] Su acción antimicrobiana también ayuda a minimizar la acidez volátil. Los vinos que contienen dióxido de azufre suelen estar etiquetados con "contiene sulfitos ".
El dióxido de azufre existe en el vino en forma libre y ligada, y las combinaciones se denominan SO 2 total . La unión, por ejemplo al grupo carbonilo del acetaldehído , varía según el vino en cuestión. La forma libre existe en equilibrio entre el SO 2 molecular (como gas disuelto) y el ion bisulfito, que a su vez está en equilibrio con el ion sulfito. Estos equilibrios dependen del pH del vino. Un pH más bajo desplaza el equilibrio hacia el SO 2 molecular (gaseoso) , que es la forma activa, mientras que a un pH más alto se encuentra más SO 2 en las formas inactivas de sulfito y bisulfito. El SO 2 molecular es activo como antimicrobiano y antioxidante, y esta es también la forma que puede percibirse como un olor acre en niveles elevados. Los vinos con concentraciones totales de SO 2 inferiores a 10 ppm no requieren que la etiqueta diga "contiene sulfitos" según las leyes de EE. UU. y la UE. El límite superior de SO 2 total permitido en el vino en Estados Unidos es 350 ppm; en la UE es de 160 ppm para los vinos tintos y de 210 ppm para los vinos blancos y rosados. En concentraciones bajas, el SO 2 es prácticamente indetectable en el vino, pero en concentraciones de SO 2 libre superiores a 50 ppm, el SO 2 se vuelve evidente en el olor y el sabor del vino. [ cita necesaria ]
El SO 2 es también un compuesto muy importante en el saneamiento de bodegas. Las bodegas y el equipo deben mantenerse limpios, y debido a que no se puede usar lejía en una bodega debido al riesgo de contaminación del corcho , [29] comúnmente se usa una mezcla de SO 2 , agua y ácido cítrico para limpiar y desinfectar el equipo. El ozono (O 3 ) se utiliza ahora ampliamente para desinfectar en bodegas debido a su eficacia y porque no afecta al vino ni a la mayoría de los equipos. [30]
Como agente reductor
El dióxido de azufre también es un buen reductor . En presencia de agua, el dióxido de azufre puede decolorar sustancias. En concreto, es un blanqueador reductor útil para papeles y materiales delicados como la ropa. Este efecto blanqueador normalmente no dura mucho. El oxígeno de la atmósfera reoxida los tintes reducidos, restaurando el color. En el tratamiento de aguas residuales municipales, se utiliza dióxido de azufre para tratar las aguas residuales cloradas antes de su liberación. El dióxido de azufre reduce el cloro libre y combinado a cloruro . [31]
El dióxido de azufre es bastante soluble en agua y mediante espectroscopia IR y Raman; el hipotético ácido sulfuroso , H 2 SO 3 , no está presente en ninguna medida. Sin embargo, tales soluciones sí muestran espectros del ion sulfito de hidrógeno, HSO 3 − , por reacción con agua y, de hecho, es el agente reductor real presente:
SO 2 + H 2 O ⇌ HSO 3 − + H +
como fumigante
A principios del siglo XX, el dióxido de azufre se utilizaba en Buenos Aires como fumigante para matar ratas portadoras de la bacteria Yersinia pestis , causante de la peste bubónica. La aplicación fue exitosa y la aplicación de este método se extendió a otras zonas de América del Sur. En Buenos Aires, donde estos aparatos fueron conocidos como Sulfurozador , pero más tarde también en Río de Janeiro, Nueva Orleans y San Francisco, las máquinas de tratamiento de dióxido de azufre salieron a la calle para permitir extensas campañas de desinfección, con resultados efectivos. [32]
Funciones bioquímicas y biomédicas.
El dióxido de azufre o su base conjugada bisulfito se produce biológicamente como intermediario tanto en organismos reductores de sulfato como también en bacterias oxidantes de azufre. Aún no se comprende bien el papel del dióxido de azufre en la biología de los mamíferos. [33] El dióxido de azufre bloquea las señales nerviosas de los receptores de estiramiento pulmonar y suprime el reflejo de inflación de Hering-Breuer .
Se demostró que en los niños con hipertensión arterial pulmonar debido a cardiopatías congénitas el nivel de homocisteína es mayor y el nivel de dióxido de azufre endógeno es menor que en los niños de control normales. Además, estos parámetros bioquímicos se correlacionaron fuertemente con la gravedad de la hipertensión arterial pulmonar. Los autores consideraron que la homocisteína es uno de los marcadores bioquímicos útiles de la gravedad de la enfermedad y el metabolismo del dióxido de azufre es uno de los posibles objetivos terapéuticos en esos pacientes. [35]
También se ha demostrado que el dióxido de azufre endógeno reduce la tasa de proliferación de las células endoteliales del músculo liso en los vasos sanguíneos, al reducir la actividad MAPK y activar la adenilil ciclasa y la proteína quinasa A. [36] La proliferación de células del músculo liso es uno de los mecanismos importantes de remodelación hipertensiva de los vasos sanguíneos y su estenosis , por lo que es un mecanismo patogénico importante en la hipertensión arterial y la aterosclerosis.
El dióxido de azufre endógeno en bajas concentraciones provoca vasodilatación dependiente del endotelio . En concentraciones más altas provoca vasodilatación independiente del endotelio y tiene un efecto inotrópico negativo sobre la función del gasto cardíaco, reduciendo así eficazmente la presión arterial y el consumo de oxígeno del miocardio. Los efectos vasodilatadores y broncodilatadores del dióxido de azufre están mediados por canales de calcio dependientes de ATP y canales de calcio tipo L ("dihidropiridina"). El dióxido de azufre endógeno es también un potente agente antiinflamatorio, antioxidante y citoprotector. Disminuye la presión arterial y retarda la remodelación hipertensiva de los vasos sanguíneos, especialmente el engrosamiento de su íntima. También regula el metabolismo de los lípidos. [37]
El dióxido de azufre endógeno también disminuye el daño miocárdico, causado por la hiperestimulación adrenérgica del isoproterenol , y fortalece la reserva de defensa antioxidante del miocardio. [38]
Como reactivo y disolvente en el laboratorio.
El dióxido de azufre es un disolvente inerte versátil ampliamente utilizado para disolver sales altamente oxidantes. También se utiliza ocasionalmente como fuente del grupo sulfonilo en síntesis orgánica . El tratamiento de las sales de aril diazonio con dióxido de azufre y cloruro cuproso produce el correspondiente cloruro de aril sulfonilo, por ejemplo: [39]
Como resultado de su bajísima basicidad de Lewis , se utiliza a menudo como disolvente/diluyente a baja temperatura para superácidos como el ácido mágico (FSO 3 H/SbF 5 ), lo que permite observar espectroscópicamente especies altamente reactivas como el catión terc -butilo. a baja temperatura (aunque los carbocationes terciarios reaccionan con SO 2 por encima de –30 °C aproximadamente, y se deben utilizar disolventes incluso menos reactivos como SO 2 ClF a estas temperaturas más altas). [40]
En los Estados Unidos, el Centro para la Ciencia en el Interés Público enumera los dos conservantes alimentarios, el dióxido de azufre y el bisulfito de sodio , como seguros para el consumo humano, excepto para ciertos individuos asmáticos que pueden ser sensibles a ellos, especialmente en grandes cantidades. [41] Los síntomas de sensibilidad a los agentes sulfitantes , incluido el dióxido de azufre, se manifiestan como problemas respiratorios potencialmente mortales a los pocos minutos de la ingestión. [42] Los sulfitos también pueden causar síntomas en personas no asmáticas, a saber, dermatitis , urticaria , enrojecimiento , hipotensión , dolor abdominal y diarrea , e incluso anafilaxia potencialmente mortal . [43]
Inhalación
La exposición incidental al dióxido de azufre es habitual, por ejemplo, el humo de las cerillas , el carbón y los combustibles que contienen azufre, como el combustible para búnkeres . En comparación con otras sustancias químicas, es sólo levemente tóxico y requiere altas concentraciones para ser activamente peligroso. [44] Sin embargo, su ubicuidad lo convierte en un importante contaminante del aire con impactos significativos en la salud humana. [45]
Las principales erupciones volcánicas tienen un efecto abrumador sobre las concentraciones de aerosoles de sulfato en los años en que ocurren: las erupciones con un rango de 4 o más en el Índice de Explosividad Volcánica inyectan SO 2 y vapor de agua directamente en la estratosfera , donde reaccionan para crear columnas de aerosoles de sulfato. [47] Las emisiones volcánicas varían significativamente en composición y tienen una química compleja debido a la presencia de partículas de ceniza y una amplia variedad de otros elementos en la columna. Sólo los estratovolcanes que contienen principalmente magmas félsicos son responsables de estos flujos, ya que el magma máfico que entra en erupción en volcanes en escudo no produce columnas que lleguen a la estratosfera. [48] Sin embargo, antes de la Revolución Industrial , la vía del sulfuro de dimetilo era la que más contribuía a las concentraciones de aerosoles de sulfato en un año más promedio sin actividad volcánica importante. Según el Primer Informe de Evaluación del IPCC , publicado en 1990, las emisiones volcánicas ascendían normalmente a unos 10 millones de toneladas en los años 1980, mientras que el sulfuro de dimetilo ascendía a 40 millones de toneladas. Sin embargo, en ese momento, las emisiones globales de azufre a la atmósfera causadas por el hombre se volvieron "al menos tan grandes" como todas las emisiones naturales de compuestos que contienen azufre combinadas : eran menos de 3 millones de toneladas por año en 1860, y luego aumentaron a 15 millones de toneladas en 1900, 40 millones de toneladas en 1940 y alrededor de 80 millones en 1980. El mismo informe señaló que "en las regiones industrializadas de Europa y América del Norte , las emisiones antropogénicas dominan sobre las emisiones naturales en aproximadamente un factor de diez o aún más". [49] En el este de los Estados Unidos, se estima que las partículas de sulfato representan el 25% o más de toda la contaminación del aire. [50] Mientras tanto, el hemisferio sur tenía concentraciones mucho más bajas debido a que estaba mucho menos densamente poblado, con un estimado del 90% de la población humana en el norte. A principios de la década de 1990 , el azufre antropogénico dominaba en el hemisferio norte , donde sólo el 16% de las emisiones anuales de azufre eran naturales, aunque representaba menos de la mitad de las emisiones en el hemisferio sur. [51]
Tal aumento en las emisiones de aerosoles de sulfato tuvo diversos efectos. En ese momento, la más visible era la lluvia ácida , causada por precipitaciones de nubes que transportaban altas concentraciones de aerosoles de sulfato en la troposfera . [52]
En su punto máximo, la lluvia ácida ha eliminado la trucha de arroyo y algunas otras especies de peces e insectos de lagos y arroyos en áreas geográficamente sensibles, como las montañas Adirondack en los Estados Unidos . [53] La lluvia ácida empeora la función del suelo ya que parte de su microbiota se pierde y los metales pesados como el aluminio se movilizan (se propagan más fácilmente), mientras que los nutrientes y minerales esenciales como el magnesio pueden filtrarse debido a lo mismo. En última instancia, las plantas que no pueden tolerar un pH más bajo mueren, y los bosques montanos son algunos de los ecosistemas más afectados debido a su exposición regular a la niebla que transporta sulfatos a gran altura. [54] [55] [56] [57] [58] Si bien la lluvia ácida estaba demasiado diluida para afectar la salud humana directamente, se sabe que respirar smog o incluso cualquier aire con concentraciones elevadas de sulfato contribuye a enfermedades cardíacas y pulmonares , incluido el asma y bronquitis . [50] Además, esta forma de contaminación está relacionada con el parto prematuro y el bajo peso al nacer . Un estudio realizado con 74.671 mujeres embarazadas en Beijing encontró que cada 100 µg/m 3 adicionales de SO 2 en el aire reducía el peso de los bebés en 7,3 g. , lo que lo convierte, junto con otras formas de contaminación del aire, en el mayor factor de riesgo atribuible de bajo peso al nacer jamás observado. [59]
Medidas de control
Estimaciones de principios de la década de 2010 de las emisiones antropogénicas globales de dióxido de azufre pasadas y futuras, incluidas las vías de concentración representativas . Si bien ningún escenario de cambio climático puede alcanzar reducciones máximas factibles (MFR), todos suponen fuertes disminuciones con respecto a los niveles actuales. En 2019, se confirmó que las reducciones de las emisiones de sulfato avanzaban a un ritmo muy rápido. [60]
La oxidación aeróbica del CaSO 3 da CaSO 4 , anhidrita . La mayor parte del yeso que se vende en Europa procede de la desulfuración de gases de combustión.
Para controlar las emisiones de azufre, se han desarrollado decenas de métodos con eficiencias relativamente altas para la instalación de centrales eléctricas alimentadas con carbón. [61] El azufre se puede eliminar del carbón durante la combustión utilizando piedra caliza como material de lecho en la combustión en lecho fluidizado . [62]
El azufre también se puede eliminar de los combustibles antes de quemarlos, evitando la formación de SO2 cuando se quema el combustible. El proceso Claus se utiliza en refinerías para producir azufre como subproducto. El proceso Stretford también se ha utilizado para eliminar el azufre del combustible. También se pueden utilizar procesos redox que utilizan óxidos de hierro, por ejemplo, Lo-Cat [63] o Sulferox. [64]
Las tendencias observadas de oscurecimiento y brillo global en cuatro regiones geopolíticas principales. La atenuación fue mayor en el promedio de días sin nubes (línea roja) que en el promedio de todos los días (línea morada), lo que sugiere fuertemente que los aerosoles de sulfato fueron la causa. [66]En la década de 1990, experimentos que compararon la atmósfera en las islas del norte y del sur de las Maldivas mostraron que el efecto de los contaminantes macroscópicos en la atmósfera en ese momento (llevados al sur desde la India) causaron una reducción de aproximadamente el 10% en la luz solar que llega a la superficie en el área bajo la nube marrón asiática : una reducción mucho mayor de lo esperado por la presencia de las propias partículas. [67]
El oscurecimiento global se había atribuido ampliamente a la mayor presencia de partículas de aerosoles en la atmósfera terrestre , predominantemente de sulfatos . [68] Si bien el polvo natural también es un aerosol con algunos impactos en el clima, y las erupciones volcánicas aumentan considerablemente las concentraciones de sulfato en el corto plazo, estos efectos se han visto eclipsados por los aumentos en las emisiones de sulfato desde el inicio de la Revolución Industrial . [69] Según el Primer Informe de Evaluación del IPCC , las emisiones globales de azufre a la atmósfera causadas por el hombre fueron menos de 3 millones de toneladas por año en 1860, sin embargo aumentaron a 15 millones de toneladas en 1900, 40 millones de toneladas en 1940 y aproximadamente 80 millones en 1980. Esto significó que las emisiones causadas por el hombre llegaron a ser "al menos tan grandes" como todas las emisiones naturales de compuestos que contienen azufre: la mayor fuente natural, las emisiones de sulfuro de dimetilo del océano, se estimaron en 40 millones de toneladas por año, mientras que las emisiones de los volcanes se estimaron en 10 millones de toneladas. Además, se trata de una cifra media: según el informe, "en las regiones industrializadas de Europa y América del Norte, las emisiones antropogénicas predominan sobre las emisiones naturales en un factor diez o incluso mayor". [70]
Ciclo hidrologico
Los aerosoles de sulfato han disminuido las precipitaciones en la mayor parte de Asia (rojo), pero las han aumentado en algunas partes de Asia Central (azul). [71]A escala regional y global, la contaminación del aire puede afectar el ciclo del agua , de manera similar a algunos procesos naturales. Un ejemplo es el impacto del polvo del Sahara en la formación de huracanes : el aire cargado de arena y partículas minerales se desplaza sobre el océano Atlántico, donde impiden que parte de la luz solar llegue a la superficie del agua, enfriándola ligeramente y amortiguando el desarrollo de los huracanes. [72] Asimismo, desde principios de la década de 2000 se ha sugerido que, dado que los aerosoles disminuyen la radiación solar sobre el océano y, por lo tanto, reducen la evaporación del mismo, estarían "deshabilitando el ciclo hidrológico del planeta". [73] [74] En 2011, se descubrió que los aerosoles antropogénicos habían sido el factor predominante detrás de los cambios en las precipitaciones del siglo XX sobre el sector del Océano Atlántico, [75] cuando todo el cinturón de lluvias tropicales se desplazó hacia el sur entre 1950 y 1985, con un desplazamiento limitado hacia el norte después. [76] Se espera que las futuras reducciones de las emisiones de aerosoles den como resultado un desplazamiento más rápido hacia el norte, con un impacto limitado en el Atlántico pero sustancialmente mayor en el Pacífico. [77]
Impactos proyectados
La medida en que los factores físicos en la atmósfera o en la tierra afectan el cambio climático , incluido el enfriamiento proporcionado por los aerosoles de sulfato y la atenuación que causan. La gran barra de error muestra que todavía quedan importantes incertidumbres sin resolver.
Dado que los cambios en las concentraciones de aerosoles ya tienen un impacto en el clima global, necesariamente influirían también en las proyecciones futuras. De hecho, es imposible estimar completamente el impacto de todos los gases de efecto invernadero en el calentamiento sin tener en cuenta el enfriamiento que contrarrestan los aerosoles. Los modelos climáticos comenzaron a tener en cuenta los efectos de los aerosoles de sulfato en torno al Segundo Informe de Evaluación del IPCC ; Cuando se publicó el Cuarto Informe de Evaluación del IPCC en 2007, todos los modelos climáticos tenían sulfatos integrados, pero solo cinco pudieron tomar en cuenta partículas menos impactantes como el carbono negro. [78] Para 2021, los modelos CMIP6 estimaron el enfriamiento total de los aerosoles en el rango de 0,1 °C (0,18 °F) a 0,7 °C (1,3 °F); [79] El Sexto Informe de Evaluación del IPCC seleccionó la mejor estimación de un enfriamiento de 0,5 °C (0,90 °F) proporcionado por aerosoles de sulfato, mientras que el carbono negro equivale aproximadamente a 0,1 °C (0,18 °F) de calentamiento. [80] Si bien estos valores se basan en la combinación de estimaciones de modelos con restricciones de observación, incluidas aquellas sobre el contenido de calor del océano , [81] el asunto aún no está completamente resuelto. La diferencia entre las estimaciones de los modelos se debe principalmente a desacuerdos sobre los efectos indirectos de los aerosoles en las nubes. [82] [83]
También se ha sugerido que a los aerosoles no se les presta suficiente atención en las evaluaciones de riesgos regionales, a pesar de que tienen más influencia a escala regional que global. [84] Por ejemplo, un escenario de cambio climático con altas emisiones de gases de efecto invernadero pero fuertes reducciones en la contaminación del aire provocaría 0,2 °C (0,36 °F) más de calentamiento global para 2050 que el mismo escenario con poca mejora en la calidad del aire, pero a nivel regional, la diferencia agregaría 5 noches tropicales más por año en el norte de China y aumentaría sustancialmente las precipitaciones en el norte de China y el norte de India . [85] Asimismo, un artículo que compara el nivel actual de políticas de aire limpio con una acción hipotética máxima técnicamente factible en el mismo escenario de cambio climático encontró que este último aumentaría el riesgo de temperaturas extremas entre un 30% y un 50% en China y Europa. [86] Desafortunadamente, debido a que los registros históricos de aerosoles son más escasos en algunas regiones que en otras, las proyecciones regionales precisas de los impactos de los aerosoles son difíciles. Incluso los últimos modelos climáticos CMIP6 sólo pueden representar con precisión las tendencias de los aerosoles en Europa, [66] pero tienen dificultades para representar a América del Norte y Asia, lo que significa que sus proyecciones de impactos regionales en el futuro cercano probablemente también contengan errores. [87] [66] [88]
Geoingeniería solar
Propuesta de globo atado para inyectar aerosoles en la estratosfera
Como el mundo real había demostrado la importancia de las concentraciones de aerosoles de sulfato para el clima global, la investigación sobre el tema se aceleró. La formación de aerosoles y sus efectos en la atmósfera se pueden estudiar en el laboratorio, con métodos como la cromatografía iónica y la espectrometría de masas [89]. Se pueden recuperar muestras de partículas reales de la estratosfera utilizando globos o aviones, [90] y satélites remotos. También se utilizaron para observación. [91] Estos datos se incorporan a los modelos climáticos , [92] ya que la necesidad de tener en cuenta el enfriamiento de los aerosoles para comprender verdaderamente la tasa y la evolución del calentamiento había sido evidente desde hacía mucho tiempo, siendo el Segundo Informe de Evaluación del IPCC el primero en incluir una estimación. de su impacto en el clima, y todos los modelos importantes capaces de simularlos cuando se publicó el Cuarto Informe de Evaluación del IPCC en 2007. [93] Muchos científicos también ven el otro lado de esta investigación, que es aprender cómo causar el mismo efecto artificialmente. . [94] Si bien se discutió alrededor de la década de 1990, si no antes, [95] la inyección de aerosoles estratosféricos como método de geoingeniería solar se asocia mejor con la propuesta detallada de Paul Crutzen de 2006. [96] El despliegue en la estratosfera garantiza que los aerosoles sean más efectivos y que el progreso de las medidas de aire limpio no se revierta: una investigación más reciente estimó que incluso en el escenario de mayor emisión RCP 8.5 , la adición de azufre estratosférico Los 4 °C (7,2 °F) necesarios para evitar la temperatura actual (y los 5 °C (9,0 °F) respecto a la época preindustrial) se compensarían efectivamente con los futuros controles de la contaminación por sulfatos troposféricos, y la cantidad necesaria sería incluso menor. para escenarios de calentamiento menos drásticos. [97] Esto impulsó una mirada detallada a sus costos y beneficios, [98] pero incluso con cientos de estudios sobre el tema completados a principios de la década de 2020, persisten algunas incertidumbres notables. [99]
Propiedades
Tabla de propiedades térmicas y físicas del dióxido de azufre líquido saturado: [100] [101]
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enlaces externos
Wikimedia Commons tiene medios relacionados con el dióxido de azufre .
Mapa global de distribución de dióxido de azufre.
Página de dióxido de azufre de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos
Tarjeta Internacional de Seguridad Química 0074
Monografías de la IARC. "Dióxido de azufre y algunos sulfitos, bisulfitos y metabisulfitos". vol. 54. 1992. pág. 131.
Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos
CDC – Dióxido de azufre – Tema de salud y seguridad en el lugar de trabajo de NIOSH
