Guía de:"Gases de Efecto Invernadero: generación de CO2"

Institut Català de Ciències del Clima (IC3) - Laboratori de l'Atmosfera i els Oceans (LAO) - ClimaDat

Identificación de procesos biogeoquímicos generadores de CO₂

Gases de efecto invernadero: el dióxido de carbono (CO₂), fuentes y sumideros

- ¿Cómo podemos medir cuánto CO₂ hay en la atmósfera?

- ¿Qué procesos biológicos generan CO₂?

- ¿Qué procesos inorgánicos generan CO₂?

- ¿Cómo aumenta, o disminuye, el CO₂ en la atmósfera a lo largo del día?

Material común:

- Botella de 2 litros

- Circuito de conducción de aire

- Bomba de presión

- Medidor de CO₂ GMP343 Vaisala

- Ordenador y pantalla

Actividad 1:

- Pajitas de plástico

Actividad 2:

- Levadura fresca (media pastilla)

- Azúcar (3 cucharadas)

- Agua (250 ml)        

Actividad 3:

- Roca calcárea (mármol, caliza, …). Mejor si está triturada o en pequeños trozos.

- Ácido fuerte diluido (vinagre-ácido acético- o zumo de limón-ácido cítrico-)

Actividad 4:

- Instrumentación de medida en continuo a alta resolución temporal y analítica (Cavity Ring Down Spectrometry) utilizada en las estaciones ClimaDat.

El objetivo de esta experiencia es reconocer distintas fuentes de CO₂ tanto como resultado de la actividad biológica como de procesos geoquímicos. Consta de cuatro actividades que permiten discriminar entre la generación de CO₂ por respiración aerobia (Actividad 1), por fermentación (Actividad 2) y por procesos inorgánicos (Actividad 3). La Actividad 4 sirve para discutir el balance de emisiones por actividades humanas y por la producción y respiración en los vegetales, es decir, entre generación y consumo de CO₂   en el medio natural y urbano.

Durante la práctica los alumnos utilizan un instrumento de medida (GMP343 Vaisala) que permite determinar la concentración de CO₂ en el aire, y pueden observar también los resultados de instrumentos de investigación más precisos.

Actividad 1:

- Conectar la pajita a la botella haciéndola entrar por un orificio de la misma

- Soplar suavemente a través de la pajita

- Conectar la botella al medidor de CO₂ GMP343 Vaisala

- Observar los resultados en forma de gráfico (concentración-tiempo) en la pantalla del ordenador. Duración aproximada 5 minutos

Actividad 2:

- Mezclar en la botella el agua con el azúcar y la levadura fresca

- Cerrar la botella

- Conectar la botella al medidor de CO₂ GMP343 Vaisala

- Observar los resultados en forma de gráfico (concentración-tiempo) en la pantalla del ordenador. Duración aproximada 10 minutos

Actividad 3:

- Introducir la roca carbonatada en la botella

- Añadir una pequeña cantidad de ácido

- Cerrar la botella

- Observar la efervescencia (burbujeo)

- Conectar la botella al medidor de CO₂ GMP343 Vaisala

- Observar los resultados en forma de gráfico (concentración-tiempo) en la pantalla del ordenador. Duración aproximada 5 minutos.

Actividad 4:

- En la pantalla del ordenador del CDRS, se observan las últimas siete horas de los resultados del análisis del aire de la Plaza del Arenal, y se discuten las variaciones a lo largo del día de las concentraciones de Gases de Efecto Invernadero. Duración aproximada 7 minutos.

- ¿Cómo podemos medir cuánto CO₂ hay en la atmósfera?

 El CO₂ es una molécula que absorbe energía del infrarojo (IR), esta propiedad se puede usar para medir su concentración en el aire. El instrumento de medida GMP343 Vaisala consta de una fuente emisora de láser, unos espejos y un detector de radiación infraroja. La diferencia de intensidad entre la radiación emitida y detectada permite determinar la concentración de CO₂ que hay en el aire.

- ¿Qué sucede con la concentración de CO₂ en cada una de las actividades?

Los alumnos comprobarán que en el aire la concentración de CO₂ aumenta, y pueden comparar los distintos procesos de formación de éste (respiración aeróbica, fermentación y reacción química).

- ¿Qué procesos son los causantes del incremento de la concentración de CO₂?

Actividad 1:

En la primera actividad el propio alumno es el generador de CO₂. Esta actividad es un ejemplo de la generación de CO₂ por respiración aerobia:

Glucosa  +  Oxígeno  →  Dióxido de carbono + Agua +  Energía (ATP)

Actividad 2:

En la segunda actividad el CO₂ se genera debido al proceso de fermentación del azúcar por parte de la levadura del pan (Saccharomyces sp.)

Azúcar (Sacarosa) →  Energía (ATP) + Dióxido de carbono + Etanol + Calor

Actividad 3:

En este caso no interviene ningún ser vivo: el incremento de CO₂ proviene de la reacción ácido-base de la roca calcárea con el ácido añadido:

Roca calcárea  +  Ácido acético →  Agua + Dióxido de carbono + Acetato de calcio

- ¿Qué otras fuentes de CO₂ conoces?

Actividad 4:

La actividad humana en el medio urbano conlleva emisiones de CO₂ debidas al tráfico, a las cocinas, a los sistemas de calefacción, etc. Una cantidad importante de la energía que se consume en la ciudad proviene de las factorías que generan electricidad fuera de la ciudad; y también por la industria y el tráfico rodado, o los incendios. En estos casos, el aire que llega a la ciudad puede estar cargado también con mayor cantidad de CO₂ . Estas actividades tienen un ciclo diario muy marcado.

ClimaDat. Web de las medidas de Gases de efecto invernadero en Parques Naturales Españoles. (Web en español, en construcción)

CarboSchools-EU. Proyecto Europeo de divulgación de experiencias educativas sobre los gases de efecto invernadero. (En inglés. Web finalizada)

CarboSchools-ES. Web en activo de medidas de CO₂ en la ciudad de Mataró (en catalán) 

• Reconocimiento – NoComercial – SinObraDerivada (by-nc-nd): No se permite un uso comercial de la obra original ni la generación de obras derivadas.