Voy a hacer una presentación general sobre la capa de ozono de la estratosfera. Sí bien desde hace siglos la humanidad sabe que es posible contaminar los ríos, las ciudades y el aire de estas, sólo en años recientes, quizá durante las últimas dos décadas, con las alteraciones al ozono estratosférico, se ha dado cuenta de que podría contaminar todo el planeta. Ha comenzado a tomar conciencia de que enfrenta un problema global. Una ayuda para comprender sus dimensiones es considerar el espesor de la atmósfera. FI 90% de la masa de aire que la compone se encuentra entre la superficie de la Tierra y alrededor de 20km de altura, pero la distancia entre los dos polos terrestres es mil veces mayor: 20.000km. Se advierte que la atmósfera es una piel muy delgada del globo terrestre, en la que resalta la presencia de nubes.

Imaginemos a un viajero del espacio que se acerque a nuestro planeta y empiece a estudiarlo: si su visión fuera semejante a la de los humanos en la franja visible del espectro, notaria esas nubes. Con aparatos más refinados. podría darse cuenta de que una quinta parte de la atmósfera es oxígeno, lo que le indicaría que hay vida en la Tierra. Si se acercara más, vería muchas luces en ciertas partes de los continentes, es decir, divisaría ciudades y señales de civilización. Pero sí dispusiera de medios para percibir los rayos ultravioletas y. además, hubiese estado observando la Tierra por el lapso de un par de décadas, advertiría unos cambios muy curiosos, hasta espectaculares, sobre todo en la zona del polo sur. Notaría allí una alteración extraordinaria del color, debido a que rayos ultravioletas, que normalmente no penetraban desde el espacio hasta la superficie terrestre, comenzaron a hacerlo (porque una capa protectora que filtraba esa radiación prácticamente desaparece de la atmósfera, en esa zona, durante los meses de la primavera austral). Ante esta comprobación. nuestro hipotético viajero espacial no dejaria de preguntarse qué le podría estar pasando al planeta colocado ante sus ojos.

Para responder a ese interrogante conviene que nos remontemos un poco en el tiempo. Hacia los años cuarenta, las heladeras o refrigeradores domésticos empezaron a ser confiables y seguros. Antes de esa fecha. usaban compuestos tóxicos como refrigerante -por ejemplo. amoniaco o dióxido de azufre, lo que ocasionó un considerable número de accidentes. En la década de los treinta, un ingeniero llamado Thomas Midgley inventó unos compuestos químicos llamados clorofluorcarbonos, de gran estabilidad, para reemplazar a las mencionadas substancias tóxicas. Otra de sus invenciones fue el tetraetilo de plomo, importante en los motores de esa época, pero aquí nos interesan los clorofluorcarbonos, cuyas propiedades físicas y químicas resultaron muy útiles a la sociedad. Son compuestos no tóxicos y muy volátiles en condiciones cercanas a las del ambiente; es decir, son líquidos pero se evaporan con mucha facilidad. Tal transformación de fase, de líquido a vapor, los hace adecuados como refrigerantes y, a veces, como solventes. Su propiedad química más importante es su estabilidad. Si se los usa en una heladera, cuando esta concluya su vida útil, terminarán siendo emitidos a la atmósfera en su totalidad, pues no se habrán descompuesto.

En términos químicos, los clorofluorcarbonos son derivados de hidrocarburos. El más sencillo de estos es el metano, que se compone de un átomo de carbón y cuatro de hidrógeno; sí se reemplazan estos últimos átomos por halógenos -la familia que forman el flúor, cloro, bromo, yodo y astato-, sobre todo los dos primeros, se obtienen clorofluorcarbonos. Por la extraordinaria estabilidad que se mencionó, el uso de estos compuestos se generalizó en las décadas de los 60 y los 70, al punto que, para comienzos de la segunda. era posible medir su presencia en la atmósfera. Un científico inglés, James E. Lovelock, inventó un cromatógrafo de gran sensibilidad para hacer tales mediciones y advirtió que no sólo encontraba clorofluorcarbonos en el aíre de Londres sino, también, en el que venía del Atlántico, igual que en el de cualquier otra zona del mundo. Sus concentraciones eran muy pequeñas. del orden de partes por cada millón de millones. Pero, mediante un cálculo sencillo, se podía demostrar entonces que tales concentraciones eran las esperables sí se suponía que toda la producción industrial de clorofluorcarbonos realizada hasta el momento estaba dispersa en la atmósfera del mundo.

En aquel entonces, Lovelock y sus colegas concluyeron que la situación no era de preocupar, pues se trataba de compuestos muy poco tóxicos que, presentes en la atmósfera en concentraciones tan pequeñas, no ocasionarían problemas. Ese fue el punto de partida que elegimos con mi colega Sherry Rowland cuando decidimos estudiar la química de la atmósfera terrestre. Los dos éramos especialistas en otras ramas, pero resolvimos atacar un problema nuevo: predecir la acción de esos compuestos y sus consecuencias. Me acuerdo haber pensado que no parecía bueno estar cambiando la composición química de la atmósfera sin saber sus efectos, y que sería importante estudiar los resultados de cambios que no eran de origen natural.

Como consecuencia de las investigaciones aprendimos que los clorofluorcarbonos se descomponen si se los somete al tipo de luz ultravioleta que sólo existe en la alta atmósfera. No explicaré los detalles de los procesos químicos de esa descomposición, pero indicaré algunos factores que influyen en ella. Uno es la temperatura, que disminuye con la altura; por ello, en los Andes -en las montañas altas, en general- nieva todo el año. La temperatura desciende a medida que aumenta la altitud porque la atmósfera se calienta por abajo, debido a la energía solar que recibe la superficie de la Tierra. Pero, a cierta altura, la temperatura no sigue bajando, sino que empieza a subir, con importantes consecuencias para el funcionamiento de la atmósfera. Un perfil invertido de temperaturas, opuesto al que normalmente existe, crea una gran estabilidad de la atmósfera, sobre todo para movimientos de aire en la dirección vertical. Las nubes, los vientos y los otros fenómenos climáticos suceden casi en su totalidad en la baja atmósfera; en la estratosfera, aquella capa estable caracterizada por la inversión del perfil de temperaturas. prácticamente no hay nubes.

El aumento de la temperatura en la estratosfera se relaciona con la composición química del aire, pues, a esa altura, hay un compuesto que absorbe la energía solar y. por ende, calienta localmente la atmósfera. Es el ozono, substancia muy poco estable que absorbe la radiación ultravioleta, cosa que no hacen el oxigeno ni el nitrógeno. Los clorofluorcarbonos incorporados a la atmósfera en la superficie terrestre se mezclan con mucha rapidez con las capas inferiores de aíre (por ejemplo, compuestos emitidos en los Estados Unidos llegan a Europa en cuestión de meses y, posiblemente, en no más de dos años están en el hemisferio sur). Pero tardan alrededor de una década en alcanzar alturas suficientes en la estratosfera y en encontrar la luz ultravioleta que los descompone, que es la del tipo absorbido o filtrado por el ozono.

El ozono -O₃, una molécula que tiene tres átomos de oxígeno- se produce por la acción de la luz solar en el oxígeno normal que respiramos, que tiene dos átomos por molécula. Se está generando continuamente, sobre todo en los trópicos y en la alta estratosfera, y también se está continuamente destruyendo, por su escasa estabilidad. Esas destrucciones, que no puedo explicar en detalle, tienen lugar mediante muy interesantes procesos catalíticos, debidos a los óxidos de nitrógeno de origen natural, que están presentes en concentraciones del orden de partes por mil millones, pero controlan el ozono presente en partes por millón. El óxido nítrico (NO) ataca al ozono, pero se regenera a tal punto que una de sus moléculas puede destruir muchos miles de las de ozono. En la baja atmósfera, en especial en las ciudades, los óxidos de nitrógeno son responsables de la producción de ozono, por su acción (con luz solar) sobre ciertos productos de la combustión de hidrocarburos. El ozono que se produce en lo que llamamos smog es malo para respirar, porque afecta los pulmones, pero el ozono de la estratosfera es importantísimo para protegernos de la luz ultravioleta. En un caso, el dióxido de nitrógeno reacciona con átomos de oxígeno en zonas donde se produce ozono; en cambio, cerca de la superficie terrestre no hay suficientes átomos de oxigeno, y el dióxido de nitrógeno, cuando absorbe luz solar, los produce, para que, a su vez, generen ozono. Son reacciones químicas muy parecidas pero con efectos opuestos.

El cloro es también muy eficiente en estas reacciones en cadena, de suerte que un átomo de cloro puede destruir a cientos de miles de moléculas de ozono. Así se vincula el problema de los clorofluorcarbonos con el de la capa de ozono. Aquellos se emiten en la superficie terrestre y son tan estables que no se eliminan de la atmósfera por los procesos normales por los que esta se limpia, como la lluvia. Cualquier compuesto soluble en agua se elimina de esa manera: ello puede tener consecuencias desfavorables, pero cumple con un cometido importante, que es purificar la atmósfera. La lluvia ácida, a pesar de sus efectos nocivos, por lo menos elimina del aire ácidos, que podrían tener repercusiones igualmente malas o peores. Otros procesos destruyen compuestos no solubles en agua; por ejemplo, la oxidación atmosférica, sobre todo con el radical hidroxilo, pero tampoco actúan sobre los clorofluorcarbonos, de suerte que, a pesar del prolongado tiempo que estos tardan en difundirse, finalmente alcanzan alturas por encima de la capa de ozono, se destruyen y producen átomos de cloro.

En 1974, lo anterior no era más que una hipótesis formulada por nuestros grupos de trabajo, muchos de cuyos aspectos se comprobaron -como la presencia de átomos de cloro y moléculas de óxido de cloro en la estratosfera-, pero resultó muy difícil medir sus efectos en el ozono mismo, sobre todo por las fluctuaciones de este, que se produce principalmente en las latitudes tropicales y migra hacia los polos. Esas variaciones naturales ocultan los efectos que puedan tener los compuestos industriales, salvo que sean enormes. Pero, en 1985, un grupo de científicos británicos descubrió que sobre la

Antártida estaba sucediendo algo de lo que no se conocían antecedentes: en la primavera antártica el ozono estratosférico desaparecía drásticamente, fenómeno que se sigue apreciando hoy, diez años después.

Sí examinamos con un poco más de detalle lo que le pasa al ozono estratosférico sobre el polo sur, a la luz de mediciones hechas con globos por mí colega David Hoffman, quien estableció perfiles de ozono, o sea, la concentración de ozono en función de la altitud, advertimos que cuando sale otra vez el Sol en la Antártida, después de la larga noche polar, el ozono tiende a desaparecer rápidamente. En cuestión de semanas, para octubre, ya no es posible medirlo en un radio de alrededor de 5km en torno al polo. Más del 99% del ozono desaparece; con el tiempo se regenera, cuando la masa de aire que contiene el agujero de la capa de ozono se mezcla con aire que tiene cantidades más normales del gas. Al descubrirse este fenómeno, la pregunta que se hizo la comunidad científica fue si era de origen natural o si, efectivamente, se debía a la presencia de cloro de proveniencia industrial.

Para responderla, se formularon distintas hipótesis, que se comprobaron o refutaron mediante experimentos diseñados al efecto. Nuestro grupo no predijo que el ozono desaparecería con más intensidad sobre la Antártida, porque no tomó en cuenta la presencia de nubes. La estratosfera es muy seca, porque casi toda el agua baja como lluvia antes de llegar a esas alturas. Pero sobre la Antártida la atmósfera es muy fría, varios grados más fría, incluso, que sobre el Ártico, por lo que se forman más nubes. Estas desempeñan un papel importante en el comportamiento químico del aíre, que consiste en activar el cloro. Normalmente, el cloro procedente de la descomposición de los clorofluorcarbonos forma parte de compuestos estables, como el ácido clorhídrico, el nitrato de cloro, etc. La descomposición del ozono, en cambio, se debe a la presencia de radicales libres -compuestos de gran reactividad, dotados de un número impar de electrones-. Habíamos pensado que la cantidad de cloro activo sería muy pequeña. sobre todo en los polos, por las bajas temperaturas: que, normalmente, no más del 2-3% del cloro tendría la forma de radical libre. Pero, con la presencia de las nubes, ocurren reacciones, catalizadas por las partículas de hielo de aquellas, de las que no había antecedentes, y que dan como resultado la formación de cloro molecular, un gas verde que constituye uno de los elementos naturales. En cuanto sale el Sol sobre la Antártida, aunque la intensidad de su luz sea muy pequeña, el cloro la absorbe en cantidad suficiente para que se rompan sus moléculas y resulten átomos de cloro activo, capaz de destruir el ozono. Por ello, sobre la Antártida, no un pequeño porcentaje, sino las dos terceras partes del cloro están en esta forma activa. Otra función importante de las nubes es eliminar los óxidos de nitrógeno, que interfieren con el cloro en cuanto a sus efectos sobre el ozono.

También quiero explicar brevemente otra reacción química, que tiene lugar mediante procesos catalíticos independientes de la presencia de átomos de oxigeno, pero con la de un compuesto antes desconocido, el peróxido de cloro (C1₂0₂). Es otro ejemplo de un descubrimiento fundamental que, al mismo tiempo, tiene una aplicación directa a la química de la atmósfera. Una propiedad interesante de la molécula de C1₂0₂ es que, cuando absorbe luz, libera átomos de cloro. Demostramos lo anterior con unos experimentos de laboratorio realizados, principalmente, por Agustín Colussi, profesor de la Universidad de Mar del Plata e investigador del CONICET. Sí en el laboratorio se puede hacer que los átomos de cloro destruyan el ozono y se logra medir el proceso, se adquiere confianza en que ello ocurrirá en la estratosfera, así como en cualquier otro sitio donde se encuentren átomos de cloro y moléculas de ozono. Por este camino, hicimos la predicción de que el cloro era responsable de la desaparición del ozono en la Antártida. Realizamos otro experimento, que consistió en medir la concentración de los gases estables en las porciones de la estratosfera de las que estaba desapareciendo el ozono. De acuerdo con una de las teorías, la meteorológica, no habría destrucción química del ozono sino, simplemente, movimientos de aíre: capas con muy poco ozono que suben y desplazan a otras ricas en él. Ello se pudo refutar muy fácilmente, porque la concentración de ciertas substancias, como el metano y los clorofluorcarbonos, varia con la altitud: midiendo la concentración de estas se estableció con claridad que el aíre en cuestión no venía de altitudes menores sino, en todo caso, de más arriba, y que había destrucción química del ozono. Otra de las teorías postulaba una mayor concentración de óxidos de nitrógeno de origen natural, asociada con los ciclos solares, pero las mediciones demostraron que los niveles de estos óxidos son extraordinariamente bajos y acordes con las predicciones hechas sobre la base de los experimentos de laboratorio que mencioné. En ausencia de óxidos de nitrógeno, el cloro puede destruir el ozono con extraordinaria eficiencia.

Uno de mis colegas de Harvard -James G. Anderson- y su grupo de investigación midieron las concentraciones estratosféricas de ozono y de óxido de cloro, que es el cloro activo, en distintas latitudes. Cuando el avión desde el que realizaban las mediciones entraba en la zona polar de la que estaba desapareciendo el ozono. advertían que. al principio, cuando el ozono todavía estaba presente en cantidades normales, ya era posible encontrar concentraciones relativamente elevadas del radical y. a medida que desaparecía el ozono, se verificaba una fuerte aumento de aquel, lo que fundamenta la marcada correlación del cloro activo con la desaparición del ozono. La cantidad de cloro activo es tan grande que se lo puede medir desde un satélite por la emisión de microondas, una operación que se asemeja a lo que comenté al principio sobre un observador que contemplara el planeta desde el espacio y tuviera la capacidad de percibir los rayos ultravioletas. Las concentraciones más altas de cloro activo, igual que las más bajas de ozono, coinciden con la masa de aire estratosférico que se distingue del resto por su temperatura mucho más baja y se llama vórtice polar, donde más de la mitad del cloro está en la forma activa.

¿Qué se ha hecho acerca de este problema? Lo primero fue dejar de utilizar clorofluorcarbonos como propelentes de los aerosoles de uso doméstico. Las latas de aerosol necesitan una substancia que, a la presión moderada practicable dentro del recipiente, sea líquida y, al apretar el botón, se evapore y arrastre el compuesto activo. En 1978, y a pesar de que todavía no se había comprobado experimentalmente nuestra teoría por mediciones atmosféricas, se prohibió el uso de clorofluorcarbonos en aerosoles en los Estados Unidos, Canadá y los países escandinavos; de todos modos, no eran indispensables, porque había otras substancias que podían tomar su lugar. Entonces se tenían claros ciertos aspectos de la química de la atmósfera, pero el ozono estratosférico todavía no había desaparecido sobre el polo sur. En la Argentina, por esos años se dejaron de emplear clorofluorcarbonos en la mayoría de los aerosoles, pero sólo alrededor de 1990 se promulgó la ley que prohibió usarlos para tal finalidad. Sin embargo, se admitió que continuaran utilizándose para otros propósitos, como la refrigeración y los solventes.

En 1987, se firmó un acuerdo internacional, el protocolo de Montreal, cuya primera versión estableció que se limitaría la producción de clorofluorcarbonos y fijó que se la reduciría a la mitad de la actual para fines del siglo. Pero, a la luz de la evidencia científica que se fue acumulando, el protocolo original se enmendó, primero en Londres y después en Copenhague, de suerte que, a fines del año pasado, esa producción se detuvo por completo en los países industrializados, aunque es posible que continúe, con una intensidad relativamente pequeña, en los países en vías de desarrollo, lo que se admite durante el tiempo de transición a técnicas no dañinas. Como los compuestos analizados tienen una vida medía de cincuenta años, o de un siglo en la atmósfera, se estima que esta se va a recuperar muy lentamente. y que sólo a media dos del siglo próximo va a desaparecer del hemisferio sur el agujero en la capa de ozono, lo mismo que su adelgazamiento en el norte.

El protocolo de Montreal demuestra que es posible que la humanidad resuelva los problemas ambientales con eficiencia. Una de sus características importantes es que intervinieron muchos sectores de la sociedad: la comunidad científica, diplomáticos, la industria. Al principio esta se oponía a que se sancionaran las reglamentaciones, pero, con el tiempo, se convenció de que el problema era muy serio y, desde 1988, colabora en el proceso de definirlas; por ejemplo, proporciona información acerca cuánto tiempo se requiere para crear procesos substitutivos. La solución del problema no consiste en dejar de usar refrigeración o aíre acondicionado, sino, simplemente, en buscar otras técnicas, que no deterioren el ambiente. Algunas de las nuevas se basan en compuestos parecidos a los clorofluorcarbonos, los hcfcs (clorofluorcarbonos hidrogenados), que son menos estables. Una proporción pequeña de ellos llega a la estratosfera, pero la mayoría se descompone en la baja atmósfera.

Uno de los aspectos más importantes de la crisis del ozono estratosférico es que constituye un asunto realmente global. Los clorofluorcarbonos son emitidos principalmente en el hemisferio norte, pero sus efectos más graves se constatan en el lugar del globo lo más alejado posible de ese hemisferio, la Antártida. Entre las consecuencias del incremento de la radiación ultravioleta se cuenta la menor productividad del fitoplancton, que, a su vez, podría tener repercusiones que van mucho más allá de los mares del extremo sur A pesar de que, vistos desde los países con mayor participación en las causas, los efectos directos están muy lejos, los indirectos sobre esos mismos países pueden ser importantes. Desde luego, en la Argentina, en especial en la Tierra del Fuego, cuando se produce el agujero de la capa de ozono se reciben intensidades de radiación ultravioleta mayores que las naturales, con las consiguientes repercusiones sobre los seres vivos, incluida la población humana.