Con el fin de entender el comportamiento complejo y caótico del medio ambiente, el doctor Jorge Javier Castro Hernández, científico del Cinvestav, analiza la física de los fenómenos de la atmósfera. Uno de ellos es la turbulencia y la forma en que influye en la formación y evolución de aerosoles atmosféricos, así como en el transporte de contaminantes, cuya diseminación repercute en la salud y el cambio climático.
“Dicho fenómeno se define como el conjunto de variaciones rápidas e irregulares en la dirección y la velocidad del viento. De hecho, aunque el cielo luzca sin nubes y parezca uniforme, en realidad existe un gran número de remolinos, violentas ráfagas de aire y corrientes que viajan en distintas direcciones y a diferentes velocidades”, explica el investigador.
Y agrega que la dispersión de contaminantes depende del grado de turbulencia, la cual puede ser generada por el movimiento horizontal y vertical de la atmósfera. En el primer caso, se produce el viento, cuya velocidad puede afectar en forma importante la concentración de gases tóxicos en una zona. Respecto al segundo, también influye en el transporte y la propagación de sustancias tóxicas del aire a causa de la inversión térmica.
“Cuando la velocidad del viento es elevada tiende a reducir la concentración de contaminantes al nivel del suelo porque permite una mayor dilución y mezcla de los mismos. Sin embargo, también pueden producirse circulaciones cerradas de aire, como en el caso de la brisa del mar y la montaña, en las que los gases tóxicos lanzados a la atmósfera se incorporan y dan lugar a un incremento de los mismos”, explica el doctor Castro Hernández.
Los aerosoles atmosféricos, partículas sólidas o liquidas suspendidas en aire, cuyos tamaños oscilan entre algunos nanómetros (uno equivale a la millonésima parte de un milímetro) hasta 100 micras (tamaño del cabello humano), juegan un papel muy importante en el clima y la salud de los seres vivos. Estos pueden originarse de forma natural, por tormentas de arena o erupciones volcánicas, así como por contaminación que generan las actividades humanas. Su formación y evolución están sujetas al arrastre por turbulencia atmosférica.
“Algunos equipos de investigación han desarrollado algunos modelos para poder predecir qué pasará con el clima conforme aumentan los gases de efecto invernadero, pero el efecto de los aerosoles no ha sido posible cuantificarlo en forma adecuada”, advierte el doctor Castro Hernández.
Se trata de un proceso complejo, detalla, el cual tiene implicaciones realmente fuertes, pues los aerosoles, dependiendo de sus características, pueden modificar el balance energético de la Tierra. Ello se debe a que muchos de ellos absorben radiación solar e infrarroja.
De ahí que uno de los temas de su proyecto de investigación incluya las nanopartículas ambientales compuestas por unos cuantos átomos. “Este interés se debe a que no se tiene un conocimiento detallado sobre la física y la química implicadas en su formación”, refiere el investigador.
Un aspecto complementario al antes mencionado, y que el doctor Castro Hernández se ha dado a la tarea de examinar, es el de entender el mecanismo que permita el uso de partículas nanométricas con condiciones específicas de tamaño y forma que puedan ser usadas como catalizadores eficientes capaces de eliminar ciertos contaminantes.
Un ejemplo clásico de esto, comenta, es el oro, metal que en su forma macroscópica posee una reactividad muy baja; sin embargo, en diminutos cúmulos se torna muy reactivo, “y es precisamente entender el papel de la conformación de unos cuantos átomos lo que se está considerando en el desarrollo de cierto tipo de catalizadores ambientales. El trabajo que se realiza es teórico, de modelación numérica, en donde la construcción de las nanopartículas se simula con formas específicas y se analizan sus eficiencias en cuanto a la captura de agentes externos”, detalla el científico.
Su objetivo será, por un lado, entender la formación y la evolución de las partículas nanométricas atmosféricas, así como el papel que juega la turbulencia. En forma paralela, lograr la determinación de composición, tamaño y forma de nanopartículas que ayuden eficientemente en la eliminación de dióxido y monóxido de carbono, así como de los óxidos de nitrógeno, principales responsables de la contaminación del medio ambiente y el consecuente efecto en el cambio climático del planeta.
Por Agencia ID.
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