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UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINAFACULTAD DE CIENCIAS

UTILIZACIN DE PLANTAS C4 PARA MEJORAR LA CALIDAD DE AIRE EN LIMA METROPOLITANA

Presentado por: Marco Antonio Estrada Villalobos Carolina Garayar Susan Wong Vela

TESIS PARA OBTAR EL TTULO DE INGENIERO AMBIENTAL

Lima Per 2012

DEDICATORIA

A mis padres, familiares y amigos por la semilla de superacin que han

sembrado en nosotros, por su apoyo incondicional y estmulo.

AGRADECIMIENTO

Expresamos nuestro agradecimiento al Profesor Harold V. McIntosh por su valiosa ayuda en la elaboracin de este trabajo ya que sin sus innumerables sugerencias no hubiera sido posible. A la Comisin Nacional de Energa Nuclear y en particular al Profesor Juan Jos Ortiz Amezcua por las facilidades que me ha proporcionado al hacer uso del sistema PDP-10. Asimismo, agradezco al Dr. Enrique Melrose el haberme permitido hacer uso del equipo del Centro Nacional de Clculo en el Instituto Politcnico Nacional donde fue iniciada esta tesis. As como a las diferentes personas que de diversas maneras nos brindaron alguna ayuda o sugerencia.

NDICEResumen I. II. Introduccin.. 1 Revisin de literatura 2.1. 2.2. Composicin del aire. 2 Principales contaminantes del aire.

2.2.1. Material particulado 2.2.2. xidos de Nitrgeno (NOx) 2.2.3. Monxido de carbono (CO) 2.2.4. Dixido de Carbono (CO2) 2.3. 2.4. 2.5. La calidad del aire en Lima Caractersticas de las plantas C4. El mecanismo de las plantas C4 en la captura de altas concentraciones de carbono III. Materiales y mtodos 3.1. 3.2. 3.3. Elaboracin y aprobacin de los estndares de la calidad del aire Procedimiento del monitoreo de la calidad del aire Procedimiento y evaluacin de la eficacia de las plantas C4 en las reas con mayor concentracin de carbono.. 3.4. IV. Plan de accin

Resultados y discusiones 4.1. 4.2. Causas del problema Anlisis de las fuentes de contaminacin..

4.2.1. Fuentes mviles.. 4.2.2. Fuentes fijas.. 4.3. V. VI. VII. VIII. Anlisis de la eficiencia de las plantas C4 en la captura de carbono

Conclusiones Recomendaciones... Referencias bibliogrficas.. Anexos....

RESUMEN

Los niveles de contaminantes atmosfricos en Lima Metropolitana todava exceden los estndares de calidad del aire. Por dicha razn podemos percibir la presencia de partculas finas en el ambiente y ver indicios de contaminacin del aire, tal es el caso de material particulado en suspensin PM10 y PM2.5, as como gases de dixido de azufre y dixido de nitrgeno. Sin embargo se ha registrado una disminucin progresiva los ltimos tres aos, estas disminuciones son alentadoras ya que los valores hallados se encuentran por debajo de los estndares de calidad del aire, en el caso de partculas; asimismo se destac que estos indicadores revelan que las medidas implementadas por las autoridades, como el ordenamiento del trfico, las revisiones tcnicas vehiculares, la conversin de los vehculos al sistema de gas natural y la eliminacin del plomo de la gasolina, entre otros, estn rindiendo buenos resultados. Como parte de las medidas implementadas, adquiere gran relevancia la ampliacin de reas verdes en Lima Metropolitana, ya que ests albergaran organismos vivos, de los cuales depender la eficacia en la captura de material particulado. De este modo las plantas C4 se convierten en una alternativa ideal de cultivo, al poseer mecanismos que permiten una mayor tolerancia a la concentracin de CO2, sobre una baja disposicin de agua. Se espera que a futuro la tendencia de reduccin de la contaminacin del aire en nuestra ciudad se mantenga y que en el menor tiempo posible logremos tener controlados todos los contaminantes, es decir que estn por debajo de sus respectivos estndares. Por ello es una preocupacin orientar los esfuerzos para reducir dicho contaminante hasta encontrar valores permisibles para la salud. Palabras Claves: Calidad de Aire, Plantas C4, material particulado.

I.

INTRODUCCIN

La contaminacin del aire es la forma mas visible de contaminacin, que se manifiesta paulatinamente y con mayor intensidad, este fenmeno est afectando a los habitantes de las principales ciudades del mundo y, en especial, a grupos vulnerables como nios, enfermos, mujeres gestantes y ancianos de los sectores econmicos ms pobres y excluidos.

La ciudad de Lima concentra un tercio de la poblacin peruana y est experimentando un aumento acelerado y significativo de algunos factores que impactan negativamente en la calidad de su aire. El aumento y envejecimiento de su parque automotor, el desorden e irracionalidad de su sistema de transporte pblico, la promocin fiscal del consumo de combustibles escasos, de psima calidad y muy contaminantes, entre otros factores, estn contribuyendo a degradar la calidad del aire.

Las medidas por controlar la contaminacin del aire estn basadas, principalmente, en leyes destinadas a prevenir la descarga de contaminantes a la atmsfera, sin embargo los esfuerzos por mitigar los contaminantes del aire abarcan propuestas de desarrollo experimental. Es el caso entonces que expondremos, como las plantas C4, cultivadas en las reas verdes de la ciudad de Lima, pueden captar con mayor eficiencia altas concentraciones de contaminantes del aire.

II.

REVISIN DE LA LITERARURA

2.1.

COMPOSICIN DEL AIRE La Organizacin Mundial de la Salud (OMS) define al aire puro como la mezcla

de gases, vapor de agua y partculas slidas y lquidas cuyo tamao vara desde unos cuantos nanmetros hasta 0,5 milmetros, los cuales en su conjunto envuelven al globo terrestre.

Grfico 2.1 Composicin del AireFuente: Manual de gestin de la calidad del aire. Swisscontact. (2004).

Los principales gases que conforman el aire son los constituyentes principales, el Nitrgeno y el Oxgeno (con un porcentaje de 78.08 y 20.95%, respectivamente), el Argn, con 0.93% y el dixido de carbono, con 0.033%. El 0.003% (30ppm) restante lo forman una gran variedad de compuestos gaseosos, llamados constituyentes menores. La calidad del aire es importante porque cada persona respira, en promedio, ms de 3,000 galones de aire al da, es decir ms de 2 galones por minuto. En ese sentido, todos los componentes del aire deben encontrarse en equilibrio en la atmsfera de acuerdo a los porcentajes sealados (Grfico 2.1).

Algunos de los componentes que pertenecen a los constituyentes menores (equivalente a 0.003%), si se encuentran en concentraciones mayores a las normales, son sustancias nocivas para el medio ambiente y la salud humana. Estos incluyen:

ozono troposfrico (O3), xidos de azufre (SOx), xidos de nitrgeno (NOx), monxido de Carbono (CO), material particulado (PM), entre otras sustancias potencialmente txicas conocidos como contaminantes del aire.

2.2.

PRINCIPALES CONTAMINANTES DEL AIRE Los problemas de calidad del aire estn relacionados con diferentes factores,

no slo geofsicos y meteorolgicos (direccin del viento, temperatura ambiental, humedad, etc.), sino tambin con aquellos factores de carcter socioeconmico, pues las presiones que ejercen la economa y el crecimiento de la poblacin a lo largo de los aos han sido determinantes en el estado actual de la calidad del aire. Es por esta razn que se seala a la contaminacin del aire como uno de los principales fenmenos de la vida urbana ya que la capacidad natural del aire para diluir los contaminantes se ha sobrecargado con el incremento de contaminantes de origen antropognico.

As, la poblacin, el desarrollo industrial y la dependencia de los motores de combustin interna explican el incremento sostenido de las emisiones gaseosas y material particulado. En este contexto, la rpida industrializacin y el mayor nmero de vehculos en circulacin, constituido principalmente por automviles y autobuses antiguos que utilizan combustible diesel de psima calidad, ha producido el aumento de la quema de combustibles fsiles para satisfacer la demanda de energa. Los contaminantes ms importantes derivados de los combustibles fsiles que se emiten a la atmsfera son: el material particulado (PM), los xidos de nitrgeno (NOx), el monxido de carbono (CO) y el dixido de carbono (CO2).

2.2.1. MATERIAL PARTICULADO (PM10 Y PM2.5) De acuerdo con los estudios documentados por la OMS, el principal problema del aumento en el parque automotor es la emisin de material particulado, el cual consiste en sustancias slidas o lquidas suspendidas en la atmsfera. El material particulado menor a 10 micrmetros de dimetro (PM10) corresponde de uno a dos tercios de las emisiones totales de material particulado. La principal afectacin a la

salud que puede producir el PM10 es su acumulacin en los pulmones y su contribucin a la disminucin de la funcin pulmonar, al acrecimiento del asma y al dao en el tejido pulmonar. Es importante resaltar que las partculas finas menores a 2.5 micrmetros (PM2.5) son particularmente peligrosas para la salud pues, debido a su pequeo tamao, pueden penetrar en el pulmn muy profundamente y con mayor facilidad, causando inflamacin, aumentando la mortalidad prematura y riesgo cancergeno.

2.2.2. XIDOS DE NITRGENO (NOX) Los xidos de nitrgeno presentan un carcter corrosivo, son oxidantes y actan como catalizadores en la formacin de nieblas (conocidas tambin por el trmino ingls smog) al reaccionar con hidrocarburos en presencia de radiacin solar. Todo esto puede ocasionar irritacin ocular y del tracto respiratorio, as como bronquitis, principalmente en nios.

2.2.3. MONXIDO DE CARBONO (CO) Alrededor del 70% proviene de fuentes mviles pues prcticamente todo emana por la combustin incompleta de los vehculos a motor. El CO es un contaminante importante ya que si llega a ser inhalado en altas concentraciones sustituye al oxgeno en la sangre formando la carboxihemoglobina (COHb); si sta llega a conformar ms del 2% en la sangre, produce problemas en