Hallada una nueva e importante fuente de oxidación en la atmósfera
Gran importancia para la calidad del aire y las previsiones climáticas
Los hidroperóxidos son oxidantes potentes que influyen notablemente en los procesos químicos de la atmósfera. Ahora, un equipo internacional de investigación en el que participa el Instituto Leibniz de Investigación Troposférica (TROPOS) ha demostrado que estas sustancias también se forman a partir de α-cetoácidos como el ácido pirúvico en nubes, lluvia y aerosoles de agua cuando se exponen a la luz solar. Estas reacciones podrían ser responsables del 5 al 15 por ciento del peróxido de hidrógeno atmosférico (H₂O₂) observado en la fase acuosa.
Esto significa que la fotólisis de α-cetoácidos se ha identificado ahora como otra fuente importante de oxidantes atmosféricos, escriben los investigadores en Science Advances, la revista de acceso abierto de la renombrada revista científica SCIENCE. Dado que estos procesos de oxidación influyen tanto en la formación como en la degradación de partículas y contaminantes atmosféricos, la vía de reacción recién descubierta es de gran importancia para la calidad del aire y las previsiones climáticas.
La clave de este descubrimiento son los α-cetoácidos. Estos ácidos carboxílicos contienen un grupo ceto adicional con un átomo de carbono y un átomo de oxígeno de doble enlace. Los α-cetoácidos llegan a la atmósfera a través de distintas reacciones a partir de una serie de gases precursores como el isopreno, los aromáticos o el acetileno, que pueden ser biogénicos o antropogénicos -procedentes tanto de la vegetación como de la industria. Están muy extendidos y desempeñan un papel fundamental en la vida en la Tierra, por ejemplo en la bioquímica, en el metabolismo de los aminoácidos en las células. Sin embargo, hasta ahora se había subestimado su importancia para la atmósfera y el clima mundial. Utilizando tres α-cetoácidos (ácido glioxílico, ácido pirúvico y ácido 2-cetobutírico), los investigadores pudieron demostrar en experimentos de laboratorio y cálculos de modelos que estas sustancias, junto con la luz, intervienen en la formación de hidroperóxidos, que a su vez producen peróxido de hidrógeno. Estos procesos tienen lugar en la fase líquida atmosférica, es decir, en partículas que contienen agua.
En el estudio participaron investigadores de la Academia China de Ciencias (Guangzhou), el Guangdong Technion - Instituto Tecnológico de Israel, el Instituto Weizmann de Ciencias, la Universidad Fudan (Shanghai), la Universidad de la Academia China de Ciencias (Pekín), la Universidad de Ciencia y Tecnología de Kunming, la Universidad de Turín, la Universidad de Shandong (Qingdao) y el Instituto Leibniz de Investigación Troposférica (TROPOS). Tres expertos en procesos fotoquímicos en líquidos atmosféricos desempeñaron un papel importante en la colaboración: Sasho Gligorovski, que realizó su tesis doctoral en el TROPOS de Leipzig hace 20 años, después investigó en Francia, se convirtió en profesor del Instituto de Geoquímica de Guangzhou de la Academia China de Ciencias, y desde 2025 investiga en la empresa conjunta chino-israelí Guangdong Technion - Israel Institute of Technology (GTIIT). Davide Vione, que trabaja como profesor en la Universidad de Turín. Y el profesor Hartmut Herrmann, que investiga el sistema multifásico troposférico en TROPOS y en la Universidad de Leipzig desde 1998, así como en la Universidad de Shandong desde 2018 y en la Universidad Fudan de Shanghái desde 2019.
El departamento de química atmosférica de TROPOS en Leipzig utilizó los datos de laboratorio de Shanghái y Turín en su modelo de fase líquida CAPRAM (Chemical Aqueous Phase Radical Mechanism) para evaluar los efectos atmosféricos de los resultados de laboratorio y hacer proyecciones. El modelo CAPRAM se ha ido perfeccionando a lo largo de muchos años de trabajo hasta el punto de poder cartografiar cadenas de reacción muy complejas, y los nuevos hallazgos se han incorporado ahora como nuevos canales de retroalimentación.
"Este trabajo proporciona el primer marco cuantitativo para la formación de hidroperóxidos a partir de α-cetoácidos y aclara las dependencias de pH y concentración que son cruciales para los modelos atmosféricos. Gracias a la cooperación internacional, hemos logrado encontrar otra pieza del rompecabezas en el complejísimo campo de la química atmosférica multifásica", explica el profesor Hartmut Herrmann, de TROPOS y la Universidad de Shandong Qingdao.
El estudio que ahora se publica aporta aproximaciones iniciales, pero también pone de relieve lagunas en el conocimiento: por ejemplo, faltan mediciones sistemáticas sobre el terreno de las concentraciones de α-cetoácidos en aerosoles y agua de nubes en distintos entornos, necesarias para incorporar estos mecanismos a los modelos climáticos. Estos estudios ayudarían a estimar mejor el presupuesto global de hidroperóxidos en la atmósfera y su papel en la formación de partículas en fase acuosa y la producción de sulfatos.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Hongwei Pang, Andreas Tilgner, Jin Han, Jiazhuo Z. He, Yiqun Wang, Jinli Xu, Bowen He, Qingxin Deng, Ren Yan, Zhu Ran, Xinming Wang, Jiangping Liu, Adeniyi Adesina, Luca Carena, Erik H. Hoffmann, Thomas Schaefer, Davide Vione, Hartmut Herrmann, Sasho Gligorovski; "Evidence for hydroperoxide formation through atmospheric aqueous photochemistry of α-keto acids"; Science Advances, Volume 12
Más noticias del departamento ciencias
