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En los tramos superiores de la estratosfera de la Tierra, una fina capa de moléculas de ozono absorbe la luz solar ultravioleta, lo que hace que las condiciones en la superficie sean propicias para los seres vivos. La capa de ozono es delgada (solo del grosor de dos monedas de un centavo apiladas) y ciertos gases interactúan con el ozono para causar un adelgazamiento estacional de la capa. La mayoría de los gases responsables de estos agujeros de ozono se liberan como resultado de la actividad industrial o agrícola humana.
El oxígeno forma alrededor del 21 por ciento de la atmósfera terrestre, y la mayor parte existe como una molécula estable que consta de dos átomos de oxígeno. Sin embargo, en la estratosfera superior, la luz solar tiene suficiente energía para dividir algunas de estas moléculas en átomos de oxígeno libres que pueden combinarse con las moléculas de oxígeno estables para formar ozono, una molécula que consta de tres átomos de oxígeno. Los tres átomos crean una configuración que permite a la molécula absorber la luz ultravioleta. Los científicos creen que la capa de ozono se formó hace unos 600 millones de años, lo que permitió que los organismos emergieran del mar y vivieran en la tierra.
El cloro y el bromo tienen estructuras atómicas similares y ambos tienen la capacidad de agotar la capa de ozono. Cuando un solo átomo de cualquiera de los elementos entra en contacto con una molécula de ozono, elimina el átomo de oxígeno adicional para formar una molécula ligeramente más estable (ya sea un ion hipoclorito o hipobromito) y deja oxígeno molecular. Al estar lejos de ser inertes, cada ion hipoclorito e hipobromito reacciona con otra molécula de ozono, formando esta vez dos moléculas de oxígeno y dejando libre el radical cloro o bromo para comenzar de nuevo el proceso. De esta forma, un solo átomo de cloro o bromo puede convertir miles de moléculas de ozono en oxígeno.
Si se liberara cloro o bromo gaseoso en la superficie, ninguno de los dos llegaría a la estratosfera:formarían compuestos mucho antes de llegar allí. Sin embargo, el cloro es un componente principal de dos clases de gases inertes, llamados clorofluorocarbonos o CFC. Estos gases migran a la atmósfera superior, donde la radiación del sol es lo suficientemente fuerte como para romper las moléculas y liberar cloro libre. De la misma manera, la expulsión de bromuro de metilo al nivel del suelo libera bromo a la estratosfera. Los CFC tienen muchos usos en la industria y el bromuro de metilo es un pesticida. Otras clases de gases que agotan la capa de ozono y que contienen bromo, llamados halones, se utilizan en extintores de incendios y en la agricultura.
En febrero de 2013, 197 países habían aceptado los términos del Protocolo de Montreal, un tratado internacional que controla el uso de ciertos CFC y halones. El tratado no aborda específicamente el tetracloruro de carbono, otra sustancia que agota la capa de ozono, pero desde que se utiliza en la fabricación de CFC, que han sido eliminados, su uso ha disminuido. El tratado tampoco aborda la liberación de bromuro de metilo u óxido nitroso. Este último es otro gas que agota la capa de ozono y que se libera en la agricultura y la agricultura. Al igual que los CFC, el óxido nitroso forma un radical reactivo en la estratosfera que elimina el átomo de oxígeno adicional del ozono.