Un equipo de investigación del Instituto Max Planck de Química de Maguncia y de la Universidad de Heidelberg ha utilizado por primera vez el satélite medioambiental alemán EnMAP (Environmental Mapping and Analysis Program) para detectar simultáneamente los dos principales contaminantes del aire, el dióxido de carbono (CO 2 ) y el dióxido de nitrógeno (NO 2 ), en columnas de emisiones de centrales eléctricas, con una resolución espacial sin precedentes de tan solo 30 metros.
El método recientemente desarrollado permite el seguimiento de las emisiones industriales desde el espacio con gran precisión y el análisis detallado de los procesos atmosféricos. Los resultados se publicaron en la revista Environmental Research Letters .
El dióxido de carbono (CO₂ ) y los óxidos de nitrógeno (NO₃ ) se encuentran entre los contaminantes atmosféricos antropogénicos más importantes, con consecuencias para el clima, la salud y la calidad del aire. Las mediciones satelitales se consideran una herramienta clave para el monitoreo independiente de emisiones. Sin embargo, anteriormente presentaban limitaciones significativas: muchos sensores tienen resoluciones espaciales demasiado bajas para detectar con fiabilidad fuentes de emisiones aisladas, como las centrales eléctricas.
Los procesos atmosféricos, como las nubes o la reacción química de los óxidos de nitrógeno, también complican la interpretación de los datos. En el caso del CO₂ , los altos valores de fondo suelen enmascarar las señales de emisión relativamente débiles.
Dado que el NO₂ y el CO₂ se emiten conjuntamente, las mediciones de NO₂ se utilizan a menudo para estimar las emisiones de CO₂ basándose en ratios de emisión conocidos. Sin embargo, hasta ahora no existía ningún instrumento capaz de detectar ambos gases simultáneamente con alta resolución espacial .
El método presentado ahora cierra esta brecha: por primera vez, ambos gases pueden medirse simultáneamente y con alta resolución directamente sobre las fuentes de emisión, y su proporción puede determinarse con precisión. Esto abre la puerta a un monitoreo de emisiones satelital más transparente e independiente.
EnMAP: Perspectivas de alta resolución
Los gases traza atmosféricos, como el CO₂ y el NO₂ , dejan patrones de absorción característicos en la luz solar, que pueden detectarse mediante espectrómetros. Para las mediciones satelitales se suelen utilizar instrumentos con una resolución espectral muy alta. Estos instrumentos pueden analizar las finas estructuras de absorción de los gases en la luz solar reflejada, pero normalmente solo alcanzan una resolución espacial de 3 a 5 kilómetros.
En cambio, el satélite alemán de observación de la Tierra EnMAP se diseñó originalmente para la teledetección de superficies terrestres. Proporciona imágenes con un nivel de detalle espacial excepcionalmente alto de 30 x 30 metros, pero presenta una resolución espectral comparativamente baja.
El nuevo estudio demuestra ahora que, contrariamente a suposiciones anteriores, es posible realizar mediciones fiables de gases traza incluso con un instrumento no diseñado específicamente para la observación atmosférica.
«Utilizando los datos de EnMAP, pudimos determinar la distribución de CO₂ y NO₂ en columnas de emisiones de centrales eléctricas individuales, por ejemplo, de plantas en Arabia Saudita y en la región sudafricana de Highveld, uno de los mayores focos de emisiones del mundo», explica Christian Borger, primer autor del estudio y, hasta hace poco, investigador postdoctoral en el Grupo de Teledetección por Satélite del Instituto Max Planck de Química. Actualmente trabaja en el Centro Europeo de Predicciones Meteorológicas a Medio Plazo (CEPMPM) en Bonn.
De la medición a la aplicación
Esto significa que el satélite EnMAP puede utilizarse para determinar las emisiones de CO₂ y NO₂ de cada central eléctrica simultáneamente y con alta resolución. Además, se pueden obtener ratios NO₂ / CO₂ , lo que permite extraer conclusiones sobre la tecnología, la eficiencia y el modo de funcionamiento de los sistemas. En el futuro, estos ratios podrían utilizarse para estimar las emisiones de CO₂ basándose únicamente en datos de NO₂ .
Los datos también ofrecen nuevos conocimientos sobre la conversión química de NO a NO₂ en las columnas de emisión. Hasta ahora, este proceso crucial de la química atmosférica solo podía estudiarse mediante complejas campañas de medición aérea. El uso de datos satelitales presenta importantes ventajas en este contexto, ya que permite la detección global, consistente y comparable de emisiones de contaminantes industriales.
«Nuestro estudio demuestra cómo los satélites con alta resolución espacial pueden contribuir al monitoreo específico de las emisiones industriales en el futuro, además de misiones a gran escala como el satélite europeo de CO₂M » , resume el líder del grupo, Thomas Wagner. El satélite ambiental EnMAP abre nuevas perspectivas para un sistema global de monitoreo satelital de contaminantes atmosféricos y gases de efecto invernadero.
Más información: Christian Borger et al., Observaciones de alta resolución de columnas de emisiones de NO₂ y CO₂ a partir de mediciones satelitales EnMAP, Environmental Research Letters (2025). DOI: 10.1088/1748-9326/adc0b1
