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«CO2» redirige aquí. Para la serie animada francesa, véase Co2 (serie de televisión).

Dióxido de carbono

Nombre (IUPAC) sistemático

Dióxido de carbono

General

Otros nombres Óxido de carbono (IV)

Anhídrido carbónico

Gas carbónico

Fórmula

semidesarrollada

C O 2

Fórmula

estructural

Fórmula molecular C O 2

Identificadores

Número CAS 124-38-91

Número RTECS FF6400000

ChEBI 16526

ChemSpider 274

PubChem 280

Propiedades físicas

Estado de

agregación

Gas

Apariencia Gas incoloro

Densidad 1.842 kg/m 3 ; 0,001842g/cm 3

Masa molar 44,01 g/mol

Punto de fusión 194,7 K (-78 °C)

Punto de ebullición 216 K (-57 °C)

Estructura Parecida al cuarzo

cristalina

Viscosidad 0,07 cP a −78 °C

Propiedades químicas

Acidez 6,35 y 10,33 pKa

Solubilidad en agua 1,45 kg/m³

Momento dipolar 0 D

Termoquímica

ΔfH 0 gas -393,52 kJ/mol

S 0 gas, 1 bar 213,79 J·mol-1·K

Peligrosidad

NFPA 704

020

Frases S S9, S26, S36 (líquido)

Riesgos

Ingestión Puede causar irritación, náuseas, vómitos y

hemorragias en el tracto digestivo.

Inhalación Produce asfixia, causahiperventilación. La

exposición a largo plazo es peligrosa.

Asfixiante a grandes concentraciones

Piel En estado líquido puede producir

congelación.

Ojos En estado líquido puede producir

congelación.

Compuestos relacionados

Compuestos

relacionados

Monóxido de carbono

Ácido carbónico

Valores en el SI y en condiciones estándar

(25 °C y 1 atm), salvo que se indique lo contrario.

El dióxido de carbono, también denominado óxido de carbono (IV), gas carbónico y anhídrido carbónico, es un gas cuyasmoléculas están compuestas por dos átomos de oxígeno y uno de carbono. Su fórmula molecular es CO2. Es una molécula linealy no polar, a pesar de tener enlaces polares. Esto se debe a que, dada la hibridación del carbono, la molécula posee una geometría lineal y simétrica. Su representación por estructura de Lewis es: O=C=O.

Como parte del ciclo del carbono, plantas, algas y cianobacterias usan la energía lumínica del Sol para fotosintetizar carbohidratos a partir del dióxido de carbono y el agua, expulsando oxígeno como desecho de la reacción.2 Sin embargo, las plantas no pueden hacer la fotosíntesis por la noche o en oscuridad, desprendiendo una cantidad menor de dióxido de carbono debido a la respiración celular.3 No sólo las plantas, la mayoría de los organismos en la Tierra que respiran expulsa el dióxido de carbono como desecho del metabolismo, incluyendo al hombre. El dióxido de carbono es producido también por la combustión del carbón y los hidrocarburos, es emitido por volcanes, géiseres y fuentes volcánicas.

Los efectos ambientales del dióxido de carbono atmosférico generan un creciente interés. Actualmente existe una fuertecontroversia sobre el calentamiento global y la relación que el CO2 tiene con éste. El dióxido de carbono es un importante gas que regula el calentamiento global de la superficie de la Tierra, además de ser la primera fuente de carbono para la vida en la Tierra. Su concentración en la atmósfera se ha mantenido constante desde el final del Precámbrico hasta la Revolución Industrial, pero debido al crecimiento desmesurado de la combustión de combustibles fósiles la concentración está aumentando, incrementando el calentamiento global y causando un cambio climático antropogénico. Sin embargo, los opositores a esta teoría se basan en la falta de evidencias científicas significativas que soporten el argumento de que el dióxido de carbono es el principal causante del calentamiento global, o incluso, tenga alguna relación con ésta.4

Índice

  [ocultar] 

1 Historia

2 Ciclo del carbono

3 Efecto invernadero

4 El dióxido de carbono en el entorno espacial

5 Usos

6 Uso médico del dióxido de carbono

7 Detección y cuantificación

8 Referencias

9 Enlaces externos

Historia[editar]

Estructura cristalina del hielo seco.

El dióxido de carbono fue uno de los primeros gases a ser descrito como una sustancia distinta del aire. En el siglo XVII, el químico flamenco Jan Baptist van Helmont observó que cuando se quema carbón en un recipiente cerrado, la masa resultante de la ceniza era mucho menor que la del carbón original. Su interpretación fue que el carbón fue transformado en una sustancia invisible que él llamó un "gas" o "espíritu silvestre" (spiritus sylvestre).

Las propiedades del dióxido de carbono fueron estudiadas más a fondo en la década de 1750 por el médico escocés Joseph Black, quien encontró que la piedra caliza (carbonato de calcio) al calentarse o tratarse con ácidos producía un gas que llamó "aire fijo". Observó que el aire fijo era más denso que el aire y que no sustentaba ni las llamas ni a la vida animal. Black también encontró que al burbujear a través de una solución acuosa de cal (hidróxido de calcio), se precipitaba carbonato de calcio. Posteriormente se utilizó este fenómeno para ilustrar que el dióxido de carbono se produce por la respiración animal y la fermentación microbiana. En 1772, el químico Inglés Joseph Priestley publicó un documento titulado Impregnación de agua con aire fijo en el que describía un proceso de goteo de ácido sulfúrico (o aceite de vitriolo como Priestley lo conocía) en tiza para producir dióxido de carbono, obligando a que el gas se disolviera; agitando un cuenco de agua en contacto con el gas, obtuvo agua carbonatada. Esta fue la invención del agua carbonatada. El dióxido de carbono se licuó primero (a presiones elevadas) en 1823 por Humphry Davy y Michael Faraday. La primera descripción de dióxido de carbono sólido fue dada por Charles Thilorier,

quien en 1834 abrió un recipiente a presión de dióxido de carbono líquido, sólo para descubrir que el enfriamiento producido por la evaporación rápida del líquido produjo "nieve" de dióxido de carbono sólido(nieve carbónica).

Ciclo del carbono[editar]

Artículo principal: Ciclo del carbono

Ciclo entre autótrofos y heterótrofos. Los autótrofos pueden utilizar dióxido de carbono (CO2) y agua para

formar oxígeno y compuestos orgánicos complejos, principalmente a través del proceso de fotosíntesis. Todos

los organismos pueden usar tales compuestos para formar nuevamente CO2 y agua a través de la respiración

celular.

El ciclo del dióxido de carbono comprende, en primer lugar, un ciclo biológico donde se producen unos intercambios de carbono (CO2) entre la respiración de los seres vivos y la atmósfera. La retención del carbono se produce a través de la fotosíntesis de las plantas, y la emisión a la atmósfera, a través de la respiración animal y vegetal. Este proceso es relativamente corto y puede renovar el carbono de toda la Tierra en 20 años.

En segundo lugar, el ciclo del dióxido de carbono comprende un ciclo biogeoquímico más extenso que el biológico y que regula la transferencia entre la atmósfera y los océanos y el suelo (litosfera). El CO2 emitido a la atmósfera, si supera al contenido en los océanos, ríos, etc., es absorbido con facilidad por el agua, convirtiéndose en ácido carbónico (H2CO3). Este ácido débil influye sobre los silicatos que constituyen las rocas y se producen los iones bicarbonato (HCO3

−). Los iones bicarbonato son asimilados por los animales acuáticos en la formación de sus tejidos. Una vez que estos seres vivos mueren, quedan depositados en los sedimentos calcáreos de los fondos marinos. Finalmente, el CO2 vuelve a la atmósfera durante las erupciones volcánicas, al fusionarse en combustión las rocas con los restos de los seres vivos. Los grandes depósitos de piedra caliza en el lecho del océano así como en depósitos acotados en la superficie son verdaderos reservorios de CO2. En efecto, el calcio soluble reacciona con los iones bicarbonato del agua (muy solubles) del siguiente modo:

Ca2+ + 2 HCO3− = CaCO3 + H2O + CO2

En algunas ocasiones, la materia orgánica queda sepultada sin producirse el contacto entre ésta y el oxígeno, lo que evita la descomposición aerobia y, a través de la fermentación, provoca la transformación de esta materia en carbón, petróleo y gas natural.

Efecto invernadero[editar]

Artículo principal: Efecto invernadero

El dióxido de carbono, junto al vapor de agua y otros gases, es uno de los gases de efecto invernadero (G.E.I.) que contribuyen a que la Tierra tenga una temperatura tolerable para la biomasa. Por otro lado, un exceso de dióxido de carbono se supone que acentuaría el fenómeno conocido como efecto invernadero,[cita requerida] reduciendo la emisión de calor al espacio y provocando un mayor calentamiento del planeta; sin embargo, se sabe también que un aumento de la temperatura del mar por otras causas (como la intensificación de la radiación solar) provoca una mayor emisión del dióxido de carbono que permanece disuelto en los océanos (en cantidades colosales), de tal forma que la variación del contenido del gas en el aire podría ser causa y/o consecuencia de los cambios de temperatura, cuestión que no ha sido dilucidada por la ciencia.

En los últimos años la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera ha presentado un aumento. Se ha pasado de unas 280 ppmen la era preindustrial a unas 390 ppm en 2009 (aun cuando su concentración global en la atmósfera es de apenas 0,039%). Este aumento podría contribuir, según el Grupo intergubernamental de expertos sobre el cambio climático promovido por la ONU, alcalentamiento global del clima planetario;5 en oposición, otros científicos6 dudan de que la influencia de los gases llamados "de efecto invernadero" (básicamente anhídrido carbónico y metano) haya sido crucial en el calentamiento que se lleva registrando en promedio en la superficie terrestre (0,6 grados Celsius) en los aproximadamente últimos 100 años.

El dióxido de carbono en el entorno espacial[editar]

La atmósfera del planeta Venus se encuentra en un estado de efecto"superinvernadero" debido al dióxido de

carbono.

En el Sistema Solar, hay dos ejemplos cercanos de planetas rocosos con atmósfera de dióxido de carbono, a saber; Venus y Marte, ambas atmósferas contienen más de un 95% de este compuesto en forma de gas, siendo Venus quien presenta un cuadro extremo de efecto invernadero debido a que las capas gaseosas de este gas combinada con ácido

sulfúrico calientan la atmósfera sometida a una presión de 94 atmósferas terrestres creando una temperatura de superficie de centenares de grados Celsius. En el caso de Marte, no se puede hablar de este efecto ya que su tenue atmósfera con una vaga presión atmosférica impide la sustentación hidrodinámica de nubosidades de este gas, no obstante, su presencia es muy elevada (95,3%).

Algunos satélites galileanos también han mostrado presencia de dióxido de carbono.

Usos[editar]

Burbujas de dióxido de carbono en una bebida.

Perdigones de "hielo seco".

Se utiliza como agente extintor enfriando el fuego (en forma de nieve carbónica) y dificultando el contacto de las llamas con el oxígeno del aire.

En la industria alimentaria, se utiliza en bebidas carbonatadas para darles efervescencia.

También se puede utilizar como ácido inocuo o poco contaminante. La acidez puede ayudar a cuajar lácteos de una forma más rápida y por tanto barata, sin añadir ningún sabor, y en la industria se puede utilizar para neutralizar residuos alcalinos sin añadir otro ácido más contaminante como el sulfúrico.

En agricultura, se puede utilizar como abono. Aunque las plantas no pueden absorberlo por las raíces, se puede añadir para bajar el pH, evitar los depósitos de cal y hacer más disponibles algunos nutrientes del suelo.

También en refrigeración se utiliza como una clase de líquido refrigerante en máquinas frigoríficas o congelado como hielo seco. Este mismo compuesto se usa para crear niebla artificial y apariencia de hervor en agua en efectos especiales en el cine y los espectáculos.

Otro uso que está incrementándose es como agente extractor cuando se encuentra en condiciones supercríticas, dada su escasa o nula presencia de residuos en los extractos. Este uso actualmente se reduce a la obtención de alcaloides como la cafeína y determinadospigmentos, pero una pequeña revisión por revistas científicas puede dar una visión del enorme potencial que este agente de extracción presenta, ya que permite realizar extracciones en medios anóxidos, lo que permite obtener productos de alto potencial antioxidante.

Es utilizado también como material activo para generar luz coherente (Láser de CO2).

Junto con el agua, es el disolvente más empleado en procesos con fluidos supercríticos.

Láser de anhídrido carbónico para experimentación.

Uso médico del dióxido de carbono[editar]

Como moderador de algunos reactores nucleares.

Como agente de Insuflación en cirugías laparoscópicas.

Como agente de contraste en Radiología.

En láser de CO2.

Como agente para ventilación en cirugías.

En tratamiento de heridas craneales y úlceras agudas y crónicas.

En tratamientos estéticos.

En tratamiento de problemas circulatorios.7

Detección y cuantificación[editar]

El dióxido de carbono puede ser detectado cualitativamente en la forma de gas por la reacción con agua de barita (Ba(OH)2) con la cual reacciona formando carbonato de bario, un precipitado blanco insoluble en exceso de reactivo pero soluble en soluciones ácidas. La cuantificación de dióxido de carbono se hace por métodos ácido-base en forma indirecta y por métodos instrumentales mediante infrarrojo.

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Aplicaciones del dióxido de carbono

Carbonatación de bebidas

Tratamiento de aguas

Nieve carbónica

En la industria

En estado gaseoso, el dióxido de carbono se emplea en la industria agroalimentaria   para la carbonatación de bebidas: sodas o aguas minerales. También permite propulsar y formar espuma en las cervezas «a presión».

Asimismo, se utiliza como una atmósfera de inertización, para la soldadura o la manipulación de materias inflamables, ya que crea una atmósfera protectora que permite controlar la proliferación de microorganismos (como larvas de insectos, bacterias, hongos, etc.) presentes en productos alimenticios como, por ejemplo, los cereales o el pan de miga, privándolos de oxígeno.

También se emplea para determinados extintores. Después, se envasa en estado gaseoso, pero se transforma en nieve carbónica al salir. Enfría las llamas y elimina el aire, privando al fuego de un elemento esencial: el oxígeno.

En estado sólido (-78 °C), el dióxido de carbono forma lanieve carbónica. Al ser una fuente potente de frío, esta nieve permite ultracongelar los alimentos de forma inmediata. También permite transportar los productos alimenticios sin riesgo de que se rompa la cadena de frío. Este es el motivo por el que las bandejas de comida preparada conservan toda su frescura en los aviones o en los trenes.

En medio ambiente

La inyección de dióxido de carbono permite controlar el pH, sobre todo durante el tratamiento de las aguas residuales. Esta es una solución alternativa al uso de ácido sulfúrico, el cual es un compuesto corrosivo y peligroso para el medio ambiente.

En sanidad

En forma de nieve carbónica, el dióxido de carbono permite transportar tejidos y órganos a una temperatura muy baja, algo que resulta indispensable para su conservación y para que un injerto pueda tener éxito.

En estado gaseoso, participa en la constitución de una atmósfera próxima a los estados fisiológicos, algo que resulta indispensable durante la manipulación de órganos artificiales.

Aplicaciones del dióxido de carbono

Minienciclopedia de los gases

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2014

Dióxido de carbonoEs el principal causante del calentamiento global de la Tierra

4 de noviembre de 2005

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El dióxido de carbono (CO2), también conocido como bióxido de carbono, óxido de carbono y

anhídrido carbónico, es uno de los gases más abundantes en la atmósfera. Y juega un papel

importante en los procesos vitales de plantas, animales y, en definitiva, para el ser humano,

como en la fotosíntesis, la respiración o en diversas actividades internas del cuerpo humano.

El CO2, en cantidades adecuadas, es uno de los gases de efecto invernadero que contribuye

a que la Tierra tenga una temperatura habitable, ya que impide la salida de calor de la

atmósfera. Y es que sin CO2, la Tierra sería un bloque de hielo. El físico y químico escocés

Joseph Black descubrió el CO2 alrededor de 1750. A temperatura ambiente, el CO2 es un gas

inodoro e incoloro, ligeramente ácido y no inflamable. Cuando alcanza los -78 C se vuelve

sólido y se hace líquido cuando se disuelve en agua, aunque si la presión desciende intentará

escapar al aire, dejando una masa de burbujas.

Sin embargo, un exceso de CO2 provoca una subida de la temperatura excesiva, dando lugar

al calentamiento global, del que se sospecha que puede provocar un aumento de la actividad

de las tormentas o el derretimiento de las placas de hielo de los polos, lo que provocará

diversos problemas ambientales, como inundaciones en los continentes habitados. El análisis

de gases retenidos en muestras de hielo de la Antártida y Groenlandia ha permitido conocer la

concentración de CO2 atmosférico y de otros gases de efecto invernadero de los últimos

160.000 años. Con los datos obtenidos, los científicos han detectado que los niveles actuales

de CO2 en la atmósfera son los mayores desde que se tiene constancia, produciéndose un

aumento sustancial y acelerado durante los últimos 160 años, es decir, desde el inicio de la

revolución industrial. Además, los científicos han estudiado que el CO2 se escapa del suelo

cada vez más rápido, lo que acelera aun más el calentamiento global.

El incremento de las emisiones de dióxido de carbono provoca alrededor del 50-60% del

calentamiento global. La combustión de combustibles fósiles para la generación de energía

provoca alrededor del 70-75% de las emisiones de CO2, mientras que el resto de las

emisiones son provocadas por los tubos de escape de los vehículos. Pero la emisión de

CO2 surge también de los propios consumidores: en España cada hogar produce hasta 5

toneladas de CO2 anuales, según datos del Ministerio de Medio Ambiente. Sólo el coche y la

calefacción concentran el 54% del CO2 emitido por el consumo familiar.

Sólo el coche y la calefacción concentran el 54% del CO2 emitido por el consumo familiar

Para restringir las emisiones de gases invernadero, principalmente CO2, se rubricaba en

diciembre de 1997 el protocolo de Kyoto, donde los países firmantes se comprometían a

reducir estas emisiones en una media de 5,2% hasta el 2012 respecto a los niveles de 1990.

Sin embargo, según un informe de Naciones Unidas, las emisiones de gases contaminantes,

sobre todo de CO2, aumentarán en los países industrializados en un 17% en los próximos 10

años a pesar de los compromisos por reducirlos. Estados Unidos, principal emisor de CO2 del

mundo, no ha firmado el protocolo porque considera que los perjuicios para su economía son

mayores que los supuestos beneficios para el medio ambiente. No obstante, el Protocolo

podría originar grandes ganancias para aquellos países que desarrollen tecnologías

ecológicas y para los que emiten menos gases con efecto invernadero de lo permitido, puesto

que todo ello se podrá vender a aquellos países que no cumplen con los objetivos.

Aplicaciones del CO2

El CO2, además de sus funciones en la naturaleza, es utilizado por el ser humano para diversas aplicaciones:

Agricultura: Por su papel en el crecimiento de las plantas, a veces se utiliza como abono.

Alimentación: En bebidas refrescantes y cerveza, para hacerlas gaseosas.

Protección contra incendios: En forma de gas o como sólido no conduce la electricidad y puede emplearse contra fuegos de equipos eléctricos en tensión. A su vez no deja residuos.

Usos industriales: En máquinas frigoríficas o congelado como hielo seco, en la obtención de la cafeína y en el proceso de descafeinar el café, en determinados pigmentos, en el lavado de pulpa de papel y en el desencalado del cuero.

Dióxido de Carbono. También denominado Óxido de carbono (IV), Gas carbónico y Anhídrido carbónico, es una sustancia cuyo estado natural es gaseoso y sus moléculas están compuestas por dos átomos de oxígeno

y uno de carbono. Su fórmula química es CO2. La representación por estructura de Lewis es: O=C=O. Es una molécula lineal y no polar, a pesar de tener enlaces polares. Esto se debe a que dada la hibridación del carbono la molécula posee una geometría lineal y simétrica.

Contenido

 [ocultar]

1 Características físico-

químicas

2 Obtención

3 Usos

4 Efecto ambiental

5 Véase también

6 Fuentes

Características físico-químicas

El Dióxido de carbono es una gas incoloro, inodoro y con un ligero sabor ácido, aproximadamente 1,5 veces

más denso que el Aire. La molécula se compone de un átomo de carbono unido a dos átomos de oxígeno

CO2, es soluble en agua en una proporción de un 0,9 de volumen del gas por volumen de agua a 20 °C.

El químico escocés Joseph Black lo denominó 'aire fijo', y lo obtuvo a partir de la descomposición de la marga

y la caliza, como parte de la composición química de esas sustancias. El químico francésAntoine Lavoisier lo

identificó como un óxido de carbono al demostrar que el gas obtenido por la combustión del carbón de leña es

idéntico en sus propiedades al 'aire fijo' obtenido por Black.

Obtención

El dióxido de carbono se produce por diversos procesos:

Por combustión u oxidación de materiales que contienen carbono, como el carbón, la madera, el aceite o

otros compuestos orgánicos.

Por la fermentación de azúcares.

Por la descomposición de los carbonatos bajo la acción del calor o los ácidos.

Comercialmente el dióxido de carbono se recupera:

De los gases de hornos de calcinación,

De los procesos de fermentación,

De la reacción de los carbonatos con los ácidos,

De la reacción del vapor con el gas natural, una fase de la producción comercial de amoníaco.

El dióxido de carbono se purifica disolviéndolo en un solución concentrada de carbonato alcalino y luego

calentando la disolución con vapor y el gas se recoge y se comprime en cilindros de acero.

La atmósfera contiene dióxido de carbono en cantidades variables, aunque normalmente es de 3 a 4 partes

por 10.000, y aumenta un 0,4% al año. Es utilizado por las plantas verdes en el proceso conocido

como fotosíntesis, por el cual se fabrican los carbohidratos, dentro del ciclo del carbono.

Usos

El dióxido de carbono se usa para fabricar carbonato de sodio, (Na2CO3 · 1OH2O: muy útil para lavar), e

hidrogenocarbonato de sodio, NaHCO3 (bicarbonato de sodio).

Disuelto bajo una presión de 2 a 5 atmósferas, el dióxido de carbono produce la efervescencia de las bebidas

gaseosas.

No arde ni sufre combustión, por lo que se emplea en extintores de fuego. El extintor de CO2 es un cilindro

de acero lleno de dióxido de carbono líquido que, cuando se libera, se expande repentinamente y produce una

bajada de temperatura tan enorme que se solidifica en 'nieve' en polvo. Esta nieve se volatiliza (se evapora) al

contacto con la sustancia en combustión, produciendo una capa de gas que enfría y mitiga la llama.

El dióxido de carbono sólido, conocido como hielo seco, se usa mucho como refrigerante. Su capacidad

para enfriar es casi el doble que la del hielo del agua; sus ventajas son que no pasa a líquido sino que se

convierte en un gas, produciendo una atmósfera inerte que reduce el crecimiento de las bacterias.

La presencia de dióxido de carbono en la sangre estimula la respiración. Por esa razón se le añade dióxido de

carbono al oxígeno o aire ordinario en la respiración artificial, y a los gases utilizados en la anestesia.

Efecto ambiental

Las investigaciones científicas indican que, aparentemente, la cantidad de CO2 atmosférico había

permanecido estable durante siglos, en unas 260 ppm (partes por millón). En los últimos 100 años el CO2 en

la atmósfera ha ascendido a 350 ppm a causa del uso indiscriminado de los combustibles fósiles (carbón,

petróleo y sus derivados). Lo significativo de este cambio es que pudiera provocar un aumento de la

temperatura de la Tierra a través del proceso conocido como efecto invernadero. El CO2 atmosférico tiende a

impedir el enfriamiento normal de la tierra, absorbiendo las radiaciones que usualmente ésta emite y que

escapan al espacio exterior. Como el calor que escapa es menor, la temperatura global del planeta aumenta.

Un calentamiento global de la atmósfera tendría graves efectos sobre el Medio ambiente. Aceleraría la fusión

de los casquetes polares, haría subir el nivel de los mares, cambiaría el clima, alteraría la Vegetación natural y

afectaría las cosechas.

Estos cambios, a la vez, tendrían un enorme impacto sobre la civilización humana. Desde 1850 hasta el

presente se ha producido un aumento en la temperatura global de cerca de 1 °C. Algunos científicos rechazan

las teorías del calentamiento, atribuyendo la subida de la temperatura a fluctuaciones normales del clima

global. Sin embargo, otros predicen que el aumento de la concentración en la atmósfera de CO2 y otros

"gases invernadero" dará origen que las temperaturas continúen subiendo. Las estimaciones van de 2 a 6 ºC

para mediados del Siglo XXI.