En 1974, Rowland y Molina daban cuenta de los resultados de sus investigaciones en un artículo publicado en la revista Nature. En él advertían de la creciente amenaza que el uso de los gases CFC suponían para la capa de ozono, aviso que en aquel momento fue criticado y considerado excesivo por un sector de investigadores. Sin embargo, la tenacidad y el convencimiento que depositaron en sus propias teorías conquistó las mentes más incrédulas. Tras arduas deliberaciones, Molina y Rowland consiguieron la aprobación a sus tesis en encuentros científicos internacionales y estuvieron presentes en las reuniones en las que se fijaron los parámetros de control que debían hacer cada país en la emisión fue aparte en el Departamento de Ciencias Atmosféricas, Planetarias mato auto de Tecnología de Massachusetts (MIT) como investigador y profesor. Y en 1994, su trabajo le brindó otro reconocimiento, en este caso del presidente de Estados Unidos, que le nombró miembro del comité que le asesora sobre asuntos de ciencia y tecnología, al que pertenecen 18 científicos.

El punto culminante de su trayectoria de trabajo y perseverancia en pro de su preocupación por un problema que afecta a todo el planeta llegó el 11 de octubre de 1995. Mario Molina recibía, junto con Rowland el Premio Nobel de Química por ser los pioneros en establecer la relación entre el agujero de ozono y los compuestos de cloro y bromuro en la estratosfera. El galardón también se concedía al holandés Crutzen, del Instituto Max-Planck de Química de Mainz (Alemania) quien halló en 1970 que los gases contaminantes tienen un efecto destructor en esa capa, sin descomponerse.

El 4 de diciembre de 1995, Molina, Rowland y Crutzen fueron premiados además por el Programa de la ONU para el Medioambiente (UNED), por su contribución a la protección de la capa de ozono.

Molina posee también los premios Tyler (1983) y Essekeb (1987) que concede la American Chemical Society, el Newcomb-Cleveland, de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia (1987), por un artículo publicado en la revista SCIENCE que explicaba sus trabajos sobre la química del agujero de ozono en la Antártida. Y la medalla de la NASA (1989) en reconocimiento a sus logros científicos. Mario Molina ha señalado en alguna ocasión que cuando eligió el proyecto de investigar el destino de los CFCs en la atmósfera, lo hizo simplemente por curiosidad científica. No consideró las consecuencias que conllevarían sus estudios. Pero cuando se dio cuenta de la envergadura de su descubrimiento, se sintió sobrecogido, porque su aporte no sólo ha contribuido a la comprensión de la química atmosférica, sino que además ha supuesto un profundo impacto en la conciencia ecológica de todo el mundo.

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