ARTÍCULO Ciclo biogeoquímico (y secuestro) de carbono

40 Apuntes de Ciencia y Tecnología, Nº 10, marzo de 2004 ARTÍCULO Ciclo biogeoquímico (y secuestro) de carbono Juan F. Gallardo Lancho Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Apartdo 257, 37071 Salamanca corr-ele: jgallard@usal.es. Fax: +34 92 3219609 Asociación para el Avance de la Ciencia y la Tecnología en España (AACTE) © 2004 AACTE Introducción En los últimos años es recurrente el alarmismo existente sobre el incremento del anhídrido de carbono (CO2) atmosférico, que se supone (determinado en las burbujas de aire atrapadas en glaciales) ha sufrido un incremento desde 0,28 hasta 0,37 ml CO2 l-1 aire desde 1870 (aproximadamente de 0,078 a 0,089 ml carbono l-1 aire; Keeling y col. 1979; Nefter y col. 1994), aunque los más alarmistas piensan que desde el inicio de la era industrial el incremento ha sido, hasta la actualidad, del 30 %, con las nefastas consecuencias de un previsible “efecto invernadero”, es decir, de un calentamiento general del planeta Tierra. Se supone que el incremento de carbono (C) desde el citado año de 1870 ha sido de 3,2 Pg (1 Pg C equivale a 1015 g) de C por año (Lal y col. 1995). Se dice que una de las causas de ese incremento de CO2 atmosférico es la quema de los combustibles fósiles efectuada, principalmente, por los países industrializados, estimándose un flujo de C hacia la atmósfera de alrededor de 5 Pg de C. Se supone que ello hace incrementar el CO2 atmosférico en unos 5 mg CO2 kg-1 aire año-1 (1,4 mg C kg-1 aire a-1) durante las últimas décadas. Se aduce que otra de las causas, quizás menos conocida, que contribuye a dicho incremento de CO2 atmosférico es la pérdida de C orgánico de los suelos (COS) merced al cultivo intensivo de los mismos. Lal y col. (1998) estimaron que, anualmente, la media mundial de esa pérdida se aproxima a 1,5 mg C kg-1 suelo a-1. Obviamente, se piensa que si (el compartimento de) la reserva orgánica del suelo (COS) disminuye, se engrosará el (compartimento de) CO2 existente en la atmósfera. Por último, se afirma que la intensa desforestación tropical (una vez que la llamada civilización occidental destruyó en el remoto pasado los bosques templados en beneficio de cultivos y pastos en Europa y, desde el siglo XVIII, en Norteamérica) también está contribuyendo al incremento neto de CO2 atmosférico. De ahí la importancia que se le ha concedido en los últimos años a un profundo conocimiento del ciclo de C. El ciclo de C en el planeta Tierra. Existe en la atmósfera alrededor de 720 Pg de C, mayoritariamente en forma de anhídrido carbónico (CO2). Como vegetación terrestre se encuentra en su composición (secuestrado), con permanencia más o menos temporal, poco más de 830 Pg de C. En la parte superior de los suelos terrestres se engloban, predominantemente en forma de substancias húmicas (de color oscuro y bioestables), cerca de 1.5 Eg (1 Eg equivale a 1018 g) de C, aunque algún autor lo cuantifica en algo menos (Figura 1). Esas cifras resultan despreciables frente a las reservas de C en forma inorgánica disuelta (como carbonato sódico y bicarbonato cálcico), orgánica disuelta e incluido en las partículas orgánicas en suspensión, que se estima, en el conjunto de océanos y mares, en unos 38 Eg de C, o frente a los más de 60 Zg (1 Zg equivale a 1021 g) de C como sedimentos varios, precipitados o acumulados, terrestres y oceánicos (como carbonatos y combustibles orgánicos fósiles), aunque bien es verdad que gran parte de tales reservas de C se encuentran en forma poco activa (carbonatos precipitados de calcio y magnesio, unos 20 Zg de C). Las formas orgánicas presentes en las rocas sedimentarias terrestres se consideran impor- Apuntes de Ciencia y Tecnología, Nº 10, marzo de 2004 41 Figura 1 tantes (estimadas en más de 10 Zg C), aunque de ellas sólo una fracción relativamente pequeña (probablemente poco más de 5 Eg C) se puede considerar utilizable como combustibles fósiles (carbón mineral, petróleo, gas), por ser accesibles al hombre con las técnicas actuales. El drama de los combustibles fósiles es que los yacimientos de C orgánico explotables (estimados optimistamente en unos 8 Eg de C) necesitan imperiosamente ser extraídos para complementar las necesidades energéticas crecientes de los países desarrollados (en especial EEUU de Norteamérica, la Unión Europea, Rusia y Japón) y de una población mundial en constante crecimiento. El ser humano comprende una escasa biomasa, de unos de 50 Tg (1 Tg equivale a 1012 g) de C, aún menor que la de la microbiología (alrededor de 2 Pg); siendo ésta la verdaderamente responsable de gran parte de la mineralización orgánica y correspondiente producción de CO2. El intercambio bruto de CO2 entre atmósfera y vegetación (fotosíntesis o respiración, según la dirección del flujo) se estima en unos 120 Pg C a-1. Se supone que la biomasa vegetal neta producida anualmente es de 55 Pg C a-1, por lo que asignado un periodo medio de renovación inferior a 30 años es fácil deducir que cada año quedarían fijados unos 2 Pg C a-1. Esta producción neta es la utilizada como alimento, combustión energética, aprovecha- miento forestal, etc., en general, activada por la acción humana, por lo que ese balance queda casi igualado. Sin embargo, algunos científicos piensan que durante el Holoceno ha existido una fase de acumulación de C en los ecosistemas terrestres cifrados en decenas de kg C ha-1 año-1 (Schlesinger, 1997). El intercambio neto entre suelos y vegetación, mayormente diferencia entre entradas orgánicas (humificación) y salidas de C a la atmósfera (mineralización) se cifra entre 0,25 y 0,50 Pg C por año; pero este posible superávit se encuentra perturbado por las actividades antropozoógenas (vg.: agricultura intensiva y sobrepastoreo). El intercambio entre océanos y atmósfera es menos conocido y se supone del orden de 105 Pg C a-1. Pero mientras algunos autores piensan que, al existir más CO2 atmosférico, se retira este exceso como carbonatos en los fondos marinos (en torno a 2 Pg C a-1), otros autores aseguran que el océano también emite actualmente CO2 a la atmósfera (según autores españoles de unos 16 Pg C), esto es, es incapaz de disolver más gas carbónico. Aún así se piensa que los sedimentos que llegan al mar por erosión llevan inmersos unos 0,5 Pg C a-1, escapándose hacia los fondos marinos una cuarta parte de ellos. Las diferencias entre autores podría deberse a que, a pesar de que el 30 % del CO2 atmosférico puede estar siendo secuestrado por el mar (más acusadamente en 42 Apuntes de Ciencia y Tecnología, Nº 10, marzo de 2004 los océanos fríos), podría ser devuelto por las corrientes marinas en periodos de decenas, centenas o miles de años, según el ciclo de cada tipo de corriente marina (ver figura 1). Esto quiere decir que el comportamiento del mar en el futuro podría reflejar los excesos del pasado y esa incertidumbre incluye aquellas diferencias. En resumen, se puede afirmar que del ciclo de C se conoce bastante bien la parte terrestre exógena, peor la parte oceánica exógena, pero poco lo referente al ciclo endógeno, sea terrestre o marino, aunque esto último sólo tendría efectos a escala geológica y no es de preocupación a un plazo de cientos o miles de años. tropicales en el planeta Tierra, se estima que pueden acumular unos 460 Pg de C (prácticamente la mitad de la biomasa); de ahí el interés de que no sean desforestados. En la tabla 1 puede verse el área que corresponde a cada ecosistema (en millones de km2), la biomasa vegetal contenida (en Mg ha-1), la producción de hojarasca (en Mg ha-1), la biomasa microbiana (Kg ha-1) y la inversa del tiempo medio de mineralización orgánica (constante de descomposición, año-1). Se observa que los bosques tropicales, con abundante biomasa vegetal y producción, poseen poco COS dado el escaso tiempo medio de mineralización (unos seis meses), mientras que en el extremo opuesto se encuentra la tundra, con escasa biomasa vegetal y producción, pero con una fuerte acumulación de COS, dado que el tiempo medio de mineralización es de siglos, debido a que el frío inhibe la actividad microbiana y, como consecuencia, la descomposición orgánica. El C en los ecosistemas terrestres En los ecosistemas el C puede encontrarse ocluido en la biomasa vegetal, o en el suelo (C orgánico edáfico, mayormente como substancias húmicas). Si se repasan los principales ecosistemas de acuerdo con la climatología zonal, obviamente, salvo los bosques tropicales pluviales (con cerca de 200 Mg C ha-1), los bosques tropicales de estación seca o templados (generalmente con alrededor de 150 Mg C ha-1) y los bosques boreales (con cerca de 90 Mg C ha-1), los demás ecosistemas no cobran importancia en cuanto a biomasa vegetal (más o menos permanente). Dada la gran superficie que ocupan los bosques El contenido de C orgánico de los suelos (COS) Debido a que el COS de los suelos es uno de los principales subcompartimentos de C más accesible al humano, se han hecho cálculos de cuanto COS se acumula en cada tipo o clase de suelos. Posteriormente esos valores se multiplican por la superficie que ocupa cada tipo en el Tabla 1. Distribución de C Orgánico del Suelo (por Ecosistemas) Ecosistemas Producción anual neta Media de hojarasca Media de COS (Mg C ha-1) Total terrestre de COS (Millones ha) (Pg C) Area terrestre (Mg C ha-1 a-1) (Mg C ha-1 a-1) Bosque tropical. 9.0 1.5 104 2450 255 Bosque templado 5.5 12.1 118 1200 142 Bosque boreal 3.6 20.0 149 1200 179 Matorral, chaparral 2.7 2.8 69 850 59 Sabana tropical 3.2 1.0 37 1500 56 Pradera templada 2.3 2.0 192 900 173 Tundra y pradera alpina 0.6 5.0 216 800 173 Subdesiertos y semiáridos 0.3 0.11 56 1800 101 Desiertos y glaciales 0.02 0.01 1.0 2400 3.0 Agrosistemas 2.9 0.5 127 1400 178 Pantanos y manglares 11.2 12.5 686 200 137 - - - 14700 1456 - SUBTOTALES Según Whitakker y Likens (1973) y Schlesinger (1997) 43 Apuntes de Ciencia y Tecnología, Nº 10, marzo de 2004 globo terráqueo; por último se suman los resultados parciales para cada tipo de suelos y, de esa manera, se consiguen las cifras de cuánto COS existe en el Planeta. Así, en la tabla 1 se expone uno de estos cálculos (de los muchos existentes, con mayor o menor aproximación); también se incluyen la producción anual neta y la acumulación (más o menos continua) de hojarasca con fines comparativos. El resultado obtenido es, en este caso, de 1,46 Eg de COS bloqueado en la totalidad de los suelos del planeta. Se observa también que los suelos tropicales acumulan más COS (255 Pg) por su amplia extensión, más que por su contenido efectivo. Algo más de 150 Pg se encuentran en los bosques templados o boreales, praderas, tundras, y agrosistemas. Por ello se deduce que, para mantener el C edáfico, no se deberían perturbar o degradar los bosques y praderas y, a la vez, procurar incrementar los contenidos de COS de los suelos cultivados (por ello, en esta idea, la Unión Europea otorga fondos y subvenciones para estos fines). También existe C inorgánico (mayormente como carbonatos cálcicos y magnésicos) que se concentran en los suelos áridos y semiáridos (1.044 Pg C) y, ya menos, en suelos poco evolucionados (375 Pg C, en general, proceden de roquedos calizos) y suelos de climas continentales (266 Pg C). El C inorgánico representa, pues, unos 1,75 Eg de C, lo que significa otro subcompartimento tan grande como el COS pero, a diferencia de éste, es poco activo. Sin embargo, el fenómeno de la lluvia ácida también podría acelerar este proceso, pero gracias a las medidas tomadas en el sector industrial de los países desarrollados (Este de Norteamérica y Norte y Centro de Europa) ésta ha sido casi eliminada y se es optimista en el sentido de que será anulada, salvo casos muy puntuales, a corto plazo. La pérdida histórica de COS La agricultura promueve la intensificación de la mineralización por lo que los contenidos de COS disminuyen. Se estima que, desde 1870 a la actualidad, se han perdido entre 40 y 80 Pg de COS y es de prever que en el siglo XXI se perderán otros 60 Pg de COS adicionales (una emisión de 1 Pg de COS significa un aumento de 0,47 µl l-1 del CO2 atmosférico). Como el 40 % del COS terrestre se encuentra en los Trópicos (que se reparten, casi por mitades principalmente, entre Iberoamérica y Africa), de ahí el papel importante que se le atribuye al futuro manejo de suelos en Iberoamérica. Por ejemplo, en Argentina se afirma que existe una pérdida anual de 1,0 Mg C ha-1 a-1 con siembra tradicional, mientras que si se efectuara siembra directa se capturarían hasta 4 Mg C ha-1 a-1 (lo cual significa un incremento anual de COS del 1,0 al 1,4 %). El Protocolo de Kioto (1997) En 1997 la mayoría de las naciones acordaron en una reunión celebrada en Kioto (Japón) detener, con diversas medidas, el continuo incremento de CO2 atmosférico con el deseo de mitigar cualquier cambio climático. Para intentar paliar dicho incremento se deben distinguir bien los compartimentos (sumideros) de los flujos (o transferencias). Los principales compartimentos a considerar en el cambio climático son, quizás, los más pequeños: el C atmosférico (0,74 Eg), el C fijado por la biomasa vegetal aérea (0,83 Eg) y el C capturado por el medio edáfico (alrededor de 1,5 Eg); sólo más recientemente también se considera el C acumulado como reserva oceánica, que se estima en 38 Eg. Los principales flujos en la Tierra son: El de intercambio biosferaatmósfera (fotosíntesis-mineralización) estimado en 110 Pg C a-1; y el de intercambio hidrósfera-atmósfera (solubilización marina), que se supone prácticamente de igual orden (105 Pg C a-1). Dado que la posible influencia humana sobre el compartimento marítimo es casi nula (y más bien desconocida la evolución del flujo) y el de la biomasa vegetal sólo se mantiene o disminuye por las actividades y necesidades antropozoógenas, la gran esperanza estriba en la actuación sobre el compartimento suelo. Una de las medidas acordadas fue intentar la disminución de las emisiones de CO2 a la atmósfera por las naciones desarrolladas que, obviamente, son las últimas responsables de dicho incremento (cifrado en más de 5 Pg C a-1). Otra medida fue intentar detener, de alguna manera, la desforestación de los bosques tropicales (Sudamérica, Africa Ecuatorial, Indonesia), incluso promoviendo la reforestación de tanto éstos como los bosques templados (lo cual también atañe a Europa y Norteamérica). La última medida acordada fue la de procurar un cambio de manejo de los suelos para aumentar la reserva de COS mundial, en especial en los países en vía de 44 Apuntes de Ciencia y Tecnología, Nº 10, marzo de 2004 desarrollo (que, de esa manera se implicarían en solucionar problemas causados mayormente por los países desarrollados a cambio de ciertas transferencias económicas). Nótese que estas dos últimas decisiones alcanzan plenamente a la agricultura iberoamericana. No todas las naciones implicadas firmaron dicho Protocolo, siendo las ausencias más destacadas la de EEUU de Norteamérica (que prácticamente produce un cuarto de todas las emanaciones anuales mundiales de CO2) y Rusia. La captura de C por los suelos agrícolas El aumento del contenido de COS puede producirse: 1. Por un aumento de la producción vegetal que favorezcan las entradas orgánicas al suelo. Afortunadamente la agricultura moderna, con el empleo del riego, fertilizantes, adición de abonos orgánicos o composts, etc., ha favorecido este incremento, aún cuando no todos los manejos hayan sido los mejores. El reverso de la moneda se encuentra en la agricultura de supervivencia de los países del Tercer Mundo, donde la presión humana y su falta de preparación técnica, cuando no el sobrepastoreo, hacen imposible las mejoras necesarias para lograr un buen manejo del suelo, obteniendo producciones bajas o muy bajas. 2. Por un aumento artificial de entradas orgánicas al suelo mediante la adicción sistemática de estiércoles, abonos verdes o humificados, composts, etc., que favorecen la permanencia, cuando no ocasionan un incremento, del COS. El problema es dónde encontrar abundante materia orgánica, barata y de calidad (máxime en áreas semiáridas o áridas) para añadir a los suelos, además de las restricciones que deben observarse en uso y adición de los lodos o barros cloacales. 3. Por disminución de la tensión de oxígeno del suelo (lo cual se favorece no removiendo la capa arable) lo que conlleva una menor mineralización del COS; en ello se basa, en parte, la labranza denominada “cero” (mejor llamada labranza reducida); sin embargo hay que controlar un exceso de condiciones anaeróbicas y la laminación edáfica, perjudiciales. Obviamente el riego, al ocupar el agua los poros (más o menos temporalmente), rebaja la tensión de oxígeno y se disminuye también, por ello, la mineralización del COS, además de su efecto positivo en la producción. 4. Por mejora del manejo de cultivos, procurando las debidas rotaciones, praderas y descansos (barbechos), en consonancia con la climatología en particular. El problema es que ello exige un nivel técnico elevado y la no sobre-explotación de las tierras. En suma, adoptando un manejo integral de la agricultura y silvopraticultura, esto es, aplicando rotaciones adecuadas, impidiendo el sobrepastoreo y la erosión, y reutilizando los subproductos orgánicos Se estima que, teniendo en cuenta estas acciones en el manejo integral de los cultivos, se podría lograr una captura de 2,0 Pg C a-1, aunque ello no representara ni la mitad de las emisiones mundiales de CO2. En base a ello, los modelos que se han realizado para predecir el futuro del incremento del COS (captura edáfica de C) son extremadamente variables, desde los muy pesimistas a los muy optimistas. Pero hay que tener en cuenta que el deber de los agricultores, ganaderos y forestales, mediante la implementación de las nuevas técnicas agrícolas y/o deteniendo la pérdida de suelo (sobre todo de los trópicos), es el de mantener nutricionalmente a sus familia y producir excedentes de productos para su venta con calidad y a un precio asequible, no sólo el de capturar C como a veces se le intenta imponer en exclusiva; en todo caso, si logran capturar C deberían ser compensados económicamente (de resultas del Protocolo de Kioto). Potencialidad de captura del C de los suelos Una gran parte de los suelos árticos o de alta montaña (Histosoles) se encuentran poco intervenidos y, afortunadamente, acumulan unos 0,40 Eg C, casi un cuarto del total del COS terrestre. Otros suelos en los que cabe depositar esperanzas son los suelos poco desarrollados (Entisuelos y algunos Inceptisuelos) que acumulan 0,38 Eg C, es decir, casi otro cuarto del total de COS terrestre), de baja productividad (salvo excepciones, como los Vertisuelos) y que poseen vocación mayormente forestal. Por ello amplias áreas de aquellos órdenes de suelos se han dejado de cultivar en los países desarrollados aunque, por desgracia, siguen cultivándose en muchos países en vías de desarrollo; ahí es donde se puede y debe actuar con miras al Protocolo de 45 Apuntes de Ciencia y Tecnología, Nº 10, marzo de 2004 Kioto y donde se requiere que se apliquen las transferencias de captura de C. Los otros órdenes de suelos (que engloban 0,72 Eg de C, aproximadamente la mitad del COS terrestre), o tienen escaso contenido de COS (v.g.: Aridisuelos, aunque es importante consignar el C inorgánico capturado) o son demasiado fértiles como para permitirse el lujo de dejarlos sin cultivar (v. g.: Mollisuelos), dadas las necesidades nutricionales (actualmente de más de 6.000 millones de seres humanos). Modelos de evolución del COS y el C atmosférico En casi todos los modelos de evolución de COS se consideran dos periodos: uno hasta la llamada revolución verde (antes de 1970), en el que se considera que la reserva de C edáfico descendió hasta niveles mínimos en los suelos agrícolas; y otro desde la aparición de nuevos manejos integrados de cultivos (después de 1970), en el que se incluyeron técnicas de conservación de suelos y durante el cual se supone existe un incremento paulatino en el contenido de COS. Emisiones de CO2 y niveles de vida Sin embargo, se estima que las acciones citadas no serán suficientes para compensar las emisiones de CO2, por lo que se desea que los países más emisores (ver tabla 2) congelen o reduzcan significativamente sus emisiones; sólo EEUU de Norteamérica emite casi un cuarto de todo el CO2 industrial; le siguen el conjunto de países de la Unión Europea (también con alto nivel de vida) y, luego, China debido a su enorme población (unos 1.200 millones de habitantes), no tanto por su nivel de vida. También puede deducirse que los países se ordenan de facto según su renta per capita de emisión de CO2, que es lo mismo que ordenarlos según su nivel de vida. Si Alemania no ocupa un lugar aún más alto en ese listado es porque la parte occidental (ex-Federal) está incorporando la atrasada Alemania oriental (ex-comunista). En cuanto al cumplimiento del Protocolo de Kioto, en general, no lo cumplen ni siquiera los que lo firmaron (EEUU de Norteamérica, en cierta manera, es más coherente), en especial los que tienen un fuerte crecimiento en su desarrollo (Australia, España, Canadá o Italia). Es obvio que ningún país está dispuesto a renunciar (en realidad) a aumentar su nivel de vida: no es casualidad que España haya disminuido sus emisiones de CO2 en el último año (2002), coincidente con su crisis de crecimiento. Se constata igualmente la debacle económica de los antiguos países comunistas, incluyendo temporalmente, por las razones aducidas, a Alemania. Si algún país ve reducida sus emisiones, es forzado por las crisis económicas. Tabla 2. Producciones de CO2 de Diferentes Países (y su Rentas per capita) Países CO2 desprendido (1995) (Pg CO2) EE. UU. de N.A. Unión Europea Alemania Gran Bretaña Italia Francia España China Rusia Japón India Canadá Ucrania Polonia México Sudáfrica Brasil Australia 5230 3150 885 565 425 365 250 3000 1550 1150 800 475 430 336 330 325 290 290 Sobre total de emisiones mundiales de CO2 (%) Población total Renta per capita (Mpersonas) (Mg CO2/ persona) 23.7 14.2 4.0 2.6 1.9 1.6 1.1 13.6 7.0 5.2 3.6 2.1 2.0 1.5 1.5 1.5 1.3 1.3 265 375 82 60 58 58 40 1200 150 126 930 30 52 39 95 42 160 18 20 8.5 11 10 7.5 6.5 6.5 2.5 10.5 9.5 0.9 16 8.5 8.7 3.5 8.0 1.8 16 Variación últimos años (N.d.: Sin datos) 13 % (-3.5 %) -12 % -5% 5% -2 % 14 % N.d. % -26 % N.d. % N.d. % 8% -25 % -12 % N.d. % N.d. % N.d. % 19 % 46 Apuntes de Ciencia y Tecnología, Nº 10, marzo de 2004 Acciones a considerar para mitigar el CO2 atmosférico Por tanto, se están proponiendo acciones para disminuir el ritmo de aumento del CO2 atmosférico (e invertir el flujo creciente de C), como sería la detención de la desforestación (generalmente en países con bajo nivel de vida y producción de CO2; v.g.: Brasil) y la captura de C, tanto en suelo como en biomasa. En este sentido, una de las acciones más efectivas que se están llevando a cabo en los países occidentales desarrollados (donde sobran alimentos y el crecimiento poblacional está detenido) es retirar del cultivo las tierras marginales y poco fértiles ("set-aside") para, posteriormente, reforestarlas. El problema surge en los países en vías de desarrollo, con poblaciones y crecimiento demográfico altos (escaso control de natalidad), donde la presión sobre la tierra (y por nuevas tierras) es altísima, por lo que es imparable la desforestación y la esquilmación de suelos, ya sean fértiles o poco fértiles. Por tanto, se recurre generalmente, como única solución más efectiva, al deseado incremento de COS, el cual se puede lograr mediante los varios procedimientos ya señalados. No obstante, sería deseable que los países desarrollados asumieran sus responsabilidades e intentaran detener sus emisiones de CO2 y no proyectaran sus propios problemas hacia los países en vía de desarrollo. En este sentido se realizan actualmente en los países desarrollados investiagaciones relativas a la bioestabilidad de la fracción orgánica edáfica recalcitrante (la llamada humina). El metano en el ciclo del C Otro gas que tiene incidencia en el cambio climático es el metano (CH4) y que, actualmente, tiene una concentración atmosférica de aproximadamente 1,6 µl CH4 l-1 de aire. Se dice que su concentración también ha aumentado durante las últimas décadas por la actividad industrial. Se ha comprobado en las burbujas de aire atrapadas en el hielo que, hace mil años, la concentración de metano era tan sólo 0,6 µl CH4 l-1. Pero el análisis del origen del metano atmosférico muestra que la producción tiene, en su mayor parte, origen natural (emanaciones de volcanes, pantanos, manglares, cultivo del arroz, termitas, rumiantes y fuegos naturales), por lo que las emanaciones industriales poseen menor incidencia, dada la mayor eficacia y limpieza de las industrias, plantas generadoras de energía y calefactores. Si ésto se redujera efectivamente (en los países de mayor nivel de vida, obviamente) y el metano continuara incrementando su porcentaje, habría que pensar que alguna fuente natural se ha disparado y entonces: ¿qué hacer?; ¿eliminar el cultivo del arroz?; ¿sacrificar todos los rumiantes?; ¿extinguir las termitas?. Se tendría un mayor problema aún que el ya agudo del imparable (socialmente) aumento del CO2 proveniente de un mayor uso de energía y por el creciente aumento de la población humana y su calidad y prolongación de vida. Las consideraciones políticas: a modo de propuestas El dilema político se plantea en el sentido de si, para mantener el CO2 atmosférico en los niveles actuales, los países desarrollados deben limitar (incluso disminuir) sus crecientes niveles de vida (cosa difícil de aceptar en los países ricos, supuestamente democráticos), o deben ser los países en vías de desarrollo (y los del Tercer Mundo) sobre los que deben recaer la responsabilidad de no desforestar e incrementar los niveles de C orgánico (e inorgánico) de sus suelos agrícolas para que las primeras naciones continúen gozando sus privilegiadas emisiones. El futuro lo dirá, pues no hay que olvidar que la energía nuclear muestra ahora su mejor sonrisa ante este debate, al igual que lo hicieron (en las pasadas décadas) las multinacionales petrolíferas cuando se hablaba de residuos radioactivos. El público (en general) observa que unas organizaciones no gubernamentales (ONG) atacan los residuos nucleares y otras ONG denuncian las emisiones de CO2, por lo que el ciudadano no sabe o duda quién(es), en realidad, apoya(n) económicamente o está(n) detrás de las diversas ONGs, pero es también consciente de la creciente necesidad de energía que, de alguna manera y en alguna parte, hay que generar. De ahí el interés creado en torno al I.T.E.R. (energía de fusión), que daría energía nuclear, pero con escasos residuos radiactivos. Es obvio que deberían tomarse algunas acciones. Las naciones desarrolladas deberían: a) Renunciar a un constante e imparable aumento del nivel de vida. b) Resolver los problemas internacionales con EEUU de Norteamérica (270 Mh y un Apuntes de Ciencia y Tecnología, Nº 10, marzo de 2004 altísimo nivel de vida, que prácticamente controla la economía mundial) amistosamente y para bien de toda la humanidad y no de manera impuesta a favor del primer país mediante la amenaza de las armas. El caso actual de Irak, dada la urgente necesidad para EEUU de Norteamérica y Gran Bretaña (apoyados por Japón y otros países carentes de petróleo en su subsuelo) de energía barata que asegure su alto consumo y equilibre su alto déficit público, es rabiosamente paradigmático. c) La extensión de alternativas energéticas no contaminantes (hídrica, eólica y, quizás también, la energía de fusión). d) Hacer realidad las transferencias internacionales mediante el pago del CO2 capturado por las naciones en vía de desarrollo (mercado de CO2 ¿o ecotasa?), pues corre el peligro de ser simplemente un deseo bien intencionado de algunos países europeos más concienciados con el llamado Tercer Mundo. Mientras que los países en vías de desarrollo deberían: a) Renunciar al crecimiento demográfico sin límites: piénsese en China (1.200 Mh) o, mismamente, la India (1.000 Mh), y la pregunta del millón sería: ¿qué sucedería si éstas naciones tuvieran el nivel de vida de tan sólo Chile (¿o no estarían en su derecho?)? ¿Y, no digamos, España? Forzosamente los conflictos armados contra el llamado Mundo Occidental, por el aprovisionamiento de la (cada vez más escasa y) limitada energía barata, serían imparables. b) Abandonar las tierras menos fértiles, mediante incentivos nacionales e internacionales. c) Disponibilidad de fuentes orgánicas de calidad y baratas que pueda utilizarse por los agricultores. d) Adecuado manejo y control de bosques, donde la explotación de los mismos debe regirse por el principio de que las reforestaciones deben superar las talas. Consecuencias sobre el cambio global o climático Sin embargo, no hay que pensar que el control del CO2 atmosférico resuelve la variación o cambio climático. Así, durante el Holoceno (últimos 10.000 años) el calentamiento global ha sido un hecho. Pero, a pesar de ello, nunca ha habido un periodo de estabilidad climática tan continuado durante los últimos 47 400.000 años como en el Holoceno. Ahora bien, el incremento de CO2 y de otros gases invernadero podría, en un primer paso, incrementar las temperaturas medias de la Tierra y ello podría afectar a las corrientes marinas y regresar a una nueva glaciación (estos cambios ya se han producido en el pasado a escalas de tiempo de un par de generaciones (de abuelos a nietos), por ejemplo, durante el Younger Dryas (hace 11.000 años). Esto implicaría que algunas de las zonas más industrializadas y pobladas del Hemisferio Norte se cubrieran de una capa de hielo permanente a tan sólo alturas de 800 metros s.n.m. (como las islas Británicas hace tan sólo 18.000 años), lo que obviamente imposibilitaría una vida apacible para el ser humano y se producirían grandes pérdidas económicas, lo que induciría a fuertes migraciones humanas con consecuencias políticas impredicibles (v.g.: creación de otros “Israeles” y/o desaparición de países). Algunos científicos han observado indicios de cambios en la corriente del Atlántico Norte en los últimos años. Por ello, los países ricos más expuestos a este riesgo se han aproximado al Protocolo de Kioto, aunque no los menos expuestos como EEUU y Rusia. Pero se observa que mientras unos países temen su inundación por efecto del calentamiento y consiguiente aumento del nivel del mar, otros temen su enfriamiento local como consecuencia de los cambios climáticos terrestres. Hay que tener en cuenta que el aumento de la cantidad de biomasa vegetal, si existiera invasión progresiva de la vegetación a medida que los hielos se fueran retirando, paliaría en cierto grado el posible aumento de CO2 atmosférico, a lo que habría que añadir una mayor producción primaria por efecto del aumento de la concentración carbónica en la atmósfera (mayor biomasa vegetal significa mayor fijación de C). El panorama es, por tanto y en cierta manera, contradictorio. Algunos autores señalan que, desde la última glaciación del Cuaternario, la progresión de la vegetación ha retirado C atmosférico a un ritmo de más de 5 Mg C ha-1 siglo-1 (Schlesinger 1997). Sin embargo, no hay que pensar que el control del CO2 atmosférico resuelve la variación o cambio climático, dado que durante el Holoceno el calentamiento global fue un hecho a pesar de un paralelo aumento de la cantidad de biomasa vegetal, dada la invasión progresiva de la vegetación a medida que los 48 Apuntes de Ciencia y Tecnología, Nº 10, marzo de 2004 hielos se fueron retirando (desde la última glaciación del Cuaternario se estima un ritmo de más de 5 Mg C ha-1 siglo-1) lo cual no deja de ser, en cierta manera, contradictorio, pues mayor biomasa vegetal significa mayor fijación de C. Incluso durante el “óptimo climático” que se ha gozado durante el Holoceno se han producido cambios en el clima. Por ejemplo, hace escasamente cinco siglos el tiempo era tan frío que se le viene llamando “Pequeña edad de Hielo” y precisamente la temperatura media terrestre ha ido incrementándose desde entonces; obviamente este calentamiento terrestre es anterior tanto a la aparición de la gran industria, como a la explosión demográfica mundial que se ha desatado en los dos últimos siglos con el progreso de la Medicina. En la época de Jesucristo (periodo Romano) los indicios apoyan a afirmar que también hubo un periodo cálido y bien es sabido que el vehículo de los romanos era la cuádriga y la carreta, no el motor de gasolina, y la población mundial era exigua a causa de las recurrentes epidemias. Mismamente, la pluviosidad ha sufrido grandes cambios durante, por ejemplo, ese mismo periodo de los últimos cinco siglos, por lo que si estamos en un periodo seco se puede achacar a que es debido al cambio climático producido por los gases de invernaderos y, si estamos en otro lluvioso, se tiende a utilizar exactamente también el mismo argumento, pero antes de la época industrial ya se producían esos enormes cambios de periodos de lluvias y otros periodos de sequía (léase la Biblia). Si retrocedemos a hace sólo cuatro milenios (Edad del Bronce) también se postula como una época fría. Y un poco más atrás, en el Mesolítico (hace unos ocho milenios), la Tierra se encontraba en una máximo térmico después de la última glaciación. O sea, sin salir del Holoceno (que geológicamente en tiempo no es nada, una simple anécdota del Cuaternario) el clima no ha dejado de oscilar y ello sin tener relación alguna con la mayor emisión de CO2 que se ha producido durante el último siglo y medio. Por tanto, nadie sabe con certeza la causa de por qué se detuvo el último periodo glacial (ni por qué aparecieron y desaparecieron los anteriores), ni por qué durante los siglos XIV y XV volvió a bajar la temperatura. A pesar de estas evidencias, los políticos y los medios de comunicación (incluso algunos científicos interesados en dramatizar…) achacan a estas emisiones carbónicas el cambio climático supuestamente actual (Watson, 2001). Y es forzoso establecer que el cambio climático se ha venido produciendo (y se producirá) durante todas las épocas geológicas terrestres (recuérdense los dinosaurios o, muy recientemente, las múltiples glaciaciones) y, que a ello actualmente, hay que añadir una mayor emisión de CO2 a la atmósfera (sin tener en cuenta cómo reaccionará el océano a medio plazo), que previsiblemente hará incrementar la temperatura atmosférica, pero que es imposible predecir a priori, con los conocimientos actuales, si el clima general terrestre tenderá a calentarse o a enfriarse, a pesar de las emisiones de las naciones industrializadas. El moderno aumento de temperatura y una paralela disminución de pluviosidad en el Hemisferio Norte puede ser atribuido a los gases de efecto invernadero, pero no se sabe en realidad la dirección real del permanente cambio climático geológico. La desforestación producida por el hombre blanco en Africa e Iberoamérica desde principios del Siglo XX (que puede haber producido un flujo de cerca de 1 Pg a-1 de C a la atmósfera) no deja de ser una visión muy parcial y escasamente científica del tema; mismamente los impactos iniciados y producidos por el hombre blanco en Europa desde algunos siglos antes de la Era cristiana y, no digamos, si a ello se le suma los que se produjeron en los siglos XIX y XX en Norteamérica, han debido tener más trascendencia que aquélla. Existen aún muchas incógnitas que hay que descubrir para explicar el cambio climático considerado global y así se puede referir, como ejemplo, al recurrente calentamiento del Pacífico (fenómeno de El Niño), tras algunos años de enfriamiento (La Niña), comenzado a estudiar por los científicos no hace muchos años. Consideraciones finales De lo expuesto se deduce que las consecuencias de un mejor conocimiento del ciclo del C aclararían muchos de los problemas actuales, pero quedan aún pendientes muchas incógnitas: a) La posible incidencia en el cambio climático; b) las consecuencias políticas y socioeconómicas derivadas del nivel de riqueza, o nivel de vida familiar o nacional que está directamente ligado a un mayor consumo de energía y, por ende, de producción de CO2; Apuntes de Ciencia y Tecnología, Nº 10, marzo de 2004 c) los intereses de las grandes compañías petroleras (emisoras de CO2) y nucleares (productoras de residuos radioactivos), entremezclado por las energías alternativas (de origen hídrico, eólico o solar, quizás en el futuro la fusión nuclear); d) el trasfondo de ideologías (de buenos y malos, de moros y cristianos, de occidentales y chinos) que (más o menos ocultamente) pretenden justificar el control de las reservas de petróleos de los países pobres o en vía de desarrollo por los países más poderosos; e) el incierto mercado de captura, secuestro o fijación de C; f) el (insuficientemente estudiado) papel de los océanos en el control climático; g) la imposición de ciertas modas de manejos del suelo agrícola; h) el discurso ecologista contra la tala de árboles; i) la carga de profundidad del permanente cambio geológico del clima; y un largo et cetera. Seamos optimistas y pensemos que en el futuro tendremos energía barata merced a la energía de fusión (de ahí la lucha por controlar el ITER), al menos por el bien de la humanidad, incluso por su sobrevivencia como especie. Lectura complementarias - ARNALDS A. (2000). Carbon sequestration: A new incentive for landcare. International Landcare Conference. Melbourne. - BROWN S. (2001). Measuring C in forests: Current status and future challenges. Environ. Poll., 116:363-372. - BUTCHER S.S., R.J. CHARLSON, G.H. ORIANS, G.V. WOLFE (1992). Global biogeochemical cycles. Academic Press, San Diego. - CARTER M.R., B.A. STEWART (1996). Structure of organic matter storage in agricultural soils. (Adv. Soil Sci. Series), C.R.C. Press, Boca Ratón. - DIXON R.K. et al. C pools and flux of global ecosystems. Science, 263:185-190. - ESWARAN H., R. LAL, P. REICH (2001). Land degradation: An overview. En: E.M. BRIDGES, I.D. HANNAN, et al. (ed.): Responses to land degradation. Oxford & I.B.H. 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