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Sumidero de carbono

Los sumideros de carbono (barras verdes a la derecha) eliminan carbono de la atmósfera, mientras que las fuentes de carbono ( emisiones de gases de efecto invernadero ) (barras grises a la izquierda) lo agregan. Juntos, forman parte del presupuesto de carbono que ya no está en equilibrio desde la década de 1850, provocando un aumento de casi el 50% en la concentración de dióxido de carbono atmosférico . [1]

Un sumidero de carbono es cualquier cosa, natural o no, que acumula y almacena algún compuesto químico que contiene carbono durante un período indefinido y, por lo tanto, elimina dióxido de carbono (CO 2 ) de la atmósfera. [2] Estos sumideros forman una parte importante del ciclo natural del carbono . Un término general es depósito de carbono , que son todos los lugares donde puede haber carbono (la atmósfera, los océanos, el suelo, las plantas, etc.). Un sumidero de carbono es un tipo de depósito de carbono que tiene la capacidad de absorber más carbono de la atmósfera del que libera.

A nivel mundial, los dos sumideros de carbono más importantes son la vegetación y el océano . [3] El suelo es un importante medio de almacenamiento de carbono. Gran parte del carbono orgánico retenido en el suelo de las zonas agrícolas se ha agotado debido a la agricultura intensiva . El " carbono azul " designa el carbono fijado a través de los ecosistemas oceánicos. El carbono azul costero incluye manglares , marismas y praderas marinas que constituyen la mayor parte de la vida vegetal oceánica y almacenan grandes cantidades de carbono. El carbono azul profundo se encuentra en alta mar más allá de las jurisdicciones nacionales e incluye el carbono contenido en "las aguas de la plataforma continental, las aguas de aguas profundas y el fondo marino debajo de ellas. Como principal sumidero de carbono, el océano elimina el exceso de emisiones de gases de efecto invernadero , como el calor y energía." [4]

Se están realizando muchos esfuerzos para mejorar los sumideros naturales de carbono, principalmente suelos y bosques, para mitigar el cambio climático . Estos esfuerzos contrarrestan las tendencias históricas causadas por prácticas como la deforestación y la agricultura industrial que agotaron los sumideros naturales de carbono; El uso de la tierra, el cambio de uso de la tierra y la silvicultura han sido históricamente importantes contribuciones humanas al cambio climático . Además de mejorar los procesos naturales, se están realizando inversiones en iniciativas de secuestro artificial para almacenar carbono en materiales de construcción o en las profundidades del subsuelo. [5] [6]

Definición

En el contexto del cambio climático y, en particular , de su mitigación , un sumidero se define como "cualquier proceso, actividad o mecanismo que elimina un gas de efecto invernadero, un aerosol o un precursor de un gas de efecto invernadero de la atmósfera". [7] : 2249 

En el caso de los gases de efecto invernadero distintos del CO 2 , no es necesario que los sumideros almacenen el gas. En cambio, pueden descomponerlo en sustancias que tienen un efecto reducido sobre el calentamiento global. Por ejemplo, el óxido nitroso se puede reducir a N 2 inofensivo . [8] [9]

Los términos relacionados son "reservorio de carbono, reservorio, secuestro , fuente y absorción". [7] : 2249  La misma publicación define el depósito de carbono como "un depósito en el sistema terrestre donde elementos, como el carbono [...], residen en diversas formas químicas durante un período de tiempo". [7] : 2244 

Tanto los reservorios de carbono como los sumideros de carbono son conceptos importantes para comprender el ciclo del carbono , pero se refieren a cosas ligeramente diferentes. Se puede considerar un reservorio de carbono como el término general, y un sumidero de carbono es entonces un tipo particular de reservorio de carbono: un reservorio de carbono son todos los lugares donde puede estar el carbono (por ejemplo, la atmósfera, los océanos, el suelo, las plantas y los combustibles fósiles). ). [7] : 2244  Un sumidero de carbono, por otro lado, es un tipo de depósito de carbono que tiene la capacidad de absorber más carbono de la atmósfera del que libera. [ cita necesaria ]

Tipos

La cantidad de dióxido de carbono varía naturalmente en un equilibrio dinámico con la fotosíntesis de las plantas terrestres. Los sumideros naturales de carbono son:

Los sumideros de carbono artificiales son aquellos que almacenan carbono en materiales de construcción o en las profundidades del subsuelo ( secuestro geológico de carbono ). [5] [6] Ningún sistema artificial importante elimina todavía el carbono de la atmósfera a gran escala. [11]

La conciencia pública sobre la importancia de los sumideros de CO 2 ha aumentado desde la aprobación del Protocolo de Kyoto de 1997 , que promueve su uso como forma de compensación de carbono . [12]

Sumideros de carbono naturales

Este diagrama del ciclo rápido del carbono muestra el movimiento de carbono entre la tierra, la atmósfera, el suelo y los océanos en miles de millones de toneladas de carbono por año. Los números amarillos son flujos naturales, los rojos son contribuciones humanas en miles de millones de toneladas de carbono por año. Los números blancos indican carbono almacenado.

Suelos

Los suelos representan un medio de almacenamiento de carbono a corto y largo plazo y contienen más carbono que toda la vegetación terrestre y la atmósfera combinadas. [13] [14] [15] La basura vegetal y otra biomasa , incluido el carbón vegetal , se acumula como materia orgánica en los suelos y se degrada por la erosión química y la degradación biológica . Los polímeros de carbono orgánicos más recalcitrantes , como la celulosa , la hemicelulosa , la lignina , los compuestos alifáticos, las ceras y los terpenoides , se retienen colectivamente como humus . [dieciséis]

La materia orgánica tiende a acumularse en la basura y los suelos de regiones más frías como los bosques boreales de América del Norte y la Taiga de Rusia . La hojarasca y el humus se oxidan rápidamente y se retienen mal en condiciones climáticas tropicales y subtropicales debido a las altas temperaturas y la extensa lixiviación causada por las lluvias. Las zonas donde se practican cultivos migratorios o agricultura de tala y quema generalmente sólo son fértiles durante dos o tres años antes de ser abandonadas. Estas selvas tropicales son similares a los arrecifes de coral en el sentido de que son muy eficientes para conservar y hacer circular los nutrientes necesarios, lo que explica su exuberancia en un desierto de nutrientes. [17]

Los pastizales contribuyen a la materia orgánica del suelo , almacenada principalmente en sus extensas esteras fibrosas de raíces. Debido en parte a las condiciones climáticas de estas regiones (por ejemplo, temperaturas más frías y condiciones semiáridas a áridas), estos suelos pueden acumular cantidades significativas de materia orgánica. Esto puede variar según las precipitaciones, la duración de la temporada invernal y la frecuencia de los incendios de pasto provocados por rayos que ocurren naturalmente . Si bien estos incendios liberan dióxido de carbono, mejoran la calidad de los pastizales en general, lo que a su vez aumenta la cantidad de carbono retenido en el material húmico. También depositan carbono directamente en el suelo en forma de biocarbón que no se degrada significativamente a dióxido de carbono. [18]

La materia orgánica en las turberas sufre una lenta descomposición anaeróbica debajo de la superficie. Este proceso es lo suficientemente lento como para que en muchos casos la ciénaga crezca rápidamente y fije más carbono de la atmósfera del que se libera. Con el tiempo, la turba se hace más profunda. Las turberas contienen aproximadamente una cuarta parte del carbono almacenado en las plantas y los suelos terrestres. [19]

Mejorar los sumideros de carbono del suelo

Gran parte del carbono orgánico retenido en muchas zonas agrícolas de todo el mundo se ha agotado gravemente debido a las prácticas agrícolas intensivas . [20] Desde la década de 1850, una gran proporción de los pastizales del mundo han sido labrados y convertidos en tierras de cultivo, lo que ha permitido la rápida oxidación de grandes cantidades de carbono orgánico del suelo. Los métodos que mejoran significativamente el secuestro de carbono en el suelo incluyen la labranza cero , el acolchado de residuos, los cultivos de cobertura y la rotación de cultivos , todos los cuales se utilizan más ampliamente en la agricultura orgánica que en la agricultura convencional. [21] [22]

Bosques

Proporción de reservas de carbono en reservorios de carbono forestal, 2020 [23]

Factores favorables y saturación de sumideros de carbono en los bosques

Los bosques son generalmente sumideros de dióxido de carbono cuando tienen una gran diversidad, densidad o superficie. Sin embargo, también pueden ser fuentes de carbono si la diversidad, la densidad o la superficie disminuyen debido a la deforestación , la tala selectiva, el cambio climático, los incendios forestales o las enfermedades. [24] [25] [26] Un estudio realizado en 2020 encontró que 32 bosques tropicales estacionales no amazónicos brasileños rastreados pasaron de ser un sumidero de carbono a una fuente de carbono en 2013 y concluye que "se necesitan políticas para mitigar la emisión de gases de efecto invernadero y para restaurar y proteger los bosques tropicales estacionales". [27] [28] En 2019, los bosques absorbieron un tercio menos de carbono que en la década de 1990, debido al aumento de las temperaturas, las sequías y la deforestación . El bosque tropical típico puede convertirse en una fuente de carbono para la década de 2060. [29]

Una evaluación de los bosques europeos encontró signos tempranos de saturación de sumideros de carbono, después de décadas de fortaleza creciente. [30] El Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC) concluyó que una combinación de medidas destinadas a aumentar las reservas de carbono forestal y la extracción sostenible de madera generará el mayor beneficio de secuestro de carbono. [31]

La esperanza de vida de los bosques varía en todo el mundo, influenciada por las especies de árboles, las condiciones del sitio y los patrones de perturbación natural. En algunos bosques, el carbono puede almacenarse durante siglos, mientras que en otros bosques, el carbono se libera mediante frecuentes incendios que reemplazan a los bosques. Los bosques que se talan antes de los eventos de reemplazo de rodales permiten la retención de carbono en productos forestales manufacturados como la madera. [32] Sin embargo, sólo una parte del carbono eliminado de los bosques talados termina en bienes duraderos y edificios. El resto termina como subproductos del aserradero, como pulpa, papel y paletas, que a menudo terminan en incineración (lo que da como resultado la liberación de carbono a la atmósfera) al final de su ciclo de vida. Por ejemplo, de las 1.692 megatoneladas de carbono extraídas de los bosques de Oregón y Washington entre 1900 y 1992, sólo el 23% se almacena a largo plazo en productos forestales. [33]

La Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) informó que: "Las reservas totales de carbono en los bosques disminuyeron de 668 gigatoneladas en 1990 a 662 gigatoneladas en 2020". [23] : 11  Sin embargo, otro estudio encuentra que el índice de área foliar ha aumentado a nivel global desde 1981, lo que fue responsable del 12,4% del sumidero de carbono terrestre acumulado de 1981 a 2016. El efecto de fertilización con CO 2 , por otro lado, fue responsable del 47% del sumidero, mientras que el cambio climático redujo el sumidero en un 28,6%. [34] En los bosques boreales de Canadá, hasta el 80% del carbono total se almacena en los suelos como materia orgánica muerta. [35]

Los programas de compensación de carbono están plantando millones de árboles de rápido crecimiento por año para reforestar tierras tropicales, por tan solo 0,10 dólares por árbol. Durante su vida útil típica de 40 años, un millón de estos árboles pueden secuestrar hasta un millón de toneladas de dióxido de carbono. [36] [37]

Cambios en el efecto albedo.

Los bosques generalmente tienen un albedo bajo porque la mayor parte del espectro ultravioleta y visible se absorbe mediante la fotosíntesis . Por esta razón, la mayor absorción de calor por parte de los árboles podría compensar algunos de los beneficios de carbono de la forestación (o compensar los impactos climáticos negativos de la deforestación ). En otras palabras: el efecto de mitigación del cambio climático del secuestro de carbono por los bosques se contrarresta parcialmente en el sentido de que la reforestación puede disminuir el reflejo de la luz solar (albedo). [38]

En el caso de los bosques siempre verdes con una capa de nieve estacional, la reducción del albedo puede ser lo suficientemente grande como para que la deforestación cause un efecto de enfriamiento neto. [39] Los árboles también impactan el clima de maneras extremadamente complicadas a través de la evapotranspiración . El vapor de agua provoca enfriamiento en la superficie terrestre, provoca calentamiento donde se condensa, actúa como un fuerte gas de efecto invernadero y puede aumentar el albedo cuando se condensa en nubes. [40] Los científicos generalmente tratan la evapotranspiración como un impacto neto de enfriamiento, y el impacto climático neto de los cambios en el albedo y la evapotranspiración debido a la deforestación depende en gran medida del clima local. [41]

Los bosques de latitudes medias y altas tienen un albedo mucho menor durante las temporadas de nieve que los terrenos planos, lo que contribuye al calentamiento. Los modelos que comparan los efectos de las diferencias de albedo entre bosques y pastizales sugieren que la expansión de la superficie forestal de las zonas templadas ofrece sólo un beneficio de mitigación temporal. [42] [43] [44] [45]

Océano profundo, marismas, manglares y pastos marinos

Formas en que un hábitat de carbono azul puede influir en el procesamiento de carbono en un hábitat de carbono azul adyacente  [46]
Carbono azul es un término utilizado en el contexto de la mitigación del cambio climático que se refiere a "los flujos y el almacenamiento de carbono impulsados ​​biológicamente en sistemas marinos que son susceptibles de gestión". [47] : 2220  Más comúnmente, se refiere al papel que las marismas , los manglares y las praderas marinas pueden desempeñar en el secuestro de carbono . [47] : 2220  Dichos ecosistemas pueden contribuir a la mitigación del cambio climático y también a la adaptación basada en ecosistemas . Cuando los ecosistemas de carbono azul se degradan o se pierden, liberan carbono a la atmósfera. [47] : 2220 

Los métodos de gestión del carbono azul se pueden agrupar en métodos de eliminación biológica de dióxido de carbono (CDR) basados ​​en los océanos. [48] : 764  Son un tipo de secuestro biológico de carbono .

Existe un interés creciente en desarrollar el potencial del carbono azul. [49] La investigación está en curso. En algunos casos se ha descubierto que este tipo de ecosistemas pueden eliminar carbono a un ritmo diez veces mayor que los bosques tropicales maduros. [50] Sin embargo, la eficacia a largo plazo del carbono azul como solución de eliminación de dióxido de carbono sigue siendo cuestionada. [51] [49] [52] El término carbono azul profundo también se utiliza e incluye esfuerzos para almacenar carbono en las aguas profundas del océano. [53]

Mejorar los sumideros de carbono naturales

Propósito en el contexto del cambio climático

Alrededor del 58% de las emisiones de CO 2 han sido absorbidas por sumideros de carbono , incluido el crecimiento de las plantas, la absorción del suelo y la absorción de los océanos ( Presupuesto Mundial de Carbono 2020 ).
Mapa mundial de áreas protegidas con el porcentaje total de cada país bajo protección, donde los países en colores más claros tienen más tierras protegidas

Una importante medida de mitigación es " preservar y mejorar los sumideros de carbono" . [54] Esto se refiere a la gestión de los sumideros naturales de carbono de la Tierra de manera que preserve o aumente su capacidad para eliminar CO 2 de la atmósfera y almacenarlo de forma duradera. Los científicos también llaman a este proceso secuestro de carbono . En el contexto de la mitigación del cambio climático, el IPCC define un sumidero como "cualquier proceso, actividad o mecanismo que elimina de la atmósfera un gas de efecto invernadero, un aerosol o un precursor de un gas de efecto invernadero". [55] : 2249  A nivel mundial, los dos sumideros de carbono más importantes son la vegetación y el océano . [56]

Para mejorar la capacidad de los ecosistemas para secuestrar carbono, son necesarios cambios en la agricultura y la silvicultura. [57] Algunos ejemplos son prevenir la deforestación y restaurar los ecosistemas naturales mediante la reforestación . [58] : 266  Los escenarios que limitan el calentamiento global a 1,5 °C normalmente proyectan el uso a gran escala de métodos de eliminación de dióxido de carbono durante el siglo XXI. [59] : 1068  [60] : 17  Existen preocupaciones sobre la excesiva dependencia de estas tecnologías y sus impactos ambientales. [60] : 17  [61] : 34  Pero la restauración de ecosistemas y la reducción de la conversión se encuentran entre las herramientas de mitigación que pueden generar la mayor reducción de emisiones antes de 2030. [54] : 43 

Las opciones de mitigación terrestres se denominan "opciones de mitigación AFOLU" en el informe de mitigación del IPCC de 2022. La abreviatura significa "agricultura, silvicultura y otros usos de la tierra" [54] : 37  El informe describió el potencial de mitigación económica de las actividades relevantes en torno a los bosques y ecosistemas de la siguiente manera: "la conservación, la mejora de la gestión y la restauración de los bosques y otros ecosistemas ( humedales costeros, turberas , sabanas y pastizales)". Se encuentra un alto potencial de mitigación para reducir la deforestación en las regiones tropicales. Se ha estimado que el potencial económico de estas actividades es de 4,2 a 7,4 gigatoneladas de dióxido de carbono equivalente (GtCO 2 -eq) por año. [54] : 37 

Técnicas de secuestro de carbono en los océanos

Para mejorar los procesos de secuestro de carbono en los océanos se han propuesto las siguientes tecnologías, pero hasta ahora ninguna ha logrado una aplicación a gran escala: cultivo de algas marinas , fertilización de los océanos , afloramiento artificial , almacenamiento de basalto, mineralización y sedimentos de aguas profundas, adición de bases para neutralizar ácidos. Se ha abandonado la idea de la inyección directa de dióxido de carbono en las profundidades del mar . [62]

Sumideros de carbono artificiales

Secuestro de carbono geológico

Edificios de madera

Mjøstårnet , uno de los edificios de madera más altos, en su inauguración en 2019

La adopción generalizada de madera en masa y su papel en la sustitución del acero y el hormigón en nuevos proyectos de construcción de mediana altura durante las próximas décadas tiene el potencial de convertir los edificios de madera en sumideros de carbono, ya que almacenan el dióxido de carbono absorbido del aire por Árboles que se cosechan y utilizan como madera en masa. [5] Esto podría resultar en almacenar entre 10 millones de toneladas de carbono por año en el escenario más bajo y cerca de 700 millones de toneladas en el escenario más alto. Para que esto suceda, los bosques talados tendrían que gestionarse de forma sostenible y la madera de los edificios de madera demolidos tendría que reutilizarse o conservarse en la tierra de diversas formas. [5]

Ver también

Referencias

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