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Fertilización con hierro

Una floración de fitoplancton oceánico en el Océano Atlántico Sur , frente a la costa de Argentina, que cubre un área de aproximadamente 300 por 50 millas (500 por 80 km)

La fertilización con hierro es la introducción intencional de compuestos que contienen hierro (como el sulfato de hierro ) en áreas pobres en hierro de la superficie del océano para estimular la producción de fitoplancton . Esto tiene como objetivo mejorar la productividad biológica y/o acelerar el secuestro de dióxido de carbono (CO2 ) de la atmósfera. El hierro es un oligoelemento necesario para la fotosíntesis en las plantas. Es altamente insoluble en el agua de mar y en una variedad de lugares es el nutriente limitante para el crecimiento del fitoplancton. Se pueden crear grandes floraciones de algas suministrando hierro a las aguas oceánicas deficientes en hierro. Estas floraciones pueden nutrir a otros organismos.

La fertilización con hierro del océano es un ejemplo de una técnica de geoingeniería . [1] La fertilización con hierro [2] intenta estimular el crecimiento del fitoplancton , que elimina el carbono de la atmósfera durante al menos un período de tiempo. [3] [4] Esta técnica es controvertida porque existe una comprensión limitada de sus efectos completos en el ecosistema marino , [5] incluidos los efectos secundarios y posiblemente grandes desviaciones del comportamiento esperado. Tales efectos incluyen potencialmente la liberación de óxidos de nitrógeno , [6] y la alteración del equilibrio de nutrientes del océano. [1] Sigue habiendo controversia sobre la eficacia del CO atmosférico.
2Secuestro y efectos ecológicos. [7] Desde 1990, se han llevado a cabo 13 experimentos importantes a gran escala para evaluar la eficiencia y las posibles consecuencias de la fertilización con hierro en las aguas oceánicas. Un estudio de 2017 consideró que el método no está probado; la eficiencia de secuestro era baja y, a veces, no se veía ningún efecto y la cantidad de depósitos de hierro necesarios para lograr un pequeño recorte en las emisiones de carbono sería del millón de toneladas por año. [8] Sin embargo, desde 2021, se renueva el interés en el potencial de la fertilización con hierro, entre otros a partir de un estudio de libro blanco de la NOAA, la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de EE. UU., que calificó la fertilización con hierro como de "potencial moderado de costo, escalabilidad y cuánto tiempo se puede almacenar el carbono en comparación con otras ideas de secuestro marino" [9].


Aproximadamente el 25 por ciento de la superficie del océano tiene abundantes macronutrientes, con poca biomasa vegetal (definida como clorofila). La producción en estas aguas ricas en nutrientes y bajas en clorofila (HNLC) está limitada principalmente por micronutrientes , especialmente hierro. [10] El costo de distribuir hierro en grandes áreas oceánicas es alto en comparación con el valor esperado de los créditos de carbono . [11] Las investigaciones realizadas a principios de la década de 2020 sugirieron que solo podría secuestrar de forma permanente una pequeña cantidad de carbono. [12]

Proceso

Papel del hierro en el secuestro de carbono

La fertilización con hierro de los océanos es un ejemplo de una técnica de geoingeniería que implica la introducción intencional de depósitos ricos en hierro en los océanos y tiene como objetivo mejorar la productividad biológica de los organismos en las aguas oceánicas para aumentar la absorción de dióxido de carbono ( CO2 ) de la atmósfera, posiblemente mitigando sus efectos de calentamiento global . [13] [14] [15] [ 16] [17] El hierro es un oligoelemento en el océano y su presencia es vital para la fotosíntesis en las plantas, y en particular en el fitoplancton, ya que se ha demostrado que la deficiencia de hierro puede limitar la productividad oceánica y el crecimiento del fitoplancton . [18] Por esta razón, la "hipótesis del hierro" fue presentada por Martin a fines de la década de 1980, donde sugirió que los cambios en el suministro de hierro en agua de mar deficiente en hierro pueden hacer florecer el crecimiento del plancton y tener un efecto significativo en la concentración de dióxido de carbono atmosférico al alterar las tasas de secuestro de carbono. [19] [20] De hecho, la fertilización es un proceso importante que ocurre naturalmente en las aguas oceánicas. Por ejemplo, las corrientes oceánicas ascendentes pueden llevar sedimentos ricos en nutrientes a la superficie. [21] Otro ejemplo es la transferencia de minerales ricos en hierro, polvo y cenizas volcánicas a grandes distancias por ríos, glaciares o viento. [22] [23] Además, se ha sugerido que las ballenas pueden transferir polvo oceánico rico en hierro a la superficie, donde el plancton puede absorberlo para crecer. Se ha demostrado que la reducción en el número de cachalotes en el Océano Austral ha resultado en una disminución de 200.000 toneladas/año en la absorción atmosférica de carbono, posiblemente debido al crecimiento limitado del fitoplancton. [24]

Secuestro de carbono por el fitoplancton

Una floración de fitoplancton oceánico en el Mar del Norte frente a la costa oriental de Escocia

El fitoplancton es fotosintético : necesita luz solar y nutrientes para crecer, y absorbe dióxido de carbono en el proceso. El plancton puede absorber y secuestrar carbono atmosférico mediante la generación de esqueletos de carbonato de calcio o silicio. Cuando estos organismos mueren, se hunden hasta el fondo del océano, donde sus esqueletos de carbonato pueden formar un componente importante de la precipitación de aguas profundas rica en carbono, a miles de metros por debajo de las floraciones de plancton, conocidas como nieve marina . [25] [26] [27] No obstante, según la definición, el carbono solo se considera "secuestrado" cuando se deposita en el fondo del océano, donde puede retenerse durante millones de años. Sin embargo, la mayor parte de la biomasa rica en carbono generada a partir del plancton es generalmente consumida por otros organismos (peces pequeños, zooplancton , etc.) [28] [29] y una parte sustancial del resto de los depósitos que se hunden debajo de las floraciones de plancton pueden volver a disolverse en el agua y transferirse a la superficie donde finalmente regresa a la atmósfera, anulando así cualquier posible efecto deseado con respecto al secuestro de carbono. [30] [31] [32] [33] [34] Sin embargo, los partidarios de la idea de la fertilización con hierro creen que el secuestro de carbono debería redefinirse en marcos de tiempo mucho más cortos y afirman que, dado que el carbono está suspendido en las profundidades del océano, está efectivamente aislado de la atmósfera durante cientos de años y, por lo tanto, el carbono puede secuestrarse de manera efectiva. [35]

Eficiencia y preocupaciones

Suponiendo las condiciones ideales, las estimaciones superiores para los posibles efectos de la fertilización con hierro en la desaceleración del calentamiento global son de aproximadamente 0,3 W/m2 de forzamiento negativo promedio que puede compensar aproximadamente el 15-20% de las emisiones actuales de CO2 antropogénicas . [36] [37] [38] Sin embargo, aunque este enfoque podría considerarse como una opción fácil para reducir la concentración de CO2 en la atmósfera, la fertilización con hierro del océano todavía es bastante controvertida y muy debatida debido a las posibles consecuencias negativas en los ecosistemas marinos . [31] [39] [40] [41] La investigación en esta área ha sugerido que la fertilización a través de la deposición de grandes cantidades de polvo rico en hierro en el fondo del océano puede alterar significativamente el equilibrio de nutrientes del océano y causar complicaciones importantes en la cadena alimentaria de otros organismos marinos . [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48]

Métodos

Hay dos formas de realizar la fertilización artificial con hierro: desde un barco directamente al océano y mediante despliegue atmosférico. [49]

Despliegue basado en barco

En la sección de experimentos que figura a continuación se describen en detalle los ensayos de fertilización oceánica utilizando sulfato de hierro añadido directamente a las aguas superficiales desde los barcos.

Abastecimiento atmosférico

El polvo rico en hierro que se eleva a la atmósfera es una fuente primaria de fertilización de hierro en los océanos. [50] Por ejemplo, el polvo arrastrado por el viento desde el desierto del Sahara fertiliza el océano Atlántico [51] y la selva amazónica . [52] El óxido de hierro que se encuentra de forma natural en el polvo atmosférico reacciona con el cloruro de hidrógeno de la espuma del mar para producir cloruro de hierro, que degrada el metano y otros gases de efecto invernadero, ilumina las nubes y finalmente cae con la lluvia en baja concentración en una amplia zona del planeta. [49] A diferencia del despliegue desde barcos, no se han realizado ensayos para aumentar el nivel natural de hierro atmosférico. La expansión de esta fuente atmosférica de hierro podría complementar el despliegue desde barcos.

Una propuesta es aumentar el nivel de hierro atmosférico con aerosol de sal de hierro . [49] El cloruro de hierro (III) añadido a la troposfera podría aumentar los efectos de enfriamiento natural, incluida la eliminación de metano , el brillo de las nubes y la fertilización de los océanos, ayudando a prevenir o revertir el calentamiento global. [49]

Experimentos

Martin planteó la hipótesis de que el aumento de la fotosíntesis del fitoplancton podría desacelerar o incluso revertir el calentamiento global al secuestrar el CO2.
2en el mar. Murió poco después durante los preparativos para Ironex I, [53] un viaje de investigación de prueba de concepto, que se llevó a cabo con éxito cerca de las Islas Galápagos en 1993 por sus colegas de Moss Landing Marine Laboratories . [54] A partir de entonces, 12 estudios oceánicos internacionales examinaron el fenómeno:

John Martin , director de los Laboratorios Marinos de Moss Landing , planteó la hipótesis de que los bajos niveles de fitoplancton en estas regiones se debían a la falta de hierro. En 1989, puso a prueba esta hipótesis (conocida como la Hipótesis del Hierro ) mediante un experimento en el que utilizó muestras de agua limpia de la Antártida . [78] A algunas de estas muestras se les añadió hierro. Después de varios días, el fitoplancton de las muestras fertilizadas con hierro creció mucho más que en las muestras no tratadas. Esto llevó a Martin a especular que el aumento de las concentraciones de hierro en los océanos podría explicar en parte las eras glaciales pasadas. [79]

IRONEX I

Este experimento fue seguido por un experimento de campo más grande (IRONEX I) donde se añadieron 445 kg de hierro a una zona del océano cerca de las Islas Galápagos . Los niveles de fitoplancton aumentaron tres veces en el área experimental. [80] El éxito de este experimento y otros condujeron a propuestas para utilizar esta técnica para eliminar el dióxido de carbono de la atmósfera. [81]

Ex de Eisen

En 2000 y 2004, se descargó sulfato de hierro del EisenEx. Entre el 10 y el 20 por ciento de la floración de algas resultante murió y se hundió en el fondo del mar. [82]

Proyectos comerciales

Planktos era una empresa estadounidense que abandonó sus planes de realizar seis cruceros de fertilización con hierro entre 2007 y 2009, cada uno de los cuales habría disuelto hasta 100 toneladas de hierro en un área de 10.000 km2 de océano. A su barco Weatherbird II se le negó la entrada al puerto de Las Palmas en las Islas Canarias , donde debía cargar provisiones y equipo científico. [83]

En 2007, empresas comerciales como Climos y GreenSea Ventures y la Ocean Nourishment Corporation, con sede en Australia, planearon participar en proyectos de fertilización. Estas empresas invitaron a copatrocinadores ecológicos a financiar sus actividades a cambio de la concesión de créditos de carbono para compensar las emisiones de CO2 de los inversores . [ 84]

LOHAFEX

LOHAFEX fue un experimento iniciado por el Ministerio Federal de Investigación de Alemania y llevado a cabo por el Instituto Alfred Wegener (AWI) en 2009 para estudiar la fertilización en el Atlántico Sur . También participó la India. [85]

En el marco del experimento, el buque de investigación alemán Polarstern depositó 6 toneladas de sulfato ferroso en una superficie de 300 kilómetros cuadrados. Se esperaba que el material se distribuyera por los 15 metros superiores del agua y provocara una floración de algas. Una parte importante del dióxido de carbono disuelto en el agua del mar quedaría atrapado por la floración emergente y se hundiría en el fondo del océano.

El Ministerio Federal de Medio Ambiente pidió que se suspendiera el experimento, en parte porque los ambientalistas predijeron daños a las plantas marinas. Otros predijeron efectos a largo plazo que no serían detectables durante la observación a corto plazo [86] [¿ fuente poco confiable? ] o que esto alentaría la manipulación a gran escala del ecosistema. [87] [¿ fuente poco confiable? ] [88]

2012

Un estudio de 2012 depositó fertilizante de hierro en un remolino cerca de la Antártida. La floración de algas resultante envió una cantidad significativa de carbono a las profundidades del océano, donde se esperaba que permaneciera durante siglos o milenios. Se eligió el remolino porque ofrecía un sistema de prueba en gran medida autónomo. [89]

A partir del día 24, los nutrientes, incluidos el nitrógeno, el fósforo y el ácido silícico que las diatomeas utilizan para construir sus conchas, disminuyeron. Las concentraciones de carbono inorgánico disuelto se redujeron por debajo del equilibrio con el CO atmosférico.
2En las aguas superficiales,  aumentó la materia orgánica particulada (restos de algas), incluida la sílice y la clorofila . [89]

Sin embargo, después del día 24, las partículas en suspensión cayeron hasta el fondo del océano a una profundidad de entre 100 metros (330 pies). Cada átomo de hierro convirtió al menos 13.000 átomos de carbono en algas. Al menos la mitad de la materia orgánica se hundió a 1.000 metros (3.300 pies) de profundidad. [89]

Proyecto Haida Gwaii

En julio de 2012, la Corporación de Restauración del Salmón de Haida dispersó 100 toneladas cortas (91 t) de polvo de sulfato de hierro en el Océano Pacífico a varios cientos de millas al oeste de las islas de Haida Gwaii . El Consejo de la Villa de Old Massett financió la acción como un proyecto de mejora del salmón con $2,5 millones en fondos de la villa. [90] El concepto era que las aguas anteriormente deficientes en hierro producirían más fitoplancton que a su vez serviría como un "pasto" para alimentar al salmón . El entonces director ejecutivo Russ George esperaba vender compensaciones de carbono para recuperar los costos. El proyecto estuvo acompañado de acusaciones de procedimientos poco científicos e imprudencia. George sostuvo que 100 toneladas era una cantidad insignificante en comparación con lo que ingresa naturalmente al océano. [91]

Algunos ambientalistas calificaron el vertido de "violación flagrante" de dos moratorias internacionales. [90] [92] George dijo que el Consejo de la Villa de Old Massett y sus abogados aprobaron la iniciativa y que al menos siete agencias canadienses estaban al tanto de ella. [91]

Según George, las poblaciones de salmón de 2013 aumentaron de 50 millones a 226 millones de peces. [93] Sin embargo, muchos expertos sostienen que los cambios en las poblaciones de peces desde 2012 no pueden atribuirse necesariamente a la fertilización con hierro de 2012; muchos factores contribuyen a los modelos predictivos y la mayoría de los datos del experimento se consideran de valor científico cuestionable. [94]

El 15 de julio de 2014, los datos recopilados durante el proyecto se pusieron a disposición del público bajo la licencia ODbL . [95]

Experimentos con cáscaras de arroz recubiertas de hierro en el Mar Arábigo

En 2022, un equipo de investigación del Reino Unido y la India planea colocar cáscaras de arroz recubiertas de hierro en el mar Arábigo para probar si aumentar el tiempo en la superficie puede estimular una floración utilizando menos hierro. El hierro estará confinado dentro de una bolsa de plástico que se extenderá desde la superficie varios kilómetros hasta el fondo del mar. [96] [97] El Centro para la Reparación del Clima de la Universidad de Cambridge, junto con el Instituto de Estudios Marítimos de la India, evaluaron el impacto de la siembra de hierro en otro experimento. Esparcieron cáscaras de arroz recubiertas de hierro en una zona del mar Arábigo. El hierro es un nutriente limitante en muchas aguas oceánicas. Esperaban que el hierro fertilizara las algas, lo que reforzaría la base de la cadena alimentaria marina y secuestraría carbono a medida que las algas no consumidas murieran. El experimento fue destruido por una tormenta, dejando resultados no concluyentes. [98]

Ciencia

El resultado máximo posible de la fertilización con hierro, suponiendo las condiciones más favorables y sin tener en cuenta consideraciones prácticas, es de 0,29 W/m 2 de forzamiento negativo promedio global, [99] que compensa 1/6 de los niveles actuales de CO antropogénico .
2Estos beneficios han sido cuestionados por investigaciones que sugieren que la fertilización con hierro puede agotar otros nutrientes esenciales en el agua de mar, lo que causa una reducción del crecimiento del fitoplancton en otras partes; en otras palabras, que las concentraciones de hierro limitan el crecimiento más localmente que a escala global. [100] [101]

La fertilización oceánica ocurre de manera natural cuando las surgencias traen agua rica en nutrientes a la superficie, como ocurre cuando las corrientes oceánicas se encuentran con un banco oceánico o un monte submarino . Esta forma de fertilización produce los hábitats marinos más grandes del mundo . La fertilización también puede ocurrir cuando el clima lleva el polvo arrastrado por el viento a largas distancias sobre el océano, o cuando los glaciares , [102] los ríos y los icebergs transportan minerales ricos en hierro al océano . [103]

El papel del hierro

Alrededor del 70% de la superficie del planeta está cubierta de océanos. La parte de éstos donde la luz puede penetrar está habitada por algas (y otras formas de vida marina). En algunos océanos, el crecimiento y la reproducción de las algas están limitados por la cantidad de hierro. El hierro es un micronutriente vital para el crecimiento del fitoplancton y la fotosíntesis que históricamente ha sido entregado al mar pelágico por las tormentas de polvo de las tierras áridas. Este polvo eólico contiene entre un 3 y un 5% de hierro y su deposición ha disminuido casi un 25% en las últimas décadas. [104]

La relación de Redfield describe las concentraciones atómicas relativas de nutrientes críticos en la biomasa del plancton y se escribe convencionalmente "106 C: 16 N: 1 P". Esto expresa el hecho de que se requieren un átomo de fósforo y 16 de nitrógeno para " fijar " 106 átomos de carbono (o 106 moléculas de CO
2). La investigación amplió esta constante a "106 C: 16 N: 1 P: .001 Fe", lo que significa que en condiciones de deficiencia de hierro, cada átomo de hierro puede fijar 106.000 átomos de carbono, [105] o, en términos de masa, cada kilogramo de hierro puede fijar 83.000 kg de dióxido de carbono. El experimento EIFEX de 2004 informó una relación de exportación de dióxido de carbono a hierro de casi 3000 a 1. La relación atómica sería aproximadamente: "3000 C: 58.000 N: 3.600 P: 1 Fe". [106]

Por lo tanto, pequeñas cantidades de hierro (medidas en partes de masa por billón) en las zonas HNLC pueden desencadenar grandes floraciones de fitoplancton del orden de 100.000 kilogramos de plancton por kilogramo de hierro. El tamaño de las partículas de hierro es crítico. Las partículas de 0,5 a 1 micrómetro o menos parecen ser ideales tanto en términos de velocidad de hundimiento como de biodisponibilidad. Las partículas de este tamaño son más fáciles de incorporar para las cianobacterias y otro fitoplancton y la agitación de las aguas superficiales las mantiene en las profundidades biológicamente activas eufóticas o iluminadas por el sol sin hundirse durante largos períodos. Una forma de agregar pequeñas cantidades de hierro a las zonas HNLC sería la eliminación de metano atmosférico .

La deposición atmosférica es una fuente importante de hierro. Las imágenes y los datos satelitales (como PODLER, MODIS, MSIR) [107] [108] [109] combinados con análisis de trayectoria inversa identificaron fuentes naturales de polvo que contiene hierro. Los polvos que contienen hierro se erosionan del suelo y son transportados por el viento. Aunque la mayoría de las fuentes de polvo están situadas en el hemisferio norte, las fuentes de polvo más grandes se encuentran en el norte y el sur de África, América del Norte, Asia central y Australia. [110]

Las reacciones químicas heterogéneas en la atmósfera modifican la especiación del hierro en el polvo y pueden afectar la biodisponibilidad del hierro depositado. La forma soluble del hierro es mucho mayor en aerosoles que en el suelo (~0,5%). [110] [111] [112] Varias interacciones fotoquímicas con ácidos orgánicos disueltos aumentan la solubilidad del hierro en aerosoles. [113] [114] Entre estas, la reducción fotoquímica del Fe(III) unido a oxalato de los minerales que contienen hierro es importante. El ligando orgánico forma un complejo superficial con el centro metálico Fe (III) de un mineral que contiene hierro (como la hematita o la goethita ). Al exponerse a la radiación solar, el complejo se convierte a un estado de energía excitado en el que el ligando, que actúa como puente y donante de electrones , suministra un electrón al Fe(III) produciendo Fe(II) soluble. [115] [116] [117] En consonancia con esto, los estudios documentaron una variación diurna distintiva en las concentraciones de Fe (II) y Fe (III) en las que las concentraciones diurnas de Fe (II) superan las de Fe (III). [118] [119] [120] [121]

La ceniza volcánica como fuente de hierro

Las cenizas volcánicas desempeñan un papel importante en el suministro de hierro a los océanos del mundo. [122] Las cenizas volcánicas están compuestas de fragmentos de vidrio, minerales pirogénicos, partículas líticas y otras formas de ceniza que liberan nutrientes a diferentes velocidades dependiendo de la estructura y el tipo de reacción causada por el contacto con el agua. [123]

El aumento de ópalo biogénico en el registro de sedimentos está asociado con una mayor acumulación de hierro durante el último millón de años. [124] En agosto de 2008, una erupción en las Islas Aleutianas depositó cenizas en el Pacífico nororiental, con escasez de nutrientes. Esta deposición de cenizas y hierro dio lugar a una de las mayores floraciones de fitoplancton observadas en el subártico. [125]

Secuestro de carbono

Los casos anteriores de secuestro biológico de carbono desencadenaron importantes cambios climáticos que redujeron la temperatura del planeta, como el evento Azolla . El plancton que genera esqueletos de carbonato de calcio o silicio , como las diatomeas , los cocolitóforos y los foraminíferos , es responsable de la mayor parte del secuestro directo. [ cita requerida ] Cuando estos organismos mueren, sus esqueletos de carbonato se hunden con relativa rapidez y forman un componente importante de la precipitación de las profundidades marinas rica en carbono conocida como nieve marina . La nieve marina también incluye heces de peces y otros detritos orgánicos, y cae constantemente miles de metros por debajo de las floraciones de plancton activas. [ 126 ]

De la biomasa rica en carbono generada por las floraciones de plancton, la mitad (o más) es consumida generalmente por organismos de pastoreo ( zooplancton , krill , peces pequeños, etc.) pero entre el 20 y el 30% se hunde por debajo de los 200 metros (660 pies) en los estratos de agua más fría debajo de la termoclina . [127] Gran parte de este carbono fijado continúa en el abismo, pero un porcentaje sustancial se redisuelve y se remineraliza. Sin embargo, a esta profundidad, este carbono ahora está suspendido en corrientes profundas y efectivamente aislado de la atmósfera durante siglos.

Análisis y cuantificación

La evaluación de los efectos biológicos y la verificación de la cantidad de carbono realmente secuestrado por una determinada floración implican una variedad de mediciones, que combinan muestreos a bordo de barcos y a distancia, trampas de filtración submarinas, espectroscopia con boyas de seguimiento y telemetría satelital . Las corrientes oceánicas impredecibles pueden eliminar parches de hierro experimentales de la zona pelágica, invalidando el experimento.

Las siguientes cifras ilustran el potencial de la fertilización para hacer frente al calentamiento global. Si el fitoplancton convirtiera todo el nitrato y el fosfato presentes en la capa mixta superficial de toda la corriente circumpolar antártica en carbono orgánico , el déficit de dióxido de carbono resultante podría compensarse mediante la absorción de la atmósfera por una cantidad de aproximadamente 0,8 a 1,4 gigatoneladas de carbono por año. [128] Esta cantidad es comparable en magnitud a la combustión anual de combustibles fósiles por parte de los seres humanos , de aproximadamente 6 gigatoneladas. La región de la corriente circumpolar antártica es una de las varias en las que podría realizarse la fertilización con hierro; la zona de las islas Galápagos es otro lugar potencialmente adecuado.

Sulfuro de dimetilo y nubes

Diagrama esquemático de la hipótesis CLAW (Charlson et al. , 1987) [129]

Algunas especies de plancton producen sulfuro de dimetilo (DMS), una parte del cual entra a la atmósfera donde es oxidado por radicales hidroxilo (OH), cloro atómico (Cl) y monóxido de bromo (BrO) para formar partículas de sulfato y potencialmente aumentar la cobertura de nubes. Esto puede aumentar el albedo del planeta y así causar enfriamiento; este mecanismo propuesto es central para la hipótesis CLAW . [129] Este es uno de los ejemplos utilizados por James Lovelock para ilustrar su hipótesis Gaia . [130]

Durante la fertilización con SOFeX, las concentraciones de DMS aumentaron cuatro veces dentro de la zona fertilizada. La fertilización con hierro a gran escala del océano Austral podría provocar un enfriamiento significativo provocado por el azufre, además del debido al CO
2y que se debe al aumento del albedo del océano, aunque la cantidad de enfriamiento por este efecto particular es muy incierta. [131]

Oportunidades financieras

A partir del Protocolo de Kioto , varios países y la Unión Europea establecieron mercados de compensación de carbono que comercializan créditos de reducción de emisiones certificados (CER) y otros tipos de instrumentos de crédito de carbono. En 2007, los CER se vendieron a aproximadamente 15-20 euros por tonelada de COy
2. [132] La fertilización con hierro es relativamente barata en comparación con el lavado , la inyección directa y otros métodos industriales, y teóricamente puede secuestrar CO2 por menos de 5 €/tonelada.
2, creando un retorno sustancial. [133] En agosto de 2010, Rusia estableció un precio mínimo de 10 €/tonelada para las compensaciones para reducir la incertidumbre para los proveedores de compensaciones. [134] Los científicos han informado de una disminución del 6-12% en la producción mundial de plancton desde 1980. [104] [135] Un programa de restauración del plancton a gran escala podría regenerar aproximadamente entre 3.000 y 5.000 millones de toneladas de capacidad de secuestro por un valor de 50.000 a 100.000 millones de euros en compensación de carbono . Sin embargo, un estudio de 2013 indica que el costo versus los beneficios de la fertilización con hierro la coloca detrás de la captura y almacenamiento de carbono y los impuestos al carbono. [136]

Debate

Si bien la fertilización con hierro de los océanos podría representar un medio potente para frenar el calentamiento global, existe un debate actual en torno a la eficacia de esta estrategia y sus posibles efectos adversos.

Principio de precaución

El principio de precaución es una propuesta de lineamientos en materia de conservación del medio ambiente. Según un artículo publicado en 2021, el principio de precaución (PP) es un concepto que establece que “cuando sea científicamente plausible que las actividades humanas puedan conducir a un daño moralmente inaceptable, se tomarán medidas para evitar o disminuir ese daño: la incertidumbre no debe ser una excusa para retrasar la acción”. [137] Con base en este principio, y debido a que existen pocos datos que cuantifiquen los efectos de la fertilización con hierro, es responsabilidad de los líderes en este campo evitar los efectos nocivos de este procedimiento. Esta escuela de pensamiento es un argumento en contra del uso de la fertilización con hierro a gran escala, al menos hasta que se disponga de más datos para analizar las repercusiones de esto.

Cuestiones ecológicas

Una "marea roja" en la costa de La Jolla, San Diego, California .

Los críticos están preocupados de que la fertilización creará floraciones de algas nocivas (FAN), ya que muchas algas tóxicas suelen ser favorecidas cuando el hierro se deposita en el ecosistema marino. Sin embargo, un estudio de 2010 sobre la fertilización con hierro en un entorno oceánico con alto contenido de nitratos y baja clorofila, encontró que las diatomeas Pseudo-nitzschia spp. fertilizadas, que generalmente no son tóxicas en el océano abierto, comenzaron a producir niveles tóxicos de ácido domoico . Incluso las floraciones de corta duración que contienen tales toxinas podrían tener efectos perjudiciales en las redes alimentarias marinas. [138] La mayoría de las especies de fitoplancton son inofensivas o beneficiosas, dado que constituyen la base de la cadena alimentaria marina. La fertilización aumenta el fitoplancton solo en los océanos abiertos (lejos de la costa) donde la deficiencia de hierro es sustancial. La mayoría de las aguas costeras están repletas de hierro y agregar más no tiene ningún efecto útil. [139] Además, se ha demostrado que con la fertilización con hierro se alcanzan tasas de mineralización más altas, lo que provoca una renovación de las masas de plancton que se producen. Esto no produce efectos beneficiosos y, en realidad, provoca un aumento del CO 2 . [140]

Por último, un estudio de 2010 demostró que el enriquecimiento con hierro estimula la producción tóxica de diatomeas en áreas con niveles altos de nitrato y bajos de clorofila [141], lo que, según los autores, plantea "serias preocupaciones sobre el beneficio neto y la sostenibilidad de las fertilizaciones con hierro a gran escala". El nitrógeno liberado por los cetáceos y el quelato de hierro son un beneficio significativo para la cadena alimentaria marina , además de secuestrar carbono durante largos períodos de tiempo. [142]

Acidificación de los océanos

Un estudio de 2009 puso a prueba el potencial de la fertilización con hierro para reducir tanto el CO2 atmosférico como la acidez de los océanos utilizando un modelo global de carbono oceánico. El estudio concluyó que "nuestras simulaciones muestran que la fertilización con hierro de los océanos, incluso en el escenario extremo de reducir a cero la concentración global de macronutrientes en la superficie del océano en todo momento, tiene un efecto menor en la mitigación de la acidificación inducida por el CO2 en la superficie del océano". [143] Desafortunadamente, el impacto en la acidificación de los océanos probablemente no cambiaría debido a los bajos efectos que tiene la fertilización con hierro en los niveles de CO2 . [ 140]

Historia

La importancia del hierro para el crecimiento del fitoplancton y la fotosíntesis se remonta a la década de 1930, cuando el Dr. Thomas John Hart, un biólogo marino británico con base en el RRS  Discovery II en el Océano Austral, especuló -en "Sobre el fitoplancton del Atlántico sudoccidental y el mar de Bellingshausen, 1929-31"- que las grandes "zonas desoladas" (áreas aparentemente ricas en nutrientes, pero carentes de actividad fitoplanctónica u otra vida marina) podrían tener deficiencia de hierro. [54] Hart volvió a esta cuestión en un artículo de 1942 titulado "Periodicidad del fitoplancton en las aguas superficiales de la Antártida", pero no se registró ninguna otra discusión científica hasta la década de 1980, cuando el oceanógrafo John Martin de los Laboratorios Marinos de Moss Landing renovó la controversia sobre el tema con sus análisis de nutrientes del agua marina. Sus estudios apoyaron la hipótesis de Hart. Estas regiones "desoladas" llegaron a llamarse " regiones de alto contenido de nutrientes y bajo contenido de clorofila " (HNLC). [54]

John Gribbin fue el primer científico que sugirió públicamente que el cambio climático podría reducirse añadiendo grandes cantidades de hierro soluble a los océanos. [144] La ocurrencia de Martin en 1988 cuatro meses después en la Institución Oceanográfica Woods Hole , "Dame medio buque cisterna de hierro y te daré una era de hielo ", [54] [145] [146] impulsó una década de investigación.

Los hallazgos sugirieron que la deficiencia de hierro estaba limitando la productividad oceánica y también ofrecieron un enfoque para mitigar el cambio climático . Quizás el respaldo más dramático para la hipótesis de Martin llegó con la erupción del Monte Pinatubo en Filipinas en 1991. El científico ambiental Andrew Watson analizó datos globales de esa erupción y calculó que depositó aproximadamente 40.000 toneladas de polvo de hierro en los océanos de todo el mundo. Este único evento de fertilización precedió a una disminución global fácilmente observable del CO atmosférico .
2y un aumento pulsado paralelo en los niveles de oxígeno . [147]

En 2008, las partes en el Convenio de Londres sobre Vertimiento de Desechos adoptaron una resolución no vinculante sobre la fertilización (denominada LC-LP.1(2008)). La resolución establece que las actividades de fertilización de los océanos, distintas de las de investigación científica legítima, "deberían considerarse contrarias a los objetivos del Convenio y del Protocolo y actualmente no reúnen los requisitos para acogerse a ninguna exención de la definición de vertimiento". [148] En octubre de 2010, las Partes Contratantes del Convenio adoptaron un Marco de Evaluación de la Investigación Científica que Involucre la Fertilización de los Océanos, que regula el vertimiento de desechos en el mar (denominado LC-LP.2(2010)) (LC 32/LP 5). [149]

Numerosos laboratorios, científicos y empresas oceánicas han estudiado la fertilización. A partir de 1993, trece equipos de investigación completaron ensayos oceánicos que demostraron que las floraciones de fitoplancton pueden estimularse mediante el aumento de hierro. [140] Sigue habiendo controversia sobre la eficacia de la fertilización atmosférica con CO
2secuestro y efectos ecológicos. [7] En 2009 se llevaron a cabo pruebas oceánicas de fertilización con hierro en el Atlántico Sur por el proyecto LOHAFEX , y en julio de 2012 en el Pacífico Norte frente a la costa de Columbia Británica , Canadá, por la Corporación de Restauración del Salmón Haida ( HSRC ). [150]

Véase también

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