I. Los ciclos naturales
Es cierto que bastantes ciclos naturales permiten al planeta autorregularse y garantizar la sostenibilidad de los ecosistemas. Estos son los "ciclos biogeoquímicos".
Todos estos ciclos funcionan según el mismo principio: los elementos (agua, carbono, etc.) circulan continuamente -de diversas formas llamadas "flujos"- entre varios elementos ambientales capaces de almacenarlos. Estos elementos se denominan "sumideros o depósitos" y pueden encontrarse en :
- La atmósfera,
- La hidrosfera (mar, océano... en definitiva todo lo que contiene agua),
- La litosfera, es decir, el suelo,
- La biosfera, es decir, los organismos vivos.
El más conocido es el ciclo del agua: el agua se evapora de los océanos y de la vegetación, forma unas nubes, después cae en forma de lluvia o nieve, alimenta los ríos y la vegetación, y luego el ciclo vuelve a empezar.
En el caso del cambio climático, es el ciclo del carbono el que nos interesa especialmente, ya que desempeña un papel fundamental. Si bien sigue funcionando desde la era industrial (1850), este ciclo ha sido alterado por las actividades humanas.
¿Por qué? Porque se han añadido nuevas entradas: las emisiones antropogénicas. Estos flujos adicionales, no naturales, se integran en el ciclo y siguen la misma vía de circulación que los flujos existentes. Por lo tanto, modifican los equilibrios naturales y esto provoca perturbaciones climáticas muy importantes.
II. El ciclo natural del carbono para entender el CO2
Como hemos visto, el CO2 es uno de los principales GEI responsables del calentamiento global. Sin embargo, el CO2 forma parte del ciclo del carbono (C).
Analicemos los diferentes flujos del ciclo clásico del carbono.
Aclaración importante: en el análisis del ciclo del carbono (C), la unidad utilizada es la gigatonelada de carbono (GtC), es decir, mil millones de toneladas del elemento carbono. Cuidado, esta unidad es diferente de la utilizada para las emisiones de GEI, que se contabilizan en gigatoneladas de CO2 (o equivalente de CO2), es decir, mil millones de toneladas de dióxido de carbono. Concretamente, las dos unidades son proporcionales, ya que 1 kg de CO2 contiene 272,7 g de carbono y el resto son átomos de oxígeno.
Intercambio físico: existe un intercambio de carbono entre la atmósfera y los océanos
- Al igual que el azúcar en el café, el CO2 tiene la característica de disolverse de forma natural en el agua. Y cuanto más baja sea la temperatura del agua, mejor será la disolución. Así, la captura de CO2 se produce cuando las corrientes oceánicas se enfrían (por ejemplo, las corrientes que fluyen desde los trópicos hacia los polos). Este intercambio afecta a 70 GtC / año.
- En el otro sentido, cuando las corrientes oceánicas se calientan, parte del CO2 contenido en el agua se libera en la atmósfera.
Intercambios biológicos: son los intercambios vinculados a la vida vegetal o animal
.
Empecemos por los flujos en el suelo:
- La fotosíntesis: el suelo y la vegetación absorben el CO2 de la atmósfera. Este proceso divide la molécula de CO2 en un elemento de carbono (C) que integra la biosfera (planta, suelo) y de oxígeno (O2) que es liberado en la atmósfera.
En la otra dirección, hay dos tipos de flujos biológicos que liberan CO2:
- La respiración: los animales y los seres humanos inhalan oxígeno y liberan CO2.
- La descomposición de plantas y animales muertos: esto libera carbono que, junto con el oxígeno, forma CO2 en la atmósfera.
Cuando el ciclo del carbono funciona normalmente, todos estos flujos entre la atmósfera y el resto del planeta están equilibrados. Corresponden a unos 190 GtC intercambiados al año.
Hay que tener en cuenta que también hay flujos en el agua (50 GtC / año)
- Las plantas marinas (principalmente algas y fitoplancton) absorben el CO2 contenido en el agua para desarrollarse. Luego, estas plantas son comidas por los animales marinos, que así absorben el carbono.
- En el otro sentido, los animales marinos respiran absorbiendo oxígeno y liberando CO2 en el agua. Los microorganismos también se alimentan de las plantas muertas del fondo marino y respiran liberando también CO2.
Por último, como ya hemos descrito, el carbono se fosiliza para crear hidrocarburos, que al quemarse liberan CO2 a la atmósfera.
La alteración del ciclo del carbono
A partir de 1850 y con la industrialización, los equilibrios del ciclo del carbono han sido alterados.
Como hemos visto, los combustibles fósiles (carbón, gas, petróleo) constituyen una reserva que se ha formado a lo largo de cientos de millones de años por la lenta descomposición de los restos de organismos vivos. Sin embargo, estos recursos fósiles son transformados por el ser humano. Durante su explotación, una gran cantidad de carbono que normalmente estaba enterrada bajo tierra durante millones de años se libera de repente a la atmósfera en forma de CO2.
Este es el origen del flujo antropogénico adicional que perturba el ciclo del carbono.
¿Cómo reacciona la Tierra frente a este flujo antinatural que acaba en la atmósfera? Activa la totalidad de los mecanismos naturales, físicos y biológicos descritos anteriormente. Pero lamentablemente no son suficientes...
Así, el flujo de CO2 antropogénico se distribuye de la siguiente manera:
- alrededor del 35% es absorbido por el océano,
- alrededor del 15% es absorbido por los ecosistemas continentales (suelos y plantas) y
- alrededor del 50% se añade directamente al CO2 ya presente en la atmósfera y aumenta el efecto invernadero.
Por tanto, el ciclo del carbono se ve afectado en gran medida por las emisiones antropogénicas y es incapaz de regular el exceso de emisiones por sí mismo.
Desde 1850, la cantidad total de emisiones antropogénicas de gases de efecto invernadero ya emitida corresponde a más de 2000 Gt de CO2 equivalente, la mitad de las cuales se han emitido sólo desde 1980. Así pues, las actividades humanas no sólo están perturbando el ciclo del carbono, sino que lo hacen de forma más radical cada año, con una intensa aceleración en las últimas tres décadas.
Así, podemos ver que hemos tardado cerca de 130 años en emitir 1000 Gt de CO2 equivalente, y luego sólo 30 años en volver a emitir la misma cantidad.
Al ritmo actual, tan sólo necesitaremos apenas 20 años para emitir 1000 Gt más...
También podemos recordar esta cifra clave: hoy en día, cada año, se emiten más de 50 Gt de CO2 equivalente por las actividades humanas y el 50% de ellas se liberan como GEI en la atmósfera. Por tanto, la regulación natural del planeta está muy alterada y la composición de la atmósfera modificada, lo que influye directamente en el efecto invernadero, la temperatura global y, en general, el clima de la Tierra.