Sumideros de carbono. ¿Qué son los pulmones de la Tierra?

Es probable que alguna vez hayas escuchado los términos «pulmón verde», «pulmón del planeta», etc. Estas expresiones se utilizan a menudo para referirse a los bosques actuando como los «pulmones» de la Tierra y son frecuentes en los medios. Lo que quizá no sepas es que estos términos hacen referencia a que los bosques son sumideros de carbono naturales, o que el principal sumidero de carbono son los océanos, no los bosques.

En este artículo descubriremos que son los sumideros de carbono y como la acción humana está acabando con ellos.

• ¿Qué es un sumidero de carbono?
• Sumideros de carbono naturales
• Océanos
• Bosques
• Suelo
• Humedales
• Sumideros de carbono artificiales
• Conclusión
• Referencias

¿Qué es un sumidero de carbono?

Los sumideros de carbono son depósitos que, de forma natural o artificial, absorben y almacenan el dióxido de carbono (CO₂) presente en la atmósfera. Siendo el CO₂ el principal gas de efecto invernadero, estos depósitos juegan un papel muy importante en la mitigación del calentamiento global y el cambio climático.

Los sumideros naturales del planeta absorbieron la mitad (53%) del CO₂ emitido por la actividad humana entre 2012 y 2021 [1]. Aun así, la efectividad de estos sumideros no es estable, ya que se ve afectada por factores tales como el clima y la actividad humana.

Por otra parte, los sumideros artificiales son una práctica reciente y poco extendida. Según la Agencia Internacional de la Energía, estas tecnologías capturaron y almacenaron aproximadamente 40 millones de toneladas de CO₂ en 2020, lo que represento menos del 0,1% de las emisiones mundiales [2].

Sumideros de carbono naturales

Los principales sumideros de carbono naturales son los océanos, los bosques, el suelo y los humedales.

Océanos

Los océanos son el principal sumidero de carbono del planeta, absorbiendo casi un 26% de todo el CO₂ emitido por actividades humanas entre 2011 y 2020 [1]. Sin embargo, la capacidad de absorción de los océanos no es ilimitada y llegará un punto en que dejen de hacerlo e incluso comiencen a emitir más CO₂ del que reciben.

Para entender esto primero debemos comprender la forma en que los océanos atrapan CO₂.

El CO₂ se disuelve en el agua del océano debido a un proceso denominado intercambio gaseoso. El océano y la atmósfera están en contacto constante y los gases se mueven libremente entre ellos. En el caso del CO₂, la concentración de este gas en la atmósfera es mayor que en los océanos y, como consecuencia, más CO₂ pasa de la atmosfera a los océanos que al contrario.

Este proceso de absorción se ve favorecido por el hecho de que el agua marina contiene sales y otros minerales que pueden reaccionar con el CO₂ para formar iones de bicarbonato y carbonato, que son más solubles en agua. Una vez que el CO₂ se disuelve en el agua marina, le esperan varios destinos posibles.

Una parte de este CO₂ es transportado a través del océano por las corrientes marinas y se hunde hasta capas más profundas, donde puede permanecer almacenado durante siglos, hasta que otras corrientes marinas lo hacen subir de nuevo a la superficie, donde una parte vuelve a liberarse a la atmósfera.

Otra parte del CO₂, transformado en iones de bicarbonato y carbonato, puede ser utilizado por organismos marinos como moluscos y corales para construir sus caparazones y esqueletos. Otros organismos, como el fitoplancton, absorben CO₂ durante la fotosíntesis y al morir se hunden hasta el fondo del océano, llevándose el CO₂ con ellos.

A pesar de lo anterior, la capacidad de los océanos para absorber CO₂ no es ilimitada y el incremento tiene graves consecuencias a largo plazo.

Cuando el CO₂ se disuelve en el agua marina, reacciona con las moléculas de agua para formar ácido carbónico, que a su vez libera iones de hidrógeno. Esto aumenta la concentración de iones de hidrógeno en el agua, lo que provoca una disminución del pH, haciendo que el agua marina se vuelva más ácida. Este proceso se conoce como acidificación y tiene numerosas consecuencias negativas para la vida marina que pueden afectar a la vida en la superficie terrestre.

Por último, es importante recordar que a medida que aumenta la temperatura de la Tierra, también lo hace la del océano. La solubilidad de gases en el agua depende de la temperatura y cuanto más se calienta el agua, menos CO₂ puede retener. En otras palabras, a medida que el océano se calienta, disminuye su capacidad de absorber CO₂. Esto podría provocar una mayor liberación de CO₂ del océano a la atmósfera, convirtiéndolo en el futuro en un emisor neto de gases de efecto invernadero. [3]

Bosques

La cantidad exacta de CO₂ que los bosques de la Tierra absorben cada año es difícil de calcular con precisión, ya que varía en función de factores como el tipo y la edad del bosque, su ubicación y su estado actual de crecimiento. Aun así, se estima que los bosques de todo el mundo absorbieron aproximadamente un 10% de todo el CO₂ emitido por actividades humanas entre 1990 y 2007 [4].

Las plantas y por extensión los bosques absorben CO₂ de la atmósfera mediante el proceso de la fotosíntesis. Las plantas utilizan la energía del sol para convertir el CO₂ y el agua en carbohidratos y oxígeno. Los carbohidratos son utilizados como energía por la planta y el oxígeno se libera a la atmósfera como subproducto. El resto del CO₂ absorbido se almacena en las moléculas de la planta que forman sus raíces, hojas, tronco, etc. Siendo los árboles las plantas más grandes y longevas que existen (algunas especies pueden vivir cientos de años), son capaces de almacenar grandes cantidades de carbono durante largos periodos de tiempo.

Es importante destacar que no todos los bosques almacenan carbono con la misma eficacia. Las selvas tropicales, como la del Amazonas, tienen una alta densidad de árboles y pueden capturar mucho más CO₂ por hectárea que otros bosques. Esto se debe a que disfrutan de un clima cálido, húmedo y lluvioso, que unido a un suelo muy rico en materia orgánica hace que los árboles crezcan durante todo el año, resultando en una mayor cantidad de árboles absorbiendo CO₂ durante más tiempo.

Por desgracia, la deforestación y la degradación de los bosques no solo está reduciendo su papel como sumideros de carbono, sino que los está convirtiendo en una fuente de emisiones de CO₂ como en el caso de la selva amazónica [5]. Cuando se talan o queman los bosques, el carbono almacenado en los árboles y el suelo se libera de nuevo a la atmósfera en forma de CO₂, contribuyendo al calentamiento global. Además, la deforestación descontrolada puede alterar el clima local y regional, provocando cambios en la temperatura, las precipitaciones y los patrones meteorológicos que pueden exacerbar aún más el cambio climático.

En los últimos años, se han multiplicado las iniciativas públicas y privadas para plantar millones o incluso miles de millones de árboles, con la idea de revertir el proceso histórico de deforestación y ayudar en la lucha contra el cambio climático. Estos proyectos, aunque bienintencionados, corren el peligro de centrarse demasiado en el número de árboles jóvenes plantados y poner poca atención a como garantizar la supervivencia y desarrollo a largo plazo de los mismos. Además, algunos de estos proyectos se han utilizando políticamente para desviar la atención pública de problemas medioambientales más importantes [6].

Suelo

El suelo es uno de los mayores sumideros de carbono del planeta, ya que almacena más carbono que la atmósfera y toda la vegetación terrestre juntas [7].

El carbono se almacena en el suelo principalmente en forma de materia orgánica, compuesta de materia vegetal y animal en descomposición. Esta materia orgánica se divide en dos grupos principales dependiendo de su descomponibilidad y su tiempo de permanencia en el suelo: materia orgánica lábil y materia orgánica estable.

La materia orgánica lábil está formada por compuestos fácilmente descomponibles por los microorganismos del suelo. Este tipo de materia incluye residuos vegetales frescos, como hojas, tallos y raíces, así como materia que se encuentra en las primeras fases de descomposición, como animales muertos. Los organismos del suelo, como bacterias, hongos, lombrices e insectos, descomponen y reciclan esta materia rápidamente, liberando nutrientes y carbono al suelo, pero también emitiendo CO₂ y metano a la atmosfera. Es por esto último que el reciclaje de materia orgánica en las ciudades es otra importante pieza en la lucha contra el calentamiento global.

Es importante destacar que el suelo no solo emite CO₂ , sino que también lo absorbe de la atmosfera de forma indirecta. Tras realizar la fotosíntesis, una parte del CO₂ absorbido por las plantas pasa al suelo a través de las raíces en forma de compuestos orgánicos, que son entonces utilizados por los organismos del suelo como alimento, generando materia orgánica estable en el proceso.

La materia orgánica estable se forma con el tiempo a medida que la materia orgánica lábil es transformada por procesos físicos, químicos y biológicos en el suelo, creando compuestos más complejos y resistentes a la descomposición. La materia orgánica estable puede persistir en el suelo durante décadas, siglos o incluso milenios, lo que la convierte en un importante almacén a largo plazo de carbono y nutrientes en el suelo. Un ejemplo de esta materia orgánica estable es el humus, una sustancia terrosa de color oscuro y rica en nutrientes que se encuentra en la capa superficial del suelo. El humus es esencial para la salud del suelo, ya que mejora su estructura, aumenta su capacidad de retención de agua y nutrientes, y promueve la actividad microbiana beneficiosa.

Por desgracia, la capacidad del suelo para actuar como sumidero de carbono se ve continuamente reducida por la actividad humana. La desforestación y la conversión de la vegetación natural en tierras de cultivo o zonas urbanas pueden provocar importantes pérdidas de carbono en el suelo, mientras que la agricultura y ganadería intensivas, junto con el uso de fertilizantes sintéticos, aceleran la descomposición de la materia orgánica y reducen el carbono almacenado. Además, la quema de residuos de cultivos libera dióxido de carbono a la atmósfera, disminuyendo la cantidad de materia orgánica que puede retornar al suelo. [7].

Humedales

Los humedales son áreas de tierra inundada de agua durante todo o parte del año y se encuentran en todo el mundo, desde los polos hasta los trópicos. Algunos ejemplos de humedales son pantanos, marismas, turberas y manglares, entre otros.

Como vimos antes, cuando la materia orgánica de animales y plantas se descompone en el suelo, se emite CO₂ y metano a la atmósfera como resultado de la actividad microbiana. En los humedales esa materia orgánica se hunde en el agua, donde la descomposición se produce más lentamente que en el suelo, esto hace que la materia orgánica se acumule progresivamente en el fondo del humedal, almacenando el carbono con ella. Los humedales contienen entre el 20 y el 30% del carbono total del suelo de la Tierra, a pesar de solo ocupar entre el 5 y el 8% de la superficie terrestre [8].

Desafortunadamente, la misma característica que hace a los humedales excelentes sumideros de carbono también los convierte en grandes emisores de metano, un gas de efecto invernadero 28 veces más potente que el CO₂. La materia orgánica sumergida en agua, un entorno con bajos niveles de oxígeno, es descompuesta por microorganismos mediante un proceso denominado descomposición anaeróbica, que produce metano como subproducto.

A pesar de que los humedales son considerados la mayor fuente natural de metano [9], la mayor parte del metano producido en ellos no se libera inmediatamente, sino que se acumula en el suelo en forma de burbujas o se disuelve en el agua. El metano se libera a la atmósfera cuando se remueve el fondo de los humedales o cuando cambian los niveles de agua, como en periodos de inundación o sequía.

La actividad humana contribuye a incrementar estas emisiones de metano de varias formas. El calentamiento global aumenta la temperatura de los humedales, lo que incrementa la actividad microbiana y la producción de más metano. De igual forma, el calentamiento global produce la descongelación del permafrost, un suelo que permanece congelado durante todo el año en regiones como Siberia y que contiene grandes cantidades de materia orgánica. Al descongelarse, toda esa materia orgánica comienza a descomponerse en el agua procedente del hielo derretido, produciendo aún más metano. Por último, el drenaje de humedales para su conversión en cultivos o terreno urbanizable hace que el metano almacenado en ellos se libere a la atmosfera, además de que al reducirse su superficie se reduce su capacidad para almacenar carbono.

Sumideros de carbono artificiales

Además de los sumideros naturales de carbono, también existen sumideros artificiales, como las tecnologías de captura y almacenamiento de carbono (CCUS). Estas tecnologías buscan capturar el CO₂ emitido en procesos industriales, centrales eléctricas y otros, para después almacenarlo o reutilizarlo.

A pesar de existir desde hace décadas, estas tecnologías todavía tienen una baja implantación en la mayoría de países, debido principalmente a la falta de infraestructuras específicas, coste de instalación, coste de almacenaje y falta de apoyo público. Una vez estos problemas se vayan solucionando, se espera que las tecnologías CCUS permitan reducir significativamente las emisiones de CO₂ en industrias como la del cemento o el acero [10]. Las tecnologías CCUS se utilizan actualmente en algunas instalaciones de gas natural, plantas de carbón y refinerías de petróleo, y se espera que su uso continúe extendiéndose.

A pesar de sus beneficios potenciales, una crítica común a las tecnologías CCUS desde el ecologismo es que desvía la inversión en energías renovables y mantiene la dependencia de los combustibles fósiles.

Conclusión

Los sumideros de carbono desempeñan un papel crucial en la mitigación del cambio climático al absorber y almacenar una gran parte del CO₂ emitido a la atmósfera por actividades humanas. Los sumideros naturales, además, constituyen el hábitat de innumerables especies, regulan los ciclos del agua y sostienen medios de vida humanos como la pesca y la agricultura.

Entre los sumideros naturales, los océanos juegan un papel destacado al absorber una cuarta parte del CO₂ emitido por actividades humanas. Sin embargo, la acidificación del agua y la disminución de la capacidad de absorción a medida que el océano se calienta plantean serios problemas a largo plazo. Los bosques también son sumideros importantes, pero la deforestación está reduciendo su capacidad de almacenamiento de carbono. El suelo, rico en materia orgánica, almacena más carbono que la atmósfera y la vegetación terrestre juntas, pero actividades como la agricultura intensiva o la urbanización, afecta su capacidad de retención. Los humedales, aunque excelentes sumideros de carbono, también emiten metano, un importante gas de efecto invernadero.

Es esencial dar prioridad a la protección y restauración de los sumideros naturales de carbono, al tiempo que se exploran soluciones complementarias como los sumideros artificiales.

Referencias

1. Friedlingstein, P., Jones, M. W., O’Sullivan, M., Andrew, R. M., Bakker, D. C., Hauck, J., … & Zeng, J.; 2022; Global Carbon Budget 2021; Earth Syst. Sci. Data, vol. 14, 1917–2005, 2022
2. IEA; 2022; CO2 Capture and Utilisation; IEA, Paris; License: CC BY 4.0
3. Scott C. Doney, Victoria J. Fabry, Richard A. Feely, and Joan A. Kleypas; 2009; Ocean Acidification: The Other CO₂ Problem; Annual Review of Marine Science, Vol. 1:169-192
4. Yude Pan, Richard A Birdsey, Jingyun Fang, Richard Houghton, Pekka E Kauppi, Werner A Kurz, Oliver L Phillips, Anatoly Shvidenko, Simon L Lewis, Josep G Canadell, Philippe Ciais, Robert B Jackson, Stephen W Pacala, A David McGuire, Shilong Piao, Aapo Rautiainen, Stephen Sitch, Daniel Hayes; 2011; A large and persistent carbon sink in the world’s forests; Science, Vol 333, Issue 6045, pp. 988-993
5. Luciana V. Gatti, Luana S. Basso, John B. Miller, Manuel Gloor, Lucas Gatti Domingues, Henrique L. G. Cassol, Graciela Tejada, Luiz E. O. C. Aragão, Carlos Nobre, Wouter Peters, Luciano Marani, Egidio Arai, Alber H. Sanches, Sergio M. Corrêa, Liana Anderson, Celso Von Randow, Caio S. C. Correia, Stephane P. Crispim & Raiane A. L. Neves; 2021; Amazonia as a carbon source linked to deforestation and climate change; Nature 595, 388–393 (2021)
6. Karen Holl, Pedro H. S. Brancalion; 2020; Tree planting is not a simple solution; Science 368,580-581(2020)
7. Ontl, T. A. & Schulte, L. A.; 2012; Soil Carbon Storage; Nature Education Knowledge 3(10):35
8. Nahlik, A. M., & Fennessy, M. S.; 2016; Carbon storage in US wetlands; Nature Communications, 7(1), 1-9.
9. Saunois, M., Stavert, A. R., Poulter, B., Bousquet, P., Canadell, J. G., Jackson, R. B., … & Zhuang, Q.; 2020; The global methane budget 2000–2017;  Earth system science data, 12(3), 1561-1623.
10. Celso da Silveira Cachola, Mariana Ciotta, Alex Azevedo dos Santos, Drielli Peyerl; 2023; Deploying of the carbon capture technologies for CO₂ emission mitigation in the industrial sectors; Carbon Capture Science & Technology, Volume 7, 2023, 100102, ISSN 2772-6568