efecto invernadero | Ciencia para llevar

Entradas etiquetadas como ‘efecto invernadero’

¿Cómo influyen los bosques en el clima?

12 de marzo de 2024

Por J. Julio Camarero (CSIC)*

Seguramente has apreciado alguna vez cómo el clima afecta a los bosques cuando, tras una sequía, una nevada, una helada o una fuerte ola de calor, algunas especies de árboles y arbustos pierden vigor, crecen menos o incluso mueren. Quizá vienen a tu memoria las fuertes olas de calor del verano del 2022, la tormenta de nieve Filomena al inicio del 2021 o las sequías de los años 1994-1995, 2005 y 2016-2017. Los árboles toleran unos márgenes limitados de temperatura y humedad del suelo y del aire, por lo que pueden morir si se superan esos umbrales vitales como consecuencia de fenómenos climáticos extremos. Pero podemos darle la vuelta a la pregunta y plantearnos si la interacción clima-bosque sucede en los dos sentidos: ¿pueden los bosques cambiar el clima? Pues bien: la respuesta a este interrogante es afirmativa. Sabemos que los bosques pueden modificar (amortiguar o amplificar) los efectos del clima sobre la biosfera y que esas modificaciones cambian según las escalas espaciales y temporales a las que se observe esta interacción.

Nimbosilva o bosque mesófilo de montaña en la Reserva de la Biosfera El Triunfo, México. / Luis Felipe Rivera Lezama (mynaturephoto.com)

Los árboles almacenan grandes cantidades de agua y de carbono en sus tejidos, sobre todo en la madera, y conducen y transpiran mucha agua hacia la atmósfera. Esto explica que se hayan observado caídas en el caudal de los ríos en respuesta a los aumentos de la cobertura forestal a nivel de cuenca. Existen datos de este proceso en el Pirineo donde, como en el resto de la península, se ha producido un abandono del uso tradicional del territorio (cultivos, pastos, bosques) desde los años 60 del siglo pasado, cuando la mayoría de la población española emigró a núcleos urbanos. Ese abandono ha favorecido la expansión de la vegetación leñosa y propiciado que bosques y matorrales ocupen más territorio y retengan más agua, la llamada ‘agua verde’, a costa de reducir el caudal de los ríos, la llamada ‘agua azul’.

Hayedo y río (Cataluña). / Luis Felipe Rivera Lezama (mynaturephoto.com)

Pero tampoco podemos ignorar que al aumentar las temperaturas la vegetación transpira más y se evapora más agua. Ese aumento de temperaturas incrementa también la demanda de agua por parte de grandes usuarios como la agricultura, a veces centrada en cultivos que requieren mucha agua, y esto contribuye a que los caudales de los ríos y el nivel freático de los acuíferos desciendan. Por tanto, a escalas locales se ha comprobado cómo la reforestación conduce a un menor caudal de los ríos. Sin embargo, la historia cambia bastante a escalas espaciales más grandes.

Según la teoría de la bomba biótica, los bosques condensan la humedad y con ello impulsan los vientos y por tanto la distribución de la humedad en el planeta. (1) Si talamos los bosques tropicales, el mecanismo de la bomba biótica se altera y las precipitaciones se trasladan a la costa y en zonas tropicales (2). Según esta teoría los bosques extensos y diversos permiten captar y generar precipitación tierra adentro, especialmente cerca de la costa (3). / Irene Cuesta (CSIC)

Bomba biótica y bosques tropicales

A escalas regionales y continentales, gracias a un mecanismo llamado bomba biótica, la evapotranspiración de los bosques aumenta los flujos de humedad atrayendo más aire húmedo. Esta teoría defiende que los bosques atraen más precipitaciones desde el océano, tierra adentro, mientras generen suficiente humedad a nivel local. Fueron Anastassia Makarieva y Víctor Gorshkov, del Instituto de Física Nuclear de San Petersburgo (Rusia), quienes propusieron la hipótesis de la bomba biótica en 2006. Además, sugerían reforestar algunas zonas para hacerlas más húmedas aumentando así la precipitación y el caudal de los ríos. La bomba biótica explica en gran medida la existencia de las elevadas precipitaciones y los grandes bosques en las cuencas tropicales más extensas, como las de los ríos Amazonas y Congo. Por tanto, nos alerta sobre la posible relación no lineal entre deforestación y desertificación ya que, según esta teoría, una región o un continente que cruzara un determinado umbral de deforestación podría pasar muy rápidamente de condiciones húmedas a secas.

Bosque nublado en Cundinamarca, Colombia. / Juan Felipe Ramírez (Pexels.com)

También se observan grandes diferencias en la relación clima-bosque entre los distintos biomas forestales. Los bosques tropicales pueden mitigar más el calentamiento climático mediante el enfriamiento por evaporación que los bosques templados o boreales. Además, los bosques templados tienen una gran capacidad de captar dióxido de carbono de la atmósfera, reduciendo en parte el calentamiento climático causado por el efecto invernadero. Sin embargo, si el calentamiento climático favorece la expansión de bosques boreales en las regiones árticas favoreciendo su crecimiento y reproducción, la pérdida de superficie helada disminuirá el albedo (el porcentaje de radiación solar que cualquier superficie refleja), ya que los bosques reflejan menos radiación que la nieve y, en consecuencia, aumentarán las temperaturas en esas regiones frías. Además, gran parte del carbono terrestre se almacena en suelos y turberas de zonas frías, que podrían liberarlo si aumentan las temperaturas, con el consiguiente impacto sobre el efecto invernadero, generando más calentamiento a escala global.

Nubes sobre bosque templado en el Bosque Nacional Tongass, Alaska. / Luis Felipe Rivera Lezama (mynaturephoto.com)

A nivel global, nuestro conocimiento de las interacciones entre atmósfera y biosfera proviene de modelos, pero nos faltan aún muchos datos para mejorar esas simulaciones y saber cómo interaccionan el clima y los bosques con los ciclos del carbono y del agua. Por ejemplo, no sabemos cómo los bosques boreales y tropicales responden a la sequía y al calentamiento climático en términos de crecimiento y retención de carbono. Necesitamos más investigación para mejorar esas predicciones en el contexto actual de calentamiento rápido.

Picogordo amarillo (‘Pheucticus chrysopeplus’) y bromelias bajo la lluvia, nimbosilva o bosque nuboso Reserva de la Biosfera El Triunfo, México. / Luis Felipe Rivera Lezama (mynaturephoto.com)

Todos los papeles que juegan los bosques como reguladores del clima a escalas locales, regionales y continentales, pueden verse comprometidos si la deforestación aumenta en algunas zonas, especialmente los bosques tropicales, o si extremos climáticos como las sequías reducen el crecimiento de los árboles y los hacen más vulnerables causando su muerte, como observamos en la cuenca Mediterránea y en bosques de todos los continentes.

Pinos rodenos o resineros (‘Pinus pinaster’) muertos en un bosque situado cerca de Miedes de Aragón (Zaragoza) tras la sequía de 2016-2017. En primer plano, las encinas (‘Quercus ilex’), árboles más bajos, apenas mostraron daños en sus copas. / Michele Colangelo

* J. Julio Camarero es investigador en el Instituto Pirenaico de Ecología (IPE) del CSIC.

**Ciencia para llevar agradece especialmente al fotógrafo Luis F. Rivera Lezama por su generosa colaboración con las imágenes que acompañan al texto.

Tags: agua azul, agua verde, árboles, aumento de temperaturas, biomas forestales, biosfera, Bomba biótica, bosques, bosques templados, bosques tropicales, calentamiento global, cambio global, carbono, clima, cultura científica, deforestación, demanda de agua, desertificación, dióxido de carbono, ecología, efecto invernadero, gases de efecto invernadero, Instituto Pirenaico de Ecología, interacción clima-bosque, reguladores del clima, ríos, sequía, sequías | Almacenado en: Biología, botánica, Ciencias de la Tierra, Sin categoría
Sin comentarios »

Alimentación agroecológica para enfriar el planeta

01 de agosto de 2023

Por Daniel López García (CSIC)*

El sistema agroalimentario global está en el centro del actual cambio climático y de la pérdida de biodiversidad en el planeta. Emite un tercio de las emisiones de gases de efecto invernadero, consume el 80% del agua disponible y ocupa el 80% del suelo en nuestro territorio. Por otro lado, pensemos, por ejemplo, en las sequías e inundaciones provocadas por el cambio climático o en la disminución de la fertilidad y la capacidad de los suelos de retener agua y CO₂ que trae consigo la pérdida de biodiversidad. Todo ello pone en riesgo la propia producción de alimentos.

Urge buscar soluciones y cambiar el modelo alimentario, pero, ¿hacia dónde? ¿Cómo puede alimentarse la humanidad sin hacer cada vez más difícil la vida en el planeta?

Los huertos comunitarios y familiares cumplen una importante labor en la soberanía alimentaria, recuperan el conocimiento de la naturaleza y los recursos naturales y facilitan comunidades resilientes frente a la crisis climática. / Rawpixel

Lo insostenible sale caro

Vivimos tiempos difíciles. La resaca de la crisis financiera de 2008 se ha solapado con los efectos del calentamiento global (incendios de sexta generación, sequías, inundaciones, etc.), el declive de los combustibles fósiles y otras emergencias, como la pandemia de COVID-19 o la guerra en Ucrania. Esta combinación de distintas crisis empeora nuestra calidad de vida, nos llena de miedo y nos empuja a una huida hacia adelante.

Una de las principales respuestas frente a estas crisis está siendo la suspensión temporal de algunas normativas ambientales y sociales, lo que incrementa los impactos negativos de nuestro modelo económico y productivo. En algunos discursos se opone sostenibilidad ecológica a sostenibilidad económica y se dice que las agriculturas sostenibles, como la agroecología, no pueden alimentar el mundo. Algunas voces plantean que hay que seguir apretando el acelerador con más tecnología, más escala y más inversión para dar de comer a una población creciente con producciones decrecientes. Es como el tren de los hermanos Marx, que iba siendo quemado para poder alimentar la caldera.

‘¿Cómo afecta la crisis climática a la agricultura y a la seguridad alimentaria?’. Infografía del informe ‘Producir alimentos sin agotar el planeta’, de la colección Ciencia para las Políticas Públicas (Science For Policy)* del CSIC. / Irene Cuesta (CSIC)

Sin embargo, presentar la viabilidad económica como opuesta a la sostenibilidad social y ecológica es falso, aunque se repita muchas veces. Los modelos de producción agraria de gran escala, con una agricultura altamente tecnificada, sin agricultores ni agricultoras, generan alimentos de baja calidad y con tóxicos, a menudo vinculados con dietas poco saludables. Además, consumen muchos recursos en forma de agua, nutrientes, energía y maquinaria, producen la pérdida de conocimientos para el manejo sostenible de la naturaleza, y desvinculan la actividad agraria de los territorios. Por el contrario, la agricultura familiar, que produce alimentos de calidad y fija empleo y población en el territorio, lleva décadas con una renta decreciente y cada vez está más endeudada y presionada hacia modelos altamente insostenibles y dependientes de los mercados globales.

Algo falla cuando los modelos de producción más nocivos son los más rentables. Alguien no está pagando sus facturas. Y entre todas las poblaciones del planeta pagamos el cambio climático o las enfermedades relacionadas con la alimentación, como la diabetes, las alergias o el cáncer.

Imagen del informe ‘Producir alimentos sin agotar el planeta’, de la colección Ciencia para las Políticas Públicas (Science For Policy)* del CSIC/ Irene Cuesta (CSIC)

Y lo sostenible cada vez cuesta menos

Sin embargo, los desórdenes climáticos y el alza en los precios de la energía y de los recursos minerales hacen que algunos costes ocultos de la comida barata se hagan cada vez más visibles. Vemos que, frente a la ‘comida basura’, rica en grasas saturadas, sal, azúcares, harinas refinadas y alimentos ultraprocesados, la alimentación fresca cada vez resulta más barata. Y eso que en 2030 tan solo el 29% de la producción agrícola mundial se destinará al consumo humano directo. El resto alimentará a la ganadería industrial (mucho menos eficiente en la producción de alimentos para los humanos que la agricultura) y a la industria agroalimentaria y de otro tipo.

La Organización de las Naciones Unidas (ONU) lleva décadas promoviendo dietas saludables sostenibles, con muy bajo peso de alimentos animales y procesados. El motivo es que una dieta basada en alimentos vegetales frescos y de temporada, que reduce los productos de origen animal y se limita a los de la ganadería extensiva, es más sostenible, más saludable, y también más barata.

Los alimentos ecológicos son más saludables porque carecen de fitosanitarios de síntesis. También son más sostenibles porque no usan fertilizantes químicos contaminantes ni semillas transgénicas y, a través de la fertilización orgánica, fijan carbono y nitrógeno, regeneran los suelos y amplifican y restauran la biodiversidad. También demandan menos agua, algo fundamental en el actual contexto de estrés hídrico.

Además, los alimentos ecológicos frescos y de temporada se pueden adquirir a precios asequibles al mismo tiempo que se remunera de forma adecuada el trabajo de la agricultura familiar ecológica. Si nos abastecemos directamente de los productores y productoras en mercados locales o en grupos de consumo o acudimos a pequeños comercios especializados, los precios se ajustan más y, en muchos casos, resultan más baratos que los alimentos procedentes de la agricultura industrial.

Finca de horticultura ecológica en Sartaguda, Navarra. / Daniel López

Más riqueza natural y social

Una buena alimentación es viable económicamente y posible en nuestros territorios si cambiamos la dieta y el tipo de alimentos, como demuestran estudios recientes. De hecho, la superficie de agricultura ecológica certificada (según el Reglamento EU 848/2018) en España alcanzaba 2,63 millones de hectáreas en 2021, lo que supone un 10,79% de la superficie agraria útil. Esto nos coloca como tercer país del mundo y primero de Europa.

Según el Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación (MAPA), la superficie con certificación ecológica ha aumentado un 8% sólo en 2021 y el número de explotaciones agrarias ecológicas casi un 17%. Al mismo tiempo, entre 2010 y 2020 desaparecieron en España el 7,6% de las explotaciones agrarias en términos absolutos. Es decir, frente a un abandono generalizado de las explotaciones agrarias por falta de rentabilidad, la producción ecológica consiguió aumentar el número de agricultores y agricultoras de forma muy sensible.

Viñedo de producción ecológica, Navarra. / Daniel López

El gasto de los hogares en alimentos ecológicos también subió. En un contexto de contracción general del gasto, se incrementó en un 14,3% entre 2020 y 2021, llegando a suponer el 3,4% del gasto alimentario familiar.

Por otra parte, se estima que la producción ecológica es, en líneas generales, más rentable y genera más empleo por hectárea cultivada (entre un 40 y un 70%) que la agricultura convencional. Esto se explica en parte porque los alimentos ecológicos y producidos en iniciativas de pequeña escala requieren menos recursos insostenibles para su producción y se ajustan mejor a las condiciones locales y a los recursos disponibles. Además, la producción ecológica es más rentable a medio y largo plazo, pues ayuda a paliar las consecuencias del calentamiento global y a regenerar los recursos naturales.

Las lombrices de tierra son una indicación de la buena salud del suelo. / Flickr

Hacia sistemas alimentarios de base agroecológica

En el actual contexto de creciente escasez de recursos minerales, incluidos los combustibles fósiles, así como de agua, necesitamos impulsar un sistema alimentario menos consumidor y más regenerador de recursos naturales. Incluso a corto y medio plazo, saldrá más barato a toda la sociedad. Es la única manera de alimentarnos bien y a la vez enfriar el planeta y frenar la desaparición de explotaciones agrarias y empleo rural.

Por ello, la producción y el consumo de alimentos ecológicos ya han sido objeto de dos planes de acción en la Unión Europea. A su vez, la Estrategia ‘De la Granja a la Mesa’ y el Pacto Verde Europeo, aprobados en 2020, establecen como objetivo para 2030 alcanzar un 25% de superficie agraria útil en producción ecológica certificada, así como reducciones del 50% en el consumo de fertilizantes, pesticidas de síntesis y de antibióticos de uso en ganadería.

Las coberturas vegetales y la diversidad de plantas benefician la fertilidad y la salud del suelo y del huerto. / Flickr

Estos objetivos han de convertirse en compromisos legales para los estados miembros de la UE este otoño, durante la presidencia española del Consejo de la Unión Europea. La buena noticia es que ya tenemos decenas de miles de explotaciones agrarias ecológicas y estas nos muestran que el cambio es posible. Merecen el apoyo de la sociedad, y la sociedad se merece sus alimentos de calidad, sostenibles, saludables, generadores de resiliencia ecológica y justos.

* Daniel López García es investigador del CSIC en el Instituto de Economía, Geografía y Demografía (IEGD-CSIC).

* Puedes encontrar información relacionada en los informes Producir alimentos sin agotar el planeta y Nutrición sostenible y saludable, de la colección Ciencia para las Políticas Públicas (Science For Policy) del CSIC. Recientemente publicados, los informes están elaborados por equipos de investigadores e investigadoras del CSIC y tienen el objetivo de servir de puente entre los centros de investigación y los decisores políticos, a fin de contribuir a la definición de políticas públicas basadas en la evidencia científica.

Tags: agricultura, agricultura ecológica, agricultura familiar, agricultura industrial, agricultura sostenible, agroecología, agua, alimentación, alimentación saludable, alimentos ecológicos, biodiversidad, calentamiento global, cambio climático, Ciencia para las Políticas Públicas, crisis climática, efecto invernadero, energía, ganadería extensiva, recursos naturales, Science for Policy, sequía, sequías, sistema alimentario, soberanía alimentaria, sostenibilidad, sostenibilidad ecológica, sostenibilidad económica, suelos | Almacenado en: Ciencias de la Tierra, Ciencias de los alimentos, Historia y Ciencias Sociales, Sin categoría
1 comentario »

Almacenamiento geológico de carbono: el patito feo de la descarbonización

10 de agosto de 2021

Por Víctor Vilarrasa (CSIC)*

Ahora que aprieta el calor, no puedo dejar de pensar en el cambio climático. Los registros nos indican que aumenta el número de olas de calor, de noches tropicales y de episodios de gota fría o DANAs –depresiones aisladas en los niveles altos de la atmósfera que provocan fuertes tormentas–. Para mitigar estos y otros efectos del cambio climático, debemos conseguir un balance neto de emisiones de dióxido de carbono (CO₂) igual o menor que cero en un futuro cercano. Es decir, la cantidad de CO₂ que emitamos a la atmósfera tendrá que ser igual o inferior al CO₂ que extraigamos de ella. En España, con unas emisiones de gases de efecto invernadero de 334 millones de toneladas equivalentes de CO₂ en 2018, todavía nos queda un largo camino para conseguirlo. Aunque las hemos disminuido un 25% con respecto a 2005, siguen siendo un 15% mayores que las de 1990, año que se toma como referencia para cuantificar las reducciones en las emisiones.

Planta de almacenamiento de carbono. / Pexels

Descarbonizar la economía

El primer paso para la neutralidad de carbono consiste en descarbonizar todos los sectores de la economía. El sector que emite más CO₂ es el energético, ya que en la actualidad el 85% de la energía que consumimos se genera a partir de hidrocarburos. Las grandes petroleras y empresas energéticas se están comprometiendo a lograr el balance neto de emisiones de CO₂ igual a cero en 2050. Esta transición implica basar la producción de energía en fuentes renovables; mayoritariamente las energías solar, eólica e hidroeléctrica, pero complementadas por la geotérmica, la mareomotriz (que aprovecha las mareas) y la undimotriz (que se obtiene del movimiento de las olas). También se plantea sustituir los hidrocarburos por biomasa en la producción de electricidad, dado que el carbono que se emitiría al quemarla sería el mismo que habrían capturado previamente las plantas. Igualmente, la energía nuclear, que no tiene emisiones de CO₂ asociadas, seguirá formando parte del mix energético con gran probabilidad.

Esta transformación es más compleja que instalar una capacidad de producción igual a la demanda, dado que las fluctuaciones que se producen en la mayoría de las fuentes de energías renovables (luz solar, viento, caudal hidrológico, etc.) requieren la capacidad de almacenar cantidades ingentes de energía para compensar los déficits de producción con los excedentes. Cómo almacenar esta energía no es trivial, dado que las baterías no tienen suficiente capacidad y la producción de combustibles sin carbono para su uso posterior, como el hidrógeno, conlleva una eficiencia bastante baja. A pesar de estos retos, se considera que la descarbonización del sector energético es viable.

Al sector energético le siguen en emisiones de CO₂ los sectores del transporte e industrial. Para reducir sus emisiones, estos sectores se tendrán que electrificar, lo que aumentará la demanda del sector energético. No obstante, al contrario que el sector de la energía, estos sectores difícilmente se podrán descarbonizar por completo. En el sector del transporte, el transporte marítimo y, sobre todo, el aéreo no cuentan, por el momento, con combustibles alternativos a los actuales. Por otra parte, aunque el sector industrial se abastezca de energías renovables, seguirá emitiendo millones de toneladas de CO₂, porque la fabricación de ciertos productos, como el cemento, el acero y el etanol, conlleva la emisión de CO₂ por las reacciones químicas que tienen lugar en su proceso de producción. En algunos casos, la investigación, desarrollo e innovación (I+D+i) podrá permitir la descarbonización de alguno de estos procesos mediante procedimientos alternativos, como en el caso del acero, que en la actualidad es responsable del 8% de las emisiones de CO₂ a escala global. Sin embargo, otros procesos industriales solo se podrán descarbonizar mediante la captura del CO₂ antes de ser emitido a la atmósfera y su posterior almacenamiento geológico. En España, 16 millones de toneladas de CO₂al año (Mt/a) son emitidas por 23 industrias que, a largo plazo, solo se podrán descarbonizar con la captura y almacenamiento de CO₂ (CCS, por sus siglas en inglés); y 53 Mt/a, por 38 plantas de producción de energía, en las que se podría aplicar CCS a corto plazo para acelerar la transición hacia la neutralidad de carbono.

Devolver el carbono al subsuelo

El almacenamiento geológico de carbono tiene como objetivo devolverlo a su lugar de origen: bajo tierra. Tecnológicamente, este procedimiento está probado con éxito con caudales de inyección de 1 Mt/a. El Panel Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC, por sus siglas en inglés) estima que la cantidad de CO₂ almacenado en formaciones geológicas profundas debe aumentar de los 40 Mt/a actuales a 8.000 Mt/a en 2050. Esto implicaría tener unos 8.000 pozos inyectando 1 Mt/a de CO₂. Puede parecer un número muy grande, pero es pequeño en comparación con los 8 millones de pozos que se han perforado para extraer gas y petróleo. No obstante, multiplicar por 200 el almacenamiento de CO₂ en 30 años es sin duda un gran reto que implica un aumento del CO₂ almacenado del 6% anual.

Víctor Vilarrasa

El almacenamiento se realiza a profundidades mayores de 800 metros en acuíferos salinos o en yacimientos agotados de gas o petróleo. A medida que aumenta la profundidad, como el subsuelo está saturado, es decir, los poros de las rocas están llenos de agua, la presión del agua que llena estos poros aumenta de forma equivalente al peso de la columna de agua que hay por encima. De manera similar, la temperatura también aumenta con la profundidad una media de 30°C por kilómetro. A profundidades mayores de 800 metros, la presión y la temperatura son suficientemente elevadas para que el CO₂ se encuentre en su estado supercrítico. A pesar de lo extraño que pueda parecer el nombre de este estado, lo que nos indica es que el CO₂ tiene propiedades tanto de un gas como de un líquido. Por un lado, su viscosidad es como la de un gas, es decir, muy baja, por lo que va a poder fluir con facilidad. Por otro, su densidad es como la de un líquido, es decir, elevada, y, por lo tanto, su almacenamiento va a ser eficiente porque ocupará un volumen relativamente pequeño. A pesar de presentar una densidad elevada, el CO₂ es más ligero que el agua, por lo que tiende a flotar. Por este motivo, se necesita la presencia de una roca impermeable ubicada encima de la formación almacén, que se conoce como roca sello y que impide que el CO₂ vuelva a la superficie. La formación almacén, al contrario que la roca sello, se caracteriza por una alta permeabilidad y porosidad, para albergar grandes cantidades de CO₂ sin generar sobrepresiones elevadas.

Las posibilidades del CO₂ almacenado

Socialmente, el almacenamiento geológico de carbono no acaba de estar bien aceptado, al menos en algunos países. Existe el efecto NIMBY (no en mi jardín trasero, por sus siglas en inglés), por el que se puede llegar a rechazar el desarrollo de proyectos de este tipo en ciertas zonas. Una posible solución es el almacenamiento en alta mar, como sucede en Noruega, donde llevan 25 años inyectando CO₂ con éxito en acuíferos marinos, lo que convierte al país nórdico en líder mundial en almacenamiento de este gas. La manera en que esta tecnología es vista por la sociedad también puede mejorar cuando se aplica al CO₂ que se genera en la combustión de biomasa para producir electricidad, ya que de esta forma conseguimos extraer CO₂ de la atmósfera, en lo que se conoce como BECCS (por sus siglas en inglés).

Otra estrategia que puede ayudar a mejorar la imagen del almacenamiento geológico de carbono es utilizar el CO₂ inyectado de alguna forma, para darle valor y que el proceso no se limite a deshacerse de un residuo. La opción más viable consiste en utilizar el CO₂ inyectado para producir energía geotérmica, dado que, por sus propiedades, es un fluido mucho más eficiente que el agua en la extracción del calor de las profundidades de la Tierra. El CO₂ inyectado se calienta cuando entra en contacto con la roca almacén, por lo que, si se extrae, se puede aprovechar la alta temperatura que ha adquirido para producir electricidad. Este ciclo es muy eficiente porque apenas se requiere energía para bombear el CO₂: como tiende a flotar, sube hasta la superficie por sí solo. El CO₂, una vez enfriado después de aprovechar la energía geotérmica, puede reinyectarse junto con más CO₂ para su almacenamiento geológico. De esta forma, se reduciría la cantidad de CO₂ en la atmósfera y se generaría energía limpia.

El tratamiento del CO₂ debe seguir una evolución similar a la que ha tenido la gestión de nuestros residuos domésticos. Antiguamente se desechaban en cualquier parte, que es lo que hacemos ahora con el CO₂. Posteriormente se recogían y se llevaban a vertederos, que es lo que se está empezando a hacer con el almacenamiento geológico de carbono. En la actualidad, reciclamos la mayoría de nuestros residuos y solo una fracción pequeña va a parar a los vertederos. En un futuro próximo deberemos hacer lo mismo con el CO₂: almacenarlo y utilizarlo para conseguir que el balance neto de emisiones sea cero y así podamos mitigar los efectos del cambio climático.

* Víctor Vilarrasa es investigador del Instituto de Diagnóstico Ambiental y Estudios del Agua (IDAEA-CSIC) y del Instituto Mediterráneo de Estudios Avanzados (IMEDEA, CSIC-UIB). Actualmente dirige un proyecto del European Research Council (ERC) para conseguir que los recursos de la Tierra contribuyan a la descarbonización.

Tags: BECCS, cambio climático, cambio global, captura de CO2, CO2, CSIC, cultura científica, DANA, efecto invernadero, energía geotérmica, energías renovables, gota fría, IDAEA | Almacenado en: Ciencias de la Tierra, Tecnologías
2 comentarios

¿Qué sabemos del cambio climático? Respuestas científicas a 5 preguntas frecuentes

24 de octubre de 2019

Por Armand Hernández (CSIC)*

Aunque ha habido muchos cambios climáticos a lo largo de la historia de nuestro planeta, sabemos que ahora la Tierra se está calentando a un ritmo sin precedentes. Ya no hay duda de que el cambio climático actual es un hecho reconocido por la ciencia. Sin embargo, la sociedad sigue haciéndose preguntas al respecto. En este post respondemos a algunas de las más frecuentes.

¿Cómo sabemos que el clima está cambiando?

Los registros instrumentales a nivel global nos muestran que estamos experimentando las temperaturas más altas desde que se empezaron a medir hace algunos siglos. Diecisiete de los dieciocho años más cálidos desde que existen registros instrumentales se han producido durante el siglo XXI. Además, las observaciones indirectas de registros naturales como el hielo de los casquetes polares, las estalagmitas, los anillos de los árboles, los corales y los sedimentos marinos y lacustres sugieren que este calentamiento no tiene precedentes en los últimos cientos de miles de años.

Temperaturas globales anuales entre 1850 y 2017. La escala de colores representa el cambio en las temperaturas en un rango de 1.35°C. / Autor: Ed Hawkins (University of Cambridge). Datos: HadCRUT4 (Climatic Research Unit-University of East Anglia y Hadley Centre-Met Office).

¿Qué está causando el cambio climático actual?

La fuente principal de la energía que consumimos en la actualidad proviene de combustibles fósiles como el carbón, el petróleo y el gas, que producen emisiones de gases de efecto invernadero.

Cuando la comunidad científica trata de reproducir el calentamiento global actual con modelos climáticos, solo se obtienen resultados satisfactorios si se tienen en cuenta las concentraciones de gases de efecto invernadero procedentes, principalmente, de la quema de combustibles fósiles. De esta manera, se descarta que esta tendencia sea causada sólo por procesos naturales.

¿Qué va a pasar?

Con el aumento de la temperatura global, podemos esperar cambios más rápidos y de mayor magnitud en el medio ambiente, con diversas implicaciones para las diferentes regiones del planeta.

El deshielo en los polos, así como la expansión del agua debido a las mayores temperaturas, provocarán un aumento del nivel del mar, que se prevé que alcanzará más de 1 metro a finales del siglo XXI. Esto es muy importante, ya que la mayor parte de la población mundial vive en zonas costeras.

También se espera que los fenómenos climáticos extremos se hagan más frecuentes, duraderos, intensos y devastadores. Una consecuencia de todos estos cambios podría ser un aumento de los movimientos migratorios y la generación de una inestabilidad geopolítica creciente.

¿Cuánto tiempo tenemos hasta que el cambio climático sea irreversible?

Es casi imposible saber cuánto tiempo nos queda para que el cambio climático sea irreversible. En realidad, algunos de los impactos causados por el cambio climático ya no tienen vuelta atrás, mientras que otros se reducirían si se detuvieran de inmediato las emisiones de gases de efecto invernadero de origen humano.

Según el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático de las Naciones Unidas (IPCC, siglas en inglés), deberíamos reducir a la mitad las emisiones de dióxido de carbono para el año 2030 y alcanzar el “cero neto” para el año 2050, para así poder mantener el calentamiento global en 1,5 °C a finales del siglo XXI.

Esto es importante, ya que mantener el aumento de la temperatura global por debajo de 2°C es vital para reducir los impactos asociados a los efectos de larga duración, como la pérdida de algunos de los ecosistemas más sensibles (los arrecifes coralinos, por ejemplo) o la capacidad de cultivar ciertos alimentos básicos, como el arroz, el maíz o el trigo.

Estas y otras preguntas, así como sus respuestas, las puedes encontrar en el audiovisual “Climate Change: the FAQs” elaborado por un grupo de científicos/as internacionales (entre los que se encuentran dos integrantes del CSIC) para resolver las dudas planteadas por estudiantes de secundaria y bachillerato.

¿Qué están haciendo las instituciones al respecto?

A menudo se hace hincapié en que los pequeños cambios, como por ejemplo el uso del transporte público o la bicicleta, pueden ayudar a reducir las emisiones de CO₂. Sin embargo, para que estas acciones sean suficientes, deben ir acompañadas de cambios drásticos en los sistemas de producción y consumo promovidos por los gobiernos e instituciones a nivel internacional.

La Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC) es el principal acuerdo internacional sobre el clima. Entró en vigor en el año 1994 como medio de colaboración entre los países para limitar el aumento de la temperatura mundial y hacer frente a sus consecuencias.

Veinte años después, en el famoso Acuerdo de París 2015, y siguiendo las directrices del IPCC, se alcanzó un consenso político mundial para detener el incremento de temperaturas por debajo de los 2ºC respecto a los niveles preindustriales. En virtud de ese acuerdo, cada país decide su contribución a la mitigación del calentamiento global. Como no existe ningún mecanismo que obligue a un país a fijar o cumplir objetivos específicos en fechas concretas, el acuerdo tiene un impacto limitado.

A modo de ejemplo tenemos los resultados de la reciente Cumbre sobre la Acción Climática de las Naciones Unidas, en la que sólo 77 países se comprometieron a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero a “cero neto” para el año 2050. Además, únicamente 70 países anunciaron que impulsarán sus planes de acción nacionales para 2020 (en el marco del Acuerdo de París) o que han comenzado el proceso para hacerlos realidad.

Si es suficiente o no, sólo el futuro nos los dirá, pero de lo que no hay duda es que nos enfrentamos a un reto global sin precedentes.

* Armand Hernández (@armandherndz) es paleoclimatólogo e investigador en el Instituto de Ciencias de la Tierra Jaume Almera del CSIC.

Tags: Acuerdo de París, calentamiento global, cambilo climático, cambio global, CSIC, Ed Hawins, efecto invernadero, FAQs, ictja, IPCC, Tierra | Almacenado en: Biología, Ciencias de la Tierra
Comentarios desactivados en ¿Qué sabemos del cambio climático? Respuestas científicas a 5 preguntas frecuentes

Los biocombustibles pueden ser más nocivos que el petróleo

18 de octubre de 2017

Por Joaquín Pérez Pariente (CSIC)*

Bajo las etiquetas ‘combustible ecológico’ y ‘diésel verde’ circulan por las ciudades del mundo occidental vehículos que utilizan como combustible sustancias obtenidas a partir de productos agrícolas. Son los denominados biocombustibles, en los que el prefijo ‘bio’ pretende resaltar sus bondades medioambientales. Sin embargo, la realidad es que los biocombustibles pueden llegar a ser incluso más nocivos que el petróleo por su emisión de gases de efecto invernadero, responsables del cambio climático que está experimentando nuestro planeta. La causa de ese daño medioambiental estriba en la forma en la que se obtienen.

Si somos rigurosos, recibe el nombre de biocombustible todo combustible de origen biológico. El más común es la madera, pero también son biocombustibles las grasas animales y los aceites vegetales que han servido para iluminar durante siglos nuestros hogares. Pero los que nos interesan son los que se utilizan hoy en día en vehículos de transporte, que son de dos tipos. Uno es el alcohol denominado etanol, el mismo que se encuentra en el vino o la cerveza, que se obtiene mediante fermentación de azúcares como los de la caña de azúcar, o los de los cereales, entre los cuales destaca el maíz. El segundo es el biodiesel, que se produce mediante una reacción química entre el alcohol denominado metanol y aceites vegetales. Aunque se pueden utilizar diferentes aceites como materia prima para fabricar el biodiesel, en la práctica en todo el mundo se elabora a partir de aceites de soja y palma y, en mucha menor medida, de colza, sobre todo en Europa.

Los defensores del empleo de biocombustibles líquidos como sustitutos de la gasolina y gasoil derivados del petróleo argumentan sus efectos beneficiosos de la siguiente manera. Las plantas de las que se extraen las materias primas necesarias para su elaboración absorben dióxido de carbono, el principal gas de efecto invernadero, durante su crecimiento. Cuando los biocombustibles se queman en un vehículo, se emite dióxido de carbono a la atmósfera. Pero eso no supone un problema, porque las plantas volverán a asimilarlo cuando crezcan de nuevo. Tendríamos así un ciclo cerrado de captura-emisión de ese gas, que por lo tanto no produciría ningún aumento de su concentración en la atmósfera.

Producción mundial de bioetanol y biodiesel en miles de barriles por día. En el caso del etanol, 100.000 barriles por día equivalen a 3 millones de toneladas de petróleo anuales, mientras que para el biodiesel equivalen a 4,9 millones. La cantidad total de biocombustibles producidos en 2016 equivalió a 86 millones de toneladas de petróleo.

Sin embargo, esa explicación tan simple oculta un conejo en la chistera, que salta fuera de ella en cuanto nos asomamos a su interior. Esas plantas productoras de biocombustibles no crecen precisamente en el desierto, sino que se cultivan en terrenos fértiles que previamente estaban cubiertos por selvas y sabanas. Esos grandes bosques tropicales y subtropicales se destruyen simplemente quemándolos, para sustituirlos por los cultivos destinados a la producción masiva de biocombustibles, como la soja y la palma. Esos gigantescos incendios, visibles desde los satélites que orbitan el planeta y en ocasiones objeto por ello de atención televisiva, liberan a la atmósfera enormes cantidades de dióxido de carbono: entre 200 y 300 toneladas por hectárea, entre 20.000 y 30.000 toneladas por cada kilómetro cuadrado. Así se deforestan cada año decenas de miles de kilómetros cuadrados, hasta tal punto que provocan unas emisiones de gases de efecto invernadero casi iguales a las provenientes de los vehículos que utilizan combustibles derivados del petróleo. Aunque los biocombustibles contribuyen todavía relativamente poco a esa deforestación global, su amenaza es tan grave que el Parlamento Europeo aprobó en el mes de abril de este año una resolución para eliminar el aceite de palma como fuente de biocombustibles para el año 2020.

Por si fuera poco, los agrocombustibles, como en realidad deberían denominarse los biocombustibles, compiten con la producción de alimentos porque, al igual que estos, necesitan terrenos fértiles donde cultivarse. Y se trata de una competencia desleal, porque si se quisiera sustituir con ellos solo una parte de los que provienen del petróleo, habría que producirlos en tal cantidad que toda la superficie de nuestro planeta no bastaría para ello. Ahí radica el verdadero problema, en que los terrenos cultivables ya escasean y no podemos permitirnos el lujo de malgastarlos en un mundo que no es capaz de alimentar decentemente a toda su población.

No hay ninguna duda de que es necesario buscar alternativas al uso del petróleo, pero los biocombustibles no son la respuesta.

Joaquín Pérez Pariente es investigador del Instituto de Catálisis y Petroleoquímica del CSIC y es autor del libro Biocombustibles. Sus implicaciones energéticas, ambientales y sociales, editado por Fondo de Cultura Económica. La obra se presentará el día 19 en la librería Juan Rulfo (Madrid) a las 19:00 horas.

Tags: aceites vegetales, biocombustibles, biodiesel, bioetanol, CSIC, divulgación, efecto invernadero, emisiones de gases, gases de efecto invernadero, gasoil, gasolina, incendios, Instituto de Catálisis y Petroleoquímica, Joaquín Pérez Pariente, petróleo | Almacenado en: Química
6 comentarios

Sol que refrigera: el nuevo aire acondicionado

20 de julio de 2015

Por Mar Gulis (CSIC)

Con temperaturas exteriores que rondan los 40 grados y un Sol abrasador cuesta imaginar que esa fuente de energía pueda ser la misma que nos refrigere. Pero precisamente eso es lo que ha conseguido un equipo de investigación del Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja del CSIC, que ha creado varios prototipos capaces de enfriar un espacio variable, como una habitación o un barco, activados por energía solar térmica y que utilizan agua como refrigerante. Estos prototipos han sido desarrollados con el objetivo de sustituir los actuales sistemas de refrigeración, con un alto impacto en el calentamiento del planeta y en la capa de ozono.

En el sur de Europa hay alrededor de 40 millones de máquinas de climatización con una potencia inferior a 15 kW, un rango que suele utilizarse en una vivienda o un pequeño comercio. De estos 40 millones, ocho están en España. La mayoría de estos sistemas utilizan, de media, alrededor de 1,5 kilogramos de refrigerantes fluorados, gases que contribuyen al calentamiento global. La idea es que los actuales sistemas sean sustituidos al final de su vida útil por otros basados en refrigerantes naturales, como el agua.

Los protocolos impuestos a los sistemas de refrigeración exigen que cumplan con varios requisitos relacionados con el confort y la salud, entre los que se encuentran el control de la temperatura interior, de la humedad relativa y de la proliferación de la Legionella. Además, desde el Protocolo de Kioto y el Protocolo de Montreal, estos sistemas deben controlar las emisiones de gases de efecto invernadero y evitar la destrucción del ozono estratosférico.

Refrigeración solar: libre de Legionella, no destruye el ozono y apenas genera CO2. / Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC).

Las actuales máquinas suelen cumplir con los tres primeros requisitos pero no con el cuarto, ya que utilizan como fluido de trabajo un compuesto químico que contiene flúor. Estos fluidos son gases que tienen un índice de impacto unas 3.400 veces mayor que el CO₂ en el calentamiento global en un horizonte temporal de 20 años, según el índice GWP. Además, estas máquinas, al usar la electricidad como fuente de energía, generan una emisión adicional de CO₂. Algunos refrigerantes fluorados también contienen cloro, por lo que son responsables, en parte, de la destrucción de la capa de ozono.

La Unión Europea y otros organismos internacionales llevan alrededor de cuatro décadas intentando resolver estos problemas. Hasta la fecha no lo han conseguido. La estrategia consiste en sustituir los refrigerantes existentes por otros más respetuosos con la capa de ozono. Se han hecho avances en este sentido y se han conseguido propuestas que reducen la masa de refrigerantes fluorados. Sin embargo, estas fórmulas tienen en la mayoría de los casos una eficiencia menor, por lo que hacen necesario incrementar la emisión de CO₂ durante su funcionamiento.

Detalle de la instalación solar que activa el prototipo / Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC).

Según explica el investigador del CSIC y líder del proyecto del Instituto Torroja, Marcelo Izquierdo Millán, la tecnología desarrollada por el Consejo utiliza sal de bromuro de litio y agua. Las propiedades de esta mezcla para su uso en aire acondicionado ya eran conocidas a principios del siglo XX. No obstante, su aplicación comercial se ha retrasado ya que esta disolución suele producir la formación de cristales en ciertas condiciones. Precisamente, una de las innovaciones de la tecnología del CSIC es que ha logrado refrigerar sin que se produzca esta cristalización.

Los prototipos desarrollados por el Instituto Torroja son capaces de enfriar agua a entre 7 y 18 grados centígrados con temperaturas exteriores de entre 30 y 42 grados y pueden enfriar un espacio de unos 35-20 metros cuadrados a una temperatura constante de entre 24 y 26 grados. Además, su tamaño es similar al de un aire acondicionado actual: alrededor de un metro cúbico.

Estas máquinas podrían ser utilizadas como sistemas de refrigeración y calefacción con un rango de potencia de entre 10 y 20 kW en edificios, viviendas, autobuses, barcos, camiones etc., aprovechando la energía solar térmica y también el calor residual de los motores. Al final, el mismo calor que nos abrasa será la solución para un verano más fresco y, sobre todo, menos contaminante.

Almacenado en: Física, Tecnologías
5 comentarios