La acidificación de los océanos

Un 25 – 30 % de las emisiones de CO₂ a la atmósfera van a los océanos. Es decir, de las más de 30.000 millones de toneladas de CO₂ emitidas anualmente a la atmósfera, del orden de unos 10.000 millones se disuelven en los océanos.

El CO₂ disuelto en el agua reacciona con ésta, dando lugar a un ión H⁺ y a un ión bicarbonato HCO₃^- , según la reacción

CO₂ + H₂O = H⁺ + HCO₃^-

En el agua del mar, los ión H+ formados en la reacción anterior reaccionan con los iones carbonato CO₃⁼ existentes en el agua (provenientes de la meteorización de las rocas), dando lugar a otro ión bicarbonato

H⁺ + CO₃⁼ = HCO₃^-

La reacción global es, pues

CO₂ + CO₃⁼ + H₂O = 2 HCO₃^-

Esta reacción no es completa, ya que el equilibrio entre el CO₂ disuelto los iones carbonato y bicarbonato se sitúa, en las condiciones del Atlántico Norte, aproximadamente en un 90 % de bicarbonato, un 9 % de carbonato y un 1 % de CO₂ disuelto. Al no ser completas, se produce un aumento de los iones H⁺ en el agua del mar, lo que se conoce como acidificación de los océanos. La concentración total de los tres es del orden de 2 × 10^-3 mol/kg.

El pH mide la acidez del agua. Desde el inicio de la revolución industrial se estima que el pH del océano ha disminuido en 0,11, desde un pH inicial de 8,18. Puede parecer poco, pero, al ser el pH una función logarítmica, el incremento de los iones H⁺ en el agua de los océanos ha crecido un 29 %. Se calcula que, de seguir emitiendo CO₂ a la atmósfera al ritmo actual, en el año 2100 el pH se habrá reducido de 0,3 a 0,4, lo que equivale a un aumento del 100 al 150 % de la concentración de iones H⁺.

Como buena parte de los organismos marinos necesitan calcificarse para existir, y un aumento del pH debido a la disolución de CO₂ en el agua de los océanos conduce a una disminución de la concentración de iones carbonato, puede llegar un momento en que no haya suficientes iones carbonato para la calcificación de los organismos. Esto se produce cuando la concentración de iones carbonato no esté sobresaturada.

En algunas zonas de las aguas árticas y antárticas, donde se disuelve una mayor cantidad de CO₂ en el agua, al estar ésta más fría, ya se ha alcanzado un nivel de concentración de iones carbonato inferior al de la concentración saturada, y ya se están empezando a encontrar pequeñas criaturas con indicios de disolución de sus caparazones cálcicos.

Pero la calcificación no es el único proceso que puede verse alterado por la acidificación de los océanos, ya que el aumento de la concentración de CO₂ disuelto tiene el potencial de alterar la fisiología básica de cualquier organismo marino. Todos los organismos producen CO₂ al respirar. Y tienen que desembarazarse de este CO₂ para prevenir su propia acidificación. Nosotros tenemos unos mecanismos muy buenos para librarnos de este CO₂, pero no todos los animales respiran del mismo modo que nosotros, y muchos de ellos tienen sistemas para desembarazarse del CO₂ peores que el nuestro.

Los cangrejos, por ejemplo, se mueven mucho y producen, por tanto, mucho CO₂. Se libran de él mediante la generación de bicarbonato en sus células.  Otros animales más sedentarios, como las lapas, no tienen sistemas tan sofisticados como los cangrejos para eliminar el CO₂ que producen, ya que por su baja actividad producen poco. Este tipo de organismos es mucho más propicio a tener acidosis con una acidificación de los océanos.

La reproducción de los pequeños animales marinos es especialmente sensible a la acidificación de los océanos, ya que muchos huevos son fertilizados por el esperma en el agua. Al ser, tanto huevos como esperma, de tamaño muy reducido, son muy sensibles a las condiciones químicas del agua.

Otra fase del desarrollo de los invertebrados sensible a la acidificación es su fase larval, en la que desarrollan pequeños esqueletos de carbonato de calcio que les permiten nadar correctamente y, por consiguiente, poder comer. En las condiciones de pH que se esperan para fin de siglo, es muy probable que habrá menos larvas que podrán desarrollar este miniesqueleto, por lo que, al no poder alimentarse, no llegarán a convertirse en animales adultos.

Por todas estas razones, la acidificación de los océanos se conoce como el gemelo “malvado” del cambio climático.

La huella de carbono

Acabo de calcular mi huella de carbono y me sale que es de 6,6 toneladas de CO2 por año. En España el promedio es de 7,7 toneladas por año y por persona y en los países industrializados es de 11. Como en el mundo hay 7.000 millones de habitantes y se emiten unas 34.500 millones de toneladas de CO2, la huella de carbono media es de 4,9 toneladas por cabeza.

Dicen los expertos que, para que el aumento de la temperatura no sobrepase 2 ºC, las emisiones de CO2 han de reducirse un 60 % para el año 2050. Para entonces el planeta tendrá 9.000 millones de habitantes, por lo que la huella de carbono media debería reducirse hasta 1,5 toneladas de CO2 por barba.

Para calcular la huella de carbono se puede hacer aquí.

¿Por qué la capa de hielo de la Antártida Occidental es peligrosa si aumentan las temperaturas?

El aumento de las temperaturas podría tener consecuencias catastróficas en la Antártida Occidental, ya que podría llegar a provocar un colapso de su capa de hielo. Esto se debe a que gran parte de la capa de hielo de la Antártida Occidental tiene una base que se encuentra bajo el nivel del mar, por lo que se puede considerar una capa de hielo marino. La Antártida Occidental tiene actualmente la capa de hielo marino más grande del mundo. Hay porciones de la capa de hielo de Groenlandia y de la Antártida Oriental que también son capas de hielo marino, pero tienen batimetrías menores que la Antártida Occidental. La capa de hielo es estable fundamentalmente debido a que sus plataformas de hielo hacen de contrafuertes, lo que frena su movimiento.

En la figura siguiente se ve el perfil del suelo y de la capa de hielo de la Antártida. Se puede ver claramente la diferencia entre la capas de hielo de la Antártida Oriental y Occidental. Están separadas por las montañas Transantárticas, de 2000 metros de altura. La capa de hielo de la Antártida Oriental tiene un espesor mucho mayor que la de la Antártida Occidental.

El BEDMAP 2 muestra cómo el espesor del hielo en el continente Antártico es variable, con poco espesor sobre las montañas y mayor espesor de hielo sobre la Antártida oriental. La sección transversal muestra cómo la base de la placa de hielo del Antártico occidental queda bajo el nivel del mar.

En la siguiente figura se muestra cómo, en primer lugar, la capa de hielo de la Antártida Occidental tiene su base bajo el nivel del mar. En segundo lugar, también muestra que tanto la capa de hielo del oeste como la del el este de la Antártida tienen agua (lagos y canales) en su base. Finalmente, se puede ver la topografía del lecho rocoso de la Antártida y como se vería el continente antártico si se elimina todo el hielo. Nótese como la Antártida Occidental se convierte en una serie de islas.

 En definitiva, una de las causas más importantes de la mayor inestabilidad de la capa de hielo de la Antártida Occidental respecto de la Oriental es que buena parte de su base se encuentra bajo el nivel del mar.