La ingeniería climática cambiaría los océanos y remodelaría la vida marina: nuestro nuevo estudio examina los riesgos de cada método

El cambio climático ya está provocando peligrosas olas de calor, elevando el nivel del mar y transformando los océanos. Incluso si los países cumplen sus promesas de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero que impulsan el cambio climático, el calentamiento global excederá lo que muchos ecosistemas pueden soportar con seguridad.

Esa realidad ha motivado a científicos, gobiernos y un número creciente de nuevas empresas a explorar formas de eliminar el dióxido de carbono de la atmósfera, o al menos frenar temporalmente sus efectos.

Pero estas intervenciones climáticas conllevan riesgos, especialmente para el océano, el mayor sumidero de carbono del mundo, donde se absorbe y almacena el carbono, y que es la base de la seguridad alimentaria mundial.

Nuestro equipo de investigadores lleva décadas estudiando los océanos y el clima. En un nuevo estudio, analizamos cómo los diferentes tipos de intervenciones climáticas podrían afectar a los ecosistemas marinos, para bien o para mal, y dónde se necesita más investigación para comprender los riesgos antes de que alguien las pruebe a gran escala. Hemos descubierto que algunas estrategias conllevan menos riesgos que otras, aunque ninguna carece de consecuencias.

Cómo son las intervenciones climáticas

Las intervenciones climáticas se dividen en dos categorías amplias que operan de manera muy diferente.

Uno es la eliminación de dióxido de carbono o CDR. Aborda la causa fundamental del cambio climático eliminando el dióxido de carbono de la atmósfera.

El océano ya absorbe anualmente casi un tercio de las emisiones de carbono causadas por el hombre y tiene una enorme capacidad para retener más carbono. Las técnicas para eliminar el dióxido de carbono del mar tienen como objetivo aumentar ese aporte natural cambiando la biología o la química del océano.

Algunos de los métodos de intervención climática que afectan al océano, como la fertilización con hierro (Fe). Vanessa van Heerden/Luisiana Sea Grant

Los métodos biológicos de eliminación de carbono capturan carbono mediante la fotosíntesis en plantas o algas. Algunos métodos, como la fertilización con hierro y el cultivo de algas, fomentan el crecimiento de las algas dándoles más nutrientes. Parte del carbono que capturan durante el crecimiento puede almacenarse en el océano durante cientos de años, pero gran parte regresa a la atmósfera cuando la biomasa se descompone.

Otros métodos incluyen cultivar plantas en tierra y sumergirlas en aguas profundas y con poco oxígeno, donde la descomposición es más lenta, lo que retrasa la liberación del carbono que contienen. Esto se conoce como almacenamiento anóxico de biomasa terrestre.

Otro tipo de eliminación de dióxido de carbono no requiere biología de captura de carbono. El aumento de la alcalinidad del océano convierte químicamente el dióxido de carbono del agua de mar en otras formas de carbono, lo que permite que el océano absorba más de la atmósfera. Esto funciona añadiendo grandes cantidades de material alcalino, como carbonato triturado o rocas de silicato como piedra caliza o basalto, o compuestos producidos electroquímicamente como hidróxido de sodio.

Cómo funcionan los métodos de alcalinidad del océano. CSIRO.

La modificación de la radiación solar es una categoría completamente diferente. Actúa como una sombrilla: no elimina el dióxido de carbono, pero puede reducir efectos peligrosos como las olas de calor y el blanqueamiento de los corales al inyectar partículas diminutas en la atmósfera que iluminan las nubes o reflejan directamente la luz solar hacia el espacio, replicando el enfriamiento observado después de grandes erupciones volcánicas. El atractivo de la modificación de la radiación solar es la velocidad: podría enfriar el planeta en unos pocos años, pero sólo enmascararía temporalmente los efectos de las concentraciones de dióxido de carbono que aún aumentan.

Estos métodos también pueden afectar la vida marina.

Revisamos ocho tipos de intervenciones y evaluamos cómo cada una podría afectar los ecosistemas marinos. Descubrimos que todos tienen diferentes beneficios y riesgos potenciales.

Un riesgo de atraer más dióxido de carbono al océano es la acidificación de los océanos. Cuando el dióxido de carbono se disuelve en agua de mar, forma un ácido. Este proceso ya está debilitando las conchas de las ostras y dañando los corales y el plancton que son cruciales para la cadena alimentaria del océano.

A medida que la cáscara se coloca en agua de mar con mayor acidez, se disuelve lentamente durante 45 días. Administración Nacional Oceánica y Atmosférica, Laboratorio Ecológico Marino del Pacífico

Agregar materiales alcalinos, como carbonato en polvo o rocas de silicato, podría contrarrestar la acidez del dióxido de carbono adicional convirtiéndolo en formas de carbono menos dañinas.

Los métodos biológicos, por el contrario, capturan carbono en la biomasa viva, como plantas y algas, pero lo liberan nuevamente como dióxido de carbono cuando la biomasa se descompone, lo que significa que su efecto sobre la acidificación depende de dónde crece la biomasa y dónde se descompone posteriormente.

Otra preocupación con los métodos biológicos tiene que ver con los nutrientes. Todas las plantas y algas necesitan nutrientes para crecer, pero el océano está muy conectado. La fertilización de la superficie en un área puede aumentar la productividad de las plantas y las algas, pero al mismo tiempo asfixiar las aguas subterráneas o perturbar las pesquerías a miles de kilómetros de distancia al agotar los nutrientes que las corrientes oceánicas transportarían de otro modo a zonas de pesca productivas.

Las cianobacterias, o algas verdiazules, pueden multiplicarse rápidamente cuando se exponen a agua rica en nutrientes. joideep/Wikimedia Commons, CC BI-SA

Mejorar la alcalinidad del océano no requiere la adición de nutrientes, pero algunas formas minerales de alcalinidad, como el basalto, introducen nutrientes como el hierro y los silicatos que pueden afectar el crecimiento.

La modificación de la radiación solar no agrega nutrientes, pero puede cambiar los patrones de circulación que mueven los nutrientes.

Los cambios en la acidificación y los nutrientes beneficiarán a algunos fitoplancton y perjudicarán a otros. Cambios resultantes en la mezcla de fitoplancton: si diferentes depredadores prefieren un fitoplancton diferente, los efectos en cadena podrían viajar hasta toda la cadena alimentaria y, en última instancia, afectar las pesquerías de las que dependen millones de personas.

Opciones menos riesgosas para el océano

De todos los métodos que revisamos, encontramos que aumentar electroquímicamente la alcalinidad del océano tiene el menor riesgo directo para el océano, pero no está exento de riesgos. Los métodos electroquímicos utilizan una corriente eléctrica para separar el agua salada en una corriente alcalina y otra ácida. Esto genera una forma químicamente simple de alcalinidad con efectos limitados en la biología, pero también requiere neutralización o eliminación segura del ácido.

Otras opciones de riesgo relativamente bajo incluyen agregar minerales carbonatados al agua de mar, lo que aumentaría la alcalinidad con relativamente pocos contaminantes, y sumergir plantas terrestres en ambientes profundos y bajos en oxígeno para el almacenamiento de carbono a largo plazo.

Sin embargo, estos enfoques conllevan incertidumbre y necesitan más estudios.

Los científicos suelen utilizar modelos informáticos para explorar dichos métodos antes de probarlos a gran escala en el océano, pero los modelos son tan confiables como los datos que los sustentan. Muchos procesos biológicos aún no se comprenden lo suficiente como para incluirlos en los modelos.

Por ejemplo, los modelos no capturan los efectos de algunos contaminantes traza de metales en ciertos materiales alcalinos o cómo los ecosistemas pueden reorganizarse alrededor de nuevos hábitats en las granjas de algas marinas. Para incorporar con precisión tales efectos en los modelos, los científicos primero deben estudiarlos en laboratorios y, a veces, en pequeños experimentos de campo.

Los científicos están examinando cómo el fitoplancton absorbe hierro a medida que crece frente a la isla Heard en el Océano Austral. Suele ser una zona pobre en hierro, pero las erupciones volcánicas pueden ser una fuente de hierro. CSIRO. Precaución, un camino a seguir basado en evidencia

Algunos científicos sostienen que los riesgos de la intervención climática son demasiado grandes para siquiera considerarlos y que toda investigación relacionada debería cesar porque es una distracción peligrosa de la necesidad de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.

No estamos de acuerdo.

La comercialización ya está en marcha. Las nuevas empresas de descarbonización marina respaldadas por inversores ya están vendiendo créditos de carbono a empresas como Stripe y British Airways. Mientras tanto, las emisiones globales siguen aumentando y muchos países, incluido Estados Unidos, están incumpliendo sus promesas de reducir las emisiones.

A medida que los daños causados ​​por el cambio climático empeoran, puede aumentar la presión sobre los gobiernos para que implementen intervenciones climáticas rápidamente y sin una comprensión clara de los riesgos. Los científicos tienen la oportunidad de examinar estas ideas ahora, antes de que el planeta alcance inestabilidades climáticas que podrían obligar a la sociedad a aceptar intervenciones no probadas. Esa ventana no permanecerá abierta para siempre.

Teniendo en cuenta lo que está en juego, creemos que el mundo necesita una investigación transparente que pueda descartar opciones dañinas, validar las prometedoras y detenerlas si los impactos resultan inaceptables. Es posible que ninguna intervención climática sea lo suficientemente segura como para implementarse a gran escala. Pero creemos que la decisión debería basarse en pruebas, no en la presión del mercado, el miedo o la ideología.