El mar, el mar, el mar

El mar, el mar, el mar. Hermoso el mar.

El peculiar aroma a mar, que genera una saludable sensación de bienestar se debe a un gas, sulfuro de dimetilo (DMS) que se origina por la descomposición enzimática del dimetilsulfoniopropionato (DMSP), uno de los compuestos orgánicos más abundantes en los océanos, liberado por las algas cuando son ingeridas por el zooplancton. Las bacterias lo metabolizan para obtener energía y carbono, liberando DMS
Su componente hedónico (placer-displacer) depende de la concentración, es agradable y tónico-estimulante en las pequeñas concentraciones en la que se encuentra en el aire de mar, pero no tanto en mayores concentraciones (como en el caso del repollo hervido). Cumple otra importante función ya que señala las fuentes de alimentos para las aves que sobrevuelan el mar.

Es cada vez más frecuente encontrar información sobre el deterioro de playas y zonas costeras, los accidentes de derrames de petróleo acaparan los titulares de la prensa. Sin embargo, hay otras formas de degradación del medio marino, más difíciles de percibir, formas insidiosas inherentes a patrones tecnológicos de producción, tanto industrial como agrícola, estilos de vida y patrones de consumo de la sociedad.
El deterioro de los océanos por un lado afecta a las funciones neurológicas, reproductivas y de comportamiento de los animales. Por otro lado conduce al deterioro del hábitat natural de los recursos vivos del mar, con lo cual los hábitos y la supervivencia de éstos pueden verse afectado.

Toda especie, animal o vegetal, modifica su entorno. Pensar lo contrario va incluso contra una ley de la física, la ley de la entropía: “inevitablemente el desorden del universo va en continuo aumento”.
El universo cambia, el medio ambiente cambia. . . . las especies también tienen un poder de evolución (cambio) y adaptación, es indispensable mantener el equilibrio entre evolución y adaptación. Un medio ambiente estable, una foto, es algo irreal aun sin seres humanos.
La composición química de los océanos ha cambiado en gran medida a lo largo de los miles de millones de años de su historia. Elementos que hoy son abundantes, antes eran escasos; y elementos que hoy escasean, antes fueron abundantes. Junto con ellos también evolucionan los organismos y los ecosistemas para adaptarse a la siempre cambiante cantidad de elementos.
Por ejemplo las rocas del fondo oceánico formadas durante la primera mitad de la historia terrestre incluyen depósitos masivos de óxido de hierro. Estas rocas herrumbrosas nos cuentan que los océanos de aquellos días eran ricos en hierro disuelto. Hoy, el hierro es tan escaso en el agua marina, que los organismos en vastas extensiones deben adecuarse a la escasez de este elemento biológicamente esencial.

Para mantener ese equilibrio es muy importante no equivocar la importancia y prioridad que se le asigna a las consecuencias de nuestro accionar. Siempre es más fácil, más lucrativo y puede parecer más altruista tratar de solucionar los no problemas o si se quiere los relativos.
Las zonas muertas en los océanos y la contaminación química son un problema real y son responsabilidad humana. Las soluciones seguramente serán tecnológicas, cuanto más tratemos de volver a la Edad de Piedra mayores serán los problemas.

Algo muy importante y muy poco considerado, más allá de la producción primaria responsabilidad del fitoplancton, es que en los fondos oceánicos el CO2 es transformado en materia orgánica ya no mediante fotosíntesis, sino que, en ausencia de luz diversas bacterias llevan a cabo la quimiosíntesis, equivalente a la fotosíntesis.
Cuanto más se investiga, más importancia parece tener este mecanismo, lo que hace suponer que los fondos oceánicos constituyen también uno de los grandes ecosistemas del planeta.
Como es evidente, no se puede saber cuántas algas comen al día todos los cangrejos del mundo. Ni cuántos cangrejos son digeridos por cada pez de cada especie, etc., etc. Pero según los datos que se tienen sobre el consumo de oxígeno (la respiración), allí abajo debería haber una cantidad de materia orgánica bastante superior a la estimada. Actualmente se asume que toda la producción primaria proviene de la capa superior del océano, sin embargo ésta no es suficiente para sostener la respiración que se contabiliza.

Los océanos conservan aun muchos secretos.

Los océanos sumideros de CO2 y generadores de oxígeno.

El fitoplancton (phyto = planta, Planktos = moverse) son plantas unicelulares que viven en la superficie de las aguas de los océanos. La mayoría se dejan arrastrar por las corrientes marinas pero hay algunos tipos que poseen una cierta capacidad de movimiento. Utilizan la luz, el dióxido de carbono y el agua para el proceso conocido de fotosíntesis gracias al cual producen materia orgánica para construir sus células. Además producen oxígeno que es el elemento indispensable para la vida sobre la Tierra. Muchos estudios coinciden en que la mayor parte de la fotosíntesis del planeta se realiza en los océanos. A diferencia del fitoplancton que crece y muere rápidamente, los árboles llegados a edad adulta si bien siguen aportando beneficios ambientales, ya no captan CO2 como saldo entre respiración y fotosíntesis. La idea de que los bosques captan CO2 es muy relativa.

En los ciclos orgánicos y en los niveles de alimentación (niveles tróficos) que se desarrollan en el océano intervienen tres tipos fundamentales de organismos: bacterias, vegetales y animales.
Se establecen tres clases de dependencia: todos los organismos animales dependen de los vegetales verdes, por ser los encargados de elaborar el alimento pero a su vez, éstos dependen de las bacterias y de los animales ya que a partir del excremento o de los cadáveres de ellos las bacterias liberan nuevas sustancias inorgánicas que son indispensables para las plantas.
Este ciclo no es cerrado, nuevos nutrientes se incorporan procedentes de la meteorización de las rocas y el suelo y de la conversión del nitrógeno atmosférico en formas biológicamente útiles. Pero la actividad humana ha alterado enormemente estos aportes fundamentalmente en el caso del fósforo y el nitrógeno.
Fósforo: Las principales fuentes de fósforo son los detergentes y las aguas residuales. Una mejora del tratamiento de estas aguas y el uso de detergentes sin fosfatos ha reducido los aportes de fósforo a los ríos y el mar.
Nitrógeno: Los compuestos de nitrógeno que encontramos en los ríos son la consecuencia normal de una intensa actividad agrícola-ganadera y del uso excesivo de fertilizantes que contienen nitratos. También llega por vía atmosférica formando productos generados en diferentes procesos de combustión.
Además el fitoplancton necesita pequeñas cantidades de metales como el hierro, el zinc o el cobalto. Hay grandes espacios en el océano donde no hay suficiente hierro para que crezca el fitoplancton. Este hecho tiene serias implicancias ambientales.
Cuando las aguas se tornan eutróficas (exceso de nutrientes), la diversidad del fitoplancton disminuye, lo que conduce a que las prevalezcan cianobacterias, integrantes del fitoplancton y productoras de toxinas.

EL fitoplancton crece muy rápido, viviendo sólo un día más o menos. Cuando muere, en parte sirve de alimento para otras bacterias o para el zooplancton (animales microscópicos) que convierten la materia orgánica otra vez en CO2 y en los nutrientes básicos y consumen oxígeno. Este proceso se conoce como remineralización y ocurre sobre todo en la superficie del océano.
Sin embargo, la mayor parte del fitoplancton muerto se hunde hasta aguas más profundas. Al igual de lo que ocurre con el resto de la flora y fauna marina muerta se descompone por acción bacteriana, si el proceso es aeróbico origina CO2, si es anaeróbico (no hay oxígeno disuelto-ej. en el interior de los mantos de sedimentos) se produce metano y también óxido nitroso. .

Dependiendo de la profundidad (presión y temperatura) el CO2 puede ascender a la atmósfera o almacenarse en el fondo oceánico. Se almacena como CO2 líquido y como CO2 disuelto ya que en las profundidades a más presión y menor temperatura el agua tiene más capacidad de disolver CO2. El metano en parte reacciona con el agua formando hidratos de metano sólidos (hidratos de gas), otra parte se disuelve y eventualmente otra parte escapa a la atmósfera.
Este transporte del carbono a aguas profundas disminuye la concentración de CO2 en las aguas superficiales, permitiendo que entre más desde el aire y disminuyendo por tanto la concentración atmosférica.
La concentración atmosférica de CO2 tiende a disminuir por todos los factores anteriores, pero también, como contrapartida, el CO2 disuelto en las aguas profundas vuelve a la atmósfera cuando la circulación oceánica eleva el agua del fondo hacia la superficie, un proceso que puede llegar a durar unos 1000 años. Recientemente una publicación de Science del 14 de enero 2011: pág.156-158 .DOI: 10.1126/science.1201144 con el título:
{ Northern Meltwater Pulses, CO2, and Changes in Atlantic Convection }
Explica este tipo de fenómenos.
Todo este proceso es lo que se denomina la bomba biológica. Me faltaría hablar de los fenómenos fisicoquímicos involucrados en la acción del CO2 sobre los carbonatos, estos fenómenos también están ligados a la captación pero además mantienen estable el pH del agua de mar. No entro en detalle pues son complejos, al que le interese el tema puede buscar:
{ Not Enough CO2 in Fossil Fuels to Make Oceans Acidic: A Note from Professor Plimer }

En vista a todo lo anterior creo que está claro que la concentración atmosférica del dióxido de carbono y del oxígeno depende de muchos factores que suman y restan. Este artículo aporta información adicional:

http://oceanworld.tamu.edu/resources/oceanography-book/carboncycle.htm

Extraigo algo muy importante:
“Es una creencia popular que la concentración de oxígeno en la atmósfera terrestre está controlado por la fotosíntesis. La fotosíntesis (terrestre y marina, y la quimiosíntesis que mencioné antes) es sin duda la fuente de oxígeno de la atmósfera, pero la cantidad de oxígeno que se produce está en equilibrio casi perfecto con la cantidad consumida a través de la respiración de organismos vivos. Únicamente cuando la materia orgánica que contiene carbono es enterrada en los sedimentos oceánicos, y así deja de ser descompuesta, es cuando el oxígeno atmosférico puede aumentar. Este proceso de enterramiento también reduce los niveles de dióxido de carbono, un gas de efecto invernadero liberado a la atmósfera. El porcentaje exacto de la materia basada en el carbono enterrada, es un determinante significativo de la composición de la atmósfera, y por lo tanto el clima mundial en escalas de tiempo geológicas. Masiello (2007)”
. . . . . . . . .
Además de las emisiones de CO2, la atribución de la responsabilidad humana en la alteración de su concentración tiene que ver con los modelos de predicción por ordenador. Estos sugieren que la actividad del hombre puede alterar los tipos de fitoplancton que existen en el océano y por lo tanto puede alterar la cantidad de CO2 que puede ser almacenada. Algunos tipos de fitoplancton producen esqueletos de carbonato de calcio, por ejemplo la Emiliania Huxleyi. Al fabricar sus esqueletos producen una liberación de CO2 que reduce la capacidad de captación de CO2 atmosférico por parte del agua del mar.
Pero lo anterior surge de modelos de ordenador. . . al momento no se conocen las razones por las que cierto tipo de fitoplancton crece en determinadas zonas del océano. Esto significa que no podemos predecir si las actividades humanas cambiarán la abundancia del fitoplancton que produce esqueletos de carbonato de calcio en el futuro y si es así los efectos que esto puede tener en el clima, la producción de oxígeno y los ecosistemas marinos.

Los océanos, el clima y el origen de la vida

El hecho de que los océanos intervienen en un mecanismo similar a un termostato que regula el clima frente a factores ajenos ya se especulaba desde hace tiempo. Buscar por ejemplo:

{ FAEC La hipótesis del termostato }

Un reciente estudio (Science 3 December 2010: Vol. 330 no. 6009 pp. 1378-1381 DOI: 10.1126/science.1194887) refuerza esta teoría.

Estudiaron la influencia de la variabilidad solar en el clima de la Tierra en escalas de cientos a miles de años. Si bien los cambios en la irradiancia solar total son pequeños, los cambios en la fracción de ultravioletas impactan en la concentración de ozono estratosférico, alterando así los patrones de circulación de la estratosfera y la troposfera. Los océanos responden actuando como un termostato dinámico. Algunas consideraciones en español sobre este estudio, buscar:

{ Científicos creen descubrir el “termostato” de los océanos }

En el proceso de autoregulación del clima, el modo en que el CO2 “atrapa” radiación (el efecto es logarítmico), también juega un papel importante ya que a la concentración actual estaría en casi un 90 % del máximo que puede “atrapar”.
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Una gran influencia sobre el clima se debe al gran desprendimiento de carbono de los fondos marinos. Sobre este tema da cuenta Nature Geoscience (2011) DOI: doi:10.1038/ngeo1059)
Se identifican 3 fenómenos:
1.- El movimiento de las placas oceánicas produce liberación de magma y fumarolas que actúan sobre el carbono inorgánico transformándolo en carbono orgánico. Este mecanismo, dado que entre los compuestos que se forman se han identificado aminoácidos, constituye una de las teorías del origen de la vida. Buscar:

{ origen hidrotermal de la vida }

2.- Una forma de ventilación del fondo marino son las ya familiares estructuras en forma de chimenea (black smoker—chimney-like structures). Hay mucha información acerca de ellos.

3.- Finalmente el metano que se libera consecuencia de la acción del magma sobre los hidratos de metano. Sobre este tema la hipótesis conocida como “fusil de clatratos”, que supone la liberación espontanea de grandes cantidades de metano, es un acontecimiento extremo.
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Otro rol muy importante de los océanos en la regulación del clima tiene que ver con la formación de nubes. El tema no es fácil de explicar, prefiero hacer referencia al siguiente artículo, buscar:

{ Decadal variability of clouds | Climate Etc }

Un factor muy importante en la formación de nubes es la emisión a la atmósfera de compuestos orgánicos como el isopreno y los sulfuros de dimetilo (DMS). Estos compuestos volátiles al llegar a la atmósfera se oxidan produciendo partículas que dan lugar a la formación de nubes.

Las nubes se forman a partir de una partícula que le sirve de núcleo. Para que se produzca la condensación es necesario que la humedad relativa del aire sea del 100% (aire saturado de vapor de agua). Pero tratándose de aire limpio la condensación es muy difícil y solo posible con una gran sobresaturación. La humedad necesita de una superficie o partículas sólidas que actúen como núcleos de condensación, sobre éstos se pueden reunir las moléculas de agua en número suficiente para formar pequeñas gotas.
Las nubes no solo producen lluvia si no que actúan como cortinas a la radiación solar que llega a nuestro planeta. Al reducir la energía solar que absorbe el planeta enfría la superficie contrarrestando así el calentamiento. Este fenómeno es un eslabón crítico para los modelos de predicción climática y calentamiento global. Pues es complicado (por no decir imposible) predecir la cantidad y distribución de nubes.

Seguramente y ya fuera del tema, alguien se preguntará ¿cuál es la diferencia entre una gotita de agua que existe en una nube y otra que cae como lluvia o hielo?
La diferencia estriba en su tamaño. Una gota de 10 micrones de radio apenas a 1 metro de su descenso se evaporará totalmente. En cambio, una gota de 1.000 micrones de radio puede descender 4.200 metros antes de evaporarse. Se ha decidido establecer 100 micrones como límite entre una gota que es parte de una nube y otra que cae como lluvia.
La existencia de lluvias depende entonces de la posibilidad de crecimiento que tengan las gotitas de agua existentes en las nubes. Una vez formada una nube en las condiciones de sobresaturación mencionada o con la ayuda de agentes nucleantes, las gotitas que la componen pueden evaporarse de nuevo, mantenerse iguales en promedio o seguir creciendo. El crecimiento que conduce a las lluvias, puede deberse a dos mecanismos: 1) condensación de moléculas de agua sobre las gotitas ya formadas, y 2) colisión entre las gotitas que conduzcan a la formación de otras mayores a partir de la fusión resultante de las colisiones. El siguiente video ilustra lo anterior.

http://www.youtube.com/watch?v=-cPorzJ4Sis&feature=related

Las partículas ligadas a la radiación cósmica, al actuar como núcleos de condensación, también tienen una repercusión directa en los cambios de la nubosidad terrestre.
Otro factor que afecta la formación de nubes es la actividad magnética solar, por un lado pues el viento solar hace de escudo a la radiación cósmica, y por otro pues cambia la proporción de radiación ultravioleta lo que influye sobre el ozono y este sobre la temperatura de la alta atmósfera (todo esto último es muy abreviado, ya me fui mucho del tema del post).

¡Felicitaciones, Maestro! Es un placer seguir sus explicaciones.

Otras opiniones acerca del tema,

Cómo la Tierra regula el clima con el Ciclo Natural del Carbono y cómo la causa Antropogénica lo afecta:

“Ciclo del carbono

El ciclo del carbono es un ciclo biogeoquímico por el cual el carbono se intercambia entre la biosfera, la litosfera, la hidrosfera y la atmósfera de la Tierra. Los conocimientos sobre esta circulación de carbono posibilitan apreciar la intervención humana en el clima y sus efectos sobre el cambio climático.

El carbono (C) es el cuarto elemento más abundante en el Universo, después del hidrógeno, el helio y el oxígeno (O). Es el pilar de la vida que conocemos. Existen básicamente dos formas de carbono: orgánica (presente en los organismos vivos y muertos, y en los descompuestos) y otra inorgánica, presente en las rocas.

En el planeta Tierra, el carbono circula a través de los océanos, de la atmósfera y de la superficie y el interior terrestre, en un gran ciclo biogeoquímico. Este ciclo puede ser dividido en dos: el ciclo lento o geológico y el ciclo rápido o biológico.

Suele considerarse que este ciclo está constituido por cuatro reservorios principales de carbono interconectados por rutas de intercambio. Los reservorios son la atmósfera, la biosfera terrestre (que, por lo general, incluye sistemas de agua dulce y material orgánico no vivo, como el carbono del suelo), los océanos (que incluye el carbono inorgánico disuelto, los organismos marítimos y la materia no viva), y los sedimentos (que incluye los combustibles fósiles). Los movimientos anuales de carbono entre reservorios ocurren debido a varios procesos químicos, físicos, geológicos y biológicos. El océano contiene el fondo activo más grande de carbono cerca de la superficie de la Tierra, pero la parte del océano profundo no se intercambia rápidamente con la atmósfera.

El balance global es el equilibrio entre intercambios (ingresos y pérdidas) de carbono entre los reservorios o entre una ruta del ciclo específica (por ejemplo, atmósfera – biosfera). Un examen del balance de carbono de un fondo o reservorio puede proporcionar información sobre si funcionan como una fuente o un almacén para el dióxido de carbono.”

http://www.ciclodelcarbono.com/

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Influencia humana en el ciclo del carbono:

El almacenamiento de carbono en depósitos fósiles supone, en la práctica, una disminución de los niveles atmosféricos de dióxido de carbono. Estos depósitos se estiman entre 4000 y 10000 Gt, y no figuran en el ciclo rápido del carbono. Sin embargo, las actividades antropogénicas (humanas), sobre todo la quema de combustibles fósiles y la deforestación, están incorporando nuevos flujos de carbono en el ciclo biológico provenientes de estos depósitos, con una influencia significativa en el ciclo global del carbono.

Estas actividades humanas transfieren más CO2 a la atmósfera del que es posible remover naturalmente a través de la sedimentación del carbono, causando así un aumento de las concentraciones atmosféricas de CO2 en un corto periodo de tiempo (cientos de años). Esta influencia humana, iniciada sobre todo hace 200 años, cuando la concentración de CO2 atmosférico se situaba en los 280 ppmv (0,028% de la composición global de la atmósfera), provocó un aumento significativo de la concentración de CO2, habiendo actualmente sobrepasado los 380 ppmv (más de un 30% en sólo 200 años). Estos valores sitúan la concentración actual como la más elevada de los últimos 650000 años y quizás superior a la registrada hace 20 millones de años atrás.

No todo el CO2 emitido antropogenicamente queda retenido en la atmósfera. La tasa anual de emisiones antropogénicas durante la década de los 90 se situó, en promedio, en 6,3 Gt. Sin embargo, en el mismo periodo, la concentración de CO2 atmosférico aumentó, en promedio, 3,2 Gt por año. Esto se debe, en parte, al aumento de la difusión de CO2 en los océanos, que habían pasado a absorber cerca de 1,7 Gt por año de las 6,3 Gt emitidas. Las restantes 1,4 Gt por año se estiman que están relacionadas con procesos en la superficie de la tierra. Esta última parcela tiene dos componentes: la alteración de la utilización de los suelos, sobre todo la deforestación, que reduce la tasa de absorción de CO2 en el suelo; y otra, todavía en estudio, que puede tener diferentes orígenes, entre las cuales se encuentra el aumento de la tasa de absorción de las plantas correspondiente a un aumento de la concentración atmosférica de CO2.

Otro escenario posible es el recrecimiento de los bosques en el Hemisferio Norte (en especial del bosque Boreal), que sufrió deforestación en el siglo pasado. Sin embargo, todavía está por determinar su influencia, siendo necesaria mayor investigación científica para obtener nuevos datos que expliquen mejor el fenómeno.

A pesar de las incertidumbres, puede obtenerse una conclusión importante y cuantificable: las actividades humanas influencian el ciclo global del carbono. Al retirar carbono almacenado en los depósitos de combustibles fósiles a una tasa muy superior a la de la absorción del carbono por el ciclo, las actividades humanas están potenciando el aumento de las concentraciones de CO2 en la atmósfera y, muy probablemente, afectando al sistema climático global.

Según el Panel Intergubernamental para las Alteraciones Climáticas de Naciones Unidas (IPCC), existen diversos escenarios de aumento de la temperatura del aire de la superficie terrestre hasta 2090-2099, en relación a 1990-1999, apuntando a un escenario bajo de aumento de 1,8ºC y un escenario alto de 4,0ºC.

Otra conclusión significativa que puede ser obtenida del análisis del ciclo global del carbono es el elevado potencial de algunos bosques para capturar el carbono atmosférico, tanto en el manto vegetal como en la materia orgánica del suelo, lo que aumenta la importancia de la manutención de ecosistemas con grandes cantidades de biomasa y suelos estables, con el objetivo de que ciertos bosques se vuelvan sumideros de carbono a mediano/largo plazo y otros no se vuelvan “fuentes” de carbono.

Las consecuencias de la quema de combustibles fósiles (cambios climáticos, efecto invernadero y desertificación) fueron objeto de un convenio aprobado en Nueva York el 9 de mayo de 1992, y suscrito en Rio de Janeiro (Brasil), por diversos países, el 11 de Junio de 1992, durante la Conferencia de Naciones Unidas para el Medio Ambiente y el Desarrollo) que culminó en el Protocolo de Kyoto.

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Ciclo geológico del carbono y cómo nuestra especie usa éste como combustible para nuestras Industrias desde hace 300 años:

Circulación geoquímica del carbono

El ciclo geológico del carbono, que opera a una escala de millones de años, está integrado en la propia estructura del planeta y se puso en marcha hace aproximadamente 4,55 miles de millones de años, cuando se formó el Sistema Solar y la Tierra. Su origen fueron los planetesimales (pequeños cuerpos que se habían formado a partir de la nebulosa solar) y los meteoritos portadores de carbono que chocaron con la Tierra.

Más del 99% del carbono terrestre está contenido en la litosfera, siendo la mayoría carbono inorgánico, almacenado en rocas sedimentarias como las rocas calizas. El carbono orgánico contenido en la litosfera está almacenado en depósitos de combustibles fósiles.

En una escala geológica, existe un ciclo entre la corteza terrestre (litosfera), los océanos (hidrosfera) y la atmósfera. El dióxido de carbono (CO2) de la atmósfera, combinado con el agua, forma el ácido carbónico, el cual reacciona lentamente con el calcio y con el magnesio de la corteza terrestre, formando carbonatos. A través de los procesos de erosión (lluvia, viento), estos carbonatos son arrastrados a los océanos, donde se acumulan en su lecho en capas, o son asimilados por organismos marinos que, eventualmente, después de muertos, también se depositan en el fondo del mar. Estos sedimentos se van acumulando a lo largo de miles de años, formando rocas calizas.

El ciclo continúa cuando las rocas sedimentarias del lecho marino son arrastradas hacia el manto de la Tierra por un proceso de subducción (proceso por el cuál una placa tectónica desciende por debajo de otra). Así, las rocas sedimentarias están sometidas a grandes presiones y temperaturas debajo de la superficie de la Tierra, derritiéndose y reaccionando con otros minerales, liberando CO2. El CO2 es devuelto a la atmósfera a través de las erupciones volcánicas y otro tipo de actividades volcánicas, completándose así el ciclo.

Los balances entre los diversos procesos del ciclo del carbono geológico han controlado la concentración de CO2 presente en la atmósfera a lo largo de millones de años. Los más antiguos sedimentos geológicos, datados en épocas anteriores al desarrollo de la vida en la Tierra, apuntan concentraciones de CO2 atmosférico cien veces superiores a las actuales, proporcionando un fuerte efecto invernadero. Por otro lado, las mediciones de los núcleos de hielo retirados de la Antártida y Groenlandia, permiten estimar que durante la última era glaciar las concentraciones de CO2 eran aproximadamente la mitad que en la actualidad (en 2005 de 379,1 ppmv de CO2).

Para el carbono orgánico, cuyo origen es la materia orgánica no totalmente descompuesta en ausencia de oxígeno, que dio origen a la hulla, el petróleo y el gas natural, cualquier cambio significativo entre los diversos depósitos afecta también a una escala geológica. Esto fue así hasta hace unos 200 años, con el inicio de la Revolución Industrial y la explotación y utilización (combustión) a gran escala de los combustibles fósiles, que empezó a liberar a la atmósfera el carbono de estos depósitos en forma de CO2.

http://www.ciclodelcarbono.com/ciclo_geolgico_del_carbono

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Carbono en los océanos

Los océanos contienen alrededor de 36000 gigatoneladas de carbono, sobre todo en forma de ion bicarbonato. Esto corresponde al 0.05% del carbono total de la Tierra. El carbono inorgánico, sin enlaces carbono-carbono ni carbono-hidrógeno, es importante en sus reacciones dentro del agua. Este intercambio de carbono resulta de importancia para el control del pH en el océano y también puede actuar como fuente, o bien hundirse. El carbono se intercambia fácilmente entre la atmósfera y el océano. En regiones de flujo ascendente oceánico, el carbono se libera a la atmósfera. Y a la inversa, las regiones de flujo descendente transfieren el carbono (CO2) de la atmósfera al océano. Cuando el CO2 entra en el océano, se forma ácido carbónico:

CO2 + H2O ⇌ H2CO3

Esta reacción puede ser en ambos sentidos, es decir, logra un equilibrio químico.

Otra reacción importante en el control de los niveles de pH oceánicos es la liberación de iones hidrógeno y bicarbonato. Esta reacción controla los grandes cambios de pH:

H2CO3 ⇌ H+ + HCO3−

En los océanos, el bicarbonato puede combinarse con el calcio para formar piedra caliza (carbonato de calcio, CaCO3, con sílice), que precipita al suelo del océano. La piedra caliza es el reservorio más grande de carbono en el ciclo del carbono. El calcio viene de la erosión de rocas de silicato cálcico, que hace que el silicio de las rocas se combine con el oxígeno para formar arena o cuarzo (dióxido de silicio), dejando iones de calcio disponibles para formar piedra caliza.

http://www.ciclodelcarbono.com/carbono_en_los_ocanos

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Solución: Captura del carbono

Capital natural: Reforestación

Una de las funciones más importantes del ecosistema, relacionada con el ciclo del carbono, es la captura del CO2 por diferentes elementos que componen la biosfera. El aumento de las emisiones antropogénicas de CO2 está empezando a ser absorbido por la atmósfera, por los océanos y por los bosques y otras especies vegetales. El aumento del CO2 en la atmósfera provoca un aumento del efecto invernadero, originando alteraciones climáticas. Con el aumento del CO2 atmosférico también aumenta la absorción de los océanos, provocando la acidificación de los océanos, y eventuales efectos en los ecosistemas marítimos (corales, peces, etc). La última parte es absorbida por los bosques (biomasa), que pueden ser utilizados como sumidero de carbono (a través de la fotosíntesis).

A través de estrategias de reflorestación sería posible disminuir las actuales concentraciones de CO2 en la atmósfera, que ya sobrepasaron las 370 ppmv, hasta niveles pre-Revolución Industrial, es decir, cerca de las 280 ppmv. Sin embargo, aún maximizando las actividades de reflorestación en los próximos 50 años, sólo sería posible reducir cerca de 15-30 ppm (IPCC 2000). De esta forma, la reducción de las concentraciones de CO2 atmosférico deben ser complementadas también con un servicio de capital humano: sistemas de captura y almacenamiento de CO2 (CCAC). Este tipo de servicios pueden ser considerados como una solución de sostenibilidad fuerte, cuando están destinados a anular efectos de emisiones de CO2 de todos los sectores antropogénicos. Sólo en caso de que estén destinados a sustituir los efectos causados por la reducción del capital natural (desflorestación, incendios, eliminación de prados, etc), por acción humana, puede ser considerado como sostenibilidad débil.

Capital Humano: Sistemas de Captura y Almacenamiento de CO2 (CAC)

EL CAC consiste en la separación del CO2 emitido por las industrias, en su transporte hasta el local de almacenamiento y en su depósito a largo plazo. Las centrales eléctricas y otros procesos industriales a gran escala son los principales candidatos para este sistema.
Actualmente no existe una solución tecnológica única para este tipo de sistemas, estando prevista una cartera de opciones tecnológicas que se adaptarán dependiendo de las situaciones.

La tecnología actual permitiría capturar entre el 80-90% del CO2 producido en una central eléctrica, pero provocaría un aumento de la producción de CO2 debido a la reducción de la eficiencia (existe un aumento de la energía necesaria, entre un 10% y un 40%, para poder implementar el proceso de CAC).

El proceso de CAC está constituido por las siguientes fases: captura, transporte y almacenamiento (depósito).

Captura

Existen tres tecnologías principales de captura:

Post-combustión

Consiste en la remoción del CO2 después de la quema de combustibles fósiles, sistema ideal para la aplicación en centrales termoeléctricas. Esta tecnología es el primer paso para la captura de CO2 a gran escala, siendo ya económicamente viable en algunos casos específicos.

Normalmente, estos sistemas utilizan un solvente líquido para captar la pequeña fracción de CO2 (entre un 3% y un 15% del volumen) presente en los gases de combustión, cuyo componente principal es el nitrógeno. En una central eléctrica moderna de pulverización de hulla o de ciclo combinado de gas natural, los sistemas de captación utilizarían generalmente un solvente orgánico como la monoetanolamina. Este proceso se conoce como “lavado”. La solución química resultante es, más tarde, calentada y la presión reducida, liberando CO2 concentrado, el cual será posteriormente almacenado.

Pre-combustión

Consiste en retirar el CO2 de los combustibles antes de la quema. Esta tecnología ya es aplicada de forma generalizada en la fabricación de fertilizantes y en la producción de hidrógeno (H2). A pesar de que el proceso inicial de retirar el carbono antes de la combustión es más complejo y caro, las concentraciones más altas de CO2 y la presión más elevada facilitan la separación.

En el caso del gas natural, esencialmente metano (CH4), se extrae el carbono antes de la combustión, quedando el hidrógeno, que produce sólo agua cuando se quema. Esto hace reaccionar de nuevo el combustible con oxígeno y/o vapor de agua para producir monóxido de carbono (CO) y H2. Luego, el CO reacciona con más vapor, para producir CO2 y más hidrógeno. Por último, el CO2 se separa y el hidrógeno se usa como combustible, emitiendo sólo nitrógeno y agua.

Oxígeno-gas

Estos sistemas utilizan el oxígeno en vez del aire, que está mayoritariamente compuesto por nitrógeno (78%), para la combustión del combustible primario, con el objetivo de producir un gas de combustión compuesto sobre todo por agua y CO2. Esto da origen a un gas de combustión con altas concentraciones de CO2 (superior al 80% del volumen) ya que no existe nitrógeno en este proceso. Posteriormente, el vapor de agua se retira por ralentización y aumento de la presión.

Este proceso requiere una separación previa del oxígeno del aire para obtener un gas con una pureza del 95% al 99%. El desafío es como separar el oxígeno del resto del aire. Las estrategias son semejantes a las usadas para separar CO2. El aire puede ser enfriado, para que el oxígeno se licue. Las membranas por donde pasa oxígeno y nitrógeno a diferentes tasas pueden provocar la separación. Hay también materiales que absorben el nitrógeno, separándolo del oxigénio.

La aplicación de estos sistemas en calderas está actualmente en fase de demostración y su aplicación en sistemas de turbinas todavía están en fase de investigación.

Transporte

Para el transporte del CO2 capturado entre el local de captura y el de almacenamiento, se utiliza actualmente una tecnología bastante desarrollada y comprobada: los gaseoductos. Por regla general, el CO2 gaseoso se comprime a una presión superior a los 8 MPA, con el objetivo de evitar regímenes de flujo de dos fases y aumentar la densidad, reduciendo así costes de transporte.

En algunos casos el CO2 también puede ser transportado en forma líquida en barcos o camiones cisterna a bajas temperaturas y presiones.

Ambos métodos ya se usan para el transporte de CO2 en otras aplicaciones industriales.

Almacenamiento (depósito)

Almacenamiento geológico

El almacenamiento geológico consiste en la inyección, tras la captura del CO2, en una formación rocosa subterránea. Las principales opciones son:

• Yacimientos de petróleo y gas: las formaciones rocosas que retienen o que ya retuvieron fluidos son candidatos potenciales para el almacenamiento. La inyección de CO2 en las formaciones geológicas profundas integra muchas de las tecnologías desarrolladas en la industria de la prospección de petróleo y gas, por lo que la tecnología de inyección, simulación, control y vigilancia del almacenamiento ya existe y continúa siendo perfeccionada.

• Formaciones salinas: a semejanza de los yacimientos de petróleo y gas, es posible también inyectar CO2 en yacimientos de sal.

• Capas de hulla inexploradas: es posible la inyección en capas de hulla que todavía no han sido exploradas, dependiendo siempre de su permeabilidad. Estos mecanismos están en fase de demostración.

Almacenamiento oceánico

El almacenamiento oceánico puede ser realizado de dos formas:

• Inyección y disolución del CO2 en el océano (a una profundidad de más de 1000 metros), mediante gaseoductos fijos o en barcos.

• Deposición del CO2 en el fondo del océano a través de un gaseoducto fijo o de una plataforma marítima a más de 3000 metros de profundidad), donde el agua es más densa y se espera que el CO2 forme un lago.

El almacenamiento oceánico y su impacto ecológico están por analizar, pudiendo existir problemas de acidificación de los océanos, siendo una de las alternativas posibles pero que genera todavía muchas dudas técnicas y de viabilidad ambiental.

Carbonatación mineral

La reacción del CO2 con óxidos metálicos, que abundan en minerales silicatos (como el óxido de magnesio (MgO) o el óxido de calcio (CaO)) o en detritos industriales (como escoria y cenizas de acero inoxidable), produce, a través de reacciones químicas, carbonatos inorgánicos estables. La reacción natural es muy lenta y debe ser mejorada a través de tratamientos previos de los minerales, que requieren mucha energía. Esta tecnología está en fase de investigación, pero en ciertas aplicaciones, como la de los detritos industriales, ya se encuentra en fase de demostración.

Usos industriales

Esta opción consiste en el consumo de CO2 de forma directa como materia prima para la producción de diversas sustancias químicas que contienen carbono. Sin embargo, debido a la baja tasa de retención de la mayor parte de los productos, y a la inexistencia de datos que permitan concluir si el balance final de muchas aplicaciones industriales es negativo o positivo, este mecanismo se encuentra en fase de estudio y se prevé que su contribución no sea muy elevada.

http://www.ciclodelcarbono.com/captura_del_carbono

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viendo el video un chispazo me dijo..

Así celebra la Vida le Planeta Azul,

Así,
cada ola deviene a la costa y explota! Exhuberante y Bella en el Eterno brindis Cósmico del océano con la tierra en Eterno y Felízimo momento Divino que perdura más allá de nuestro corta estadía,

Aquí en este Oasis de Edén donde la Vida Explota Majestuosa en millones de años luz de distancia de otras quizás, en las afueras de la “Milkiway” en este barrio del Cosmos . . .

UNA BUENA NOTICIA

“Japón suspendió la caza de ballenas en la Antártida
Varias organizaciones de ecologistas indican que las razones de la interrupción son meramente comerciales, ya que la demanda de la carne de ballena bajó notablemente en Japón. El Ministerio de Pesca analiza cuándo se podrá reanudar la labor.”

“17.02.2011 | 06.56 Comentar | FacebookTwitter

Japón frenó la caza de ballenas en la Antártida.
Japón suspendió temporalmente el programa anual de caza de ballenas en la Antártida, y aseguró que la medida se tomó debido a las acciones de protestas del grupo ecologista Sea Shepherd Japan, un argumento que no conformó a otras organizaciones de ecologistas que aseguran que las razones de la interrupción son meramente comerciales.

El vocero del gobierno japonés, Yukio Edano, informó que como la flota pesquera, que faenaba en aguas de Chile, está siendo continuamente acosada, se suspendió la pesca de ballenas.

Edano señaló que el barco “Nisshin Maru”, que pescaba en esa zona suspendió su actividad el 10 de febrero y el Ministerio de Pesca analiza cuándo se podrá reanudar la labor, consignó la agencia de noticias DPA.

Para Greenpeace, según publicó hoy el diario madrileño El País, el Nisshin Maru “retornará” a Japón, pero la razón de la suspensión “no es el acoso de los activistas”, sino que la campaña de la flota ballenera nipona ya no es rentable.

Un vocero de la organización dijo a ese diario que “como no hay demanda de carne de ballena en Japón, se está perdiendo el sentido de seguir cazando esos mamíferos”, por lo que “esperamos que ésta sea la última campaña”.

Japón lleva a cabo anualmente, entre los meses de diciembre y marzo, una caza de cetáceos en la Antártida con supuestos fines científicos que, según los grupos ecologistas, esconde motivos puramente comerciales.

La asociación ecologista Sea Shepherd partió hacia la zona del polo sur hace unos meses para impedir que la flota pesquera japonesa cazara ballenas y se produjeron violentos enfrentamientos en alta mar con marinos japoneses.

Las capturas de la flota japonesa, que anualmente alcanza los mil cetáceos, bajaron en la pasada campaña a solamente 507 ballenas, lo que la Agencia de Pesca nipona atribuyó a las actividades de “obstrucción” de Sea Shepherd.

Esta organización señaló hoy, desde Sidney, que este año la campaña fue más exitosa contra los balleneros japoneses en la Antártida porque sólo lograron capturar entre 30 y 100 cetáceos.

Sea Shepherd lleva tres años luchando contra la flota nipona en la Antártida con acciones como bloquear el timón de los barcos o lanzar ácidos corrosivos a su cubierta, protestas que el Gobierno japonés ha criticado con dureza.

El pasado 26 de enero lograron interceptar al Nisshin Maru, de más de 8.000 toneladas y el lunes pasado, el denominado Grupo de Buenos Aires, integrado por Argentina, Brasil, Chile, Costa Rica, Ecuador, México, Panamá, Perú y Uruguay, exhortó a Japón a poner fin a la “caza científica” de ballenas.

Japón abandonó la caza de ballenas en 1986 por la moratoria impuesta a nivel internacional, pero la retomó en 1987 alegando motivos científicos, entre las críticas de numerosas asociaciones y países. ”

fuente: El Argentino.com
http://www.elargentino.com/Content.aspx?Id=126602

ClarisB, sin duda usted maneja conceptos científicos.
Conceptualmente en lo que tiene que ver con el potencial de hidrogeno como medida de la concentración de iones hidronios (H3O+), el significado que usted asigna a “acidificar” es correcto.
Recordemos que en una solución acuosa la concentración de iones hidronios (factor de acidez) valorados según la definición de pH, tiene un máximo para pH tendiendo a cero y mínima para pH tendiendo a 14. Paralelamente y satisfaciendo el producto iónico del agua, la concentración de iones hidroxilos tiene un máximo para pH tendiendo a 14 y mínimo para pH tendiendo a cero. Como usted dice el factor de acidez está presente aun a pH tendiendo a 14, claro que a pH mayores a 7 los hidroxilos (alcalinos) ganan la partida.

Los que profesionalmente manejan conceptos de química y física saben interpretar esta terminología. Sin embargo la gran mayoría de las personas no manejan estos conceptos.
Para todas estas personas “acidificar” significa lo que dice el diccionario. Por diccionario acidificar significa hacer ácida una cosa o dar propiedades ácidas a cualquier sustancia o disolución.
Por lo tanto a nivel popular “acidificación de los océanos” se entiendo como “océanos ácidos”. Poniendo en el buscador la mentira: “océanos ácidos” aparecen más de un millón de resultados, mentiras la gran mayoría

También recuerdo y lo menciona un link que di, que el CO2 al disolverse forma ácido carbónico estableciéndose un equilibrio (buffer) entre el CO2 disuelto, carbonatos y bicarbonatos que amortiguan las variaciones de pH.

Agradezco la observación que hizo lo que permite clarificar algunos conceptos.

Aprovecho también para aclarar que en el comentario #6 donde digo:
“Las nubes se forman a partir de una partícula que le sirve de núcleo”
Debe decir:
“”Las gotitas de agua que constituyen las nubes se forman a partir de una partícula que le sirve de núcleo”

Dos cosas quisiera aclarar:
La primera es que releyendo mi post 23 me di cuenta que al resumir dejé mal el tema del pH. Disculpas por generar confusión. Donde dice “Si bien el pH de los océanos es superior a 8=básico (ph7=alcalino/básico)” DEBERIA DECIR: “Si bien el pH de los océanos es superior a 8=básico (pH7=alcalino/básico)”.

La segunda va dirigida a Indio. Se que quizás no parezca importante lo que voy a objetar, pero si lo miramos como algo que ocurre frecuentemente, quizás coincidan que no es un hecho menor. Por favor, que quede en claro que “sólo es un intercambio de ideas”. En MI opinión, el decir: “la MAL llamada Acidificación de los Océanos” es un ERROR. ¿Por que es un error? Porque está bien dicho, porque la terminología es CORRECTA y además está aceptada en el medio científico. Si la gente que no maneja esta terminología no lo llega a entender bien, pues entonces hay que explicarlo de la mejor manera posible sin que se tergiverse el concepto. Pero nunca hay que decir que algo está mal cuando en realidad está bien dicho sólo porque la mayoría de la gente lo pueda entender mal. Por que hay que hacer esto? Porque sino nosotros también estamos generando confusión y le estamos quitando credibilidad a tanta gente responsable que dedica su vida a la investigación.
Por que dije que esto parece dentro de la discusión un hecho menor pero que no creo que así sea? Porque este tipo de cosas ocurre demasiado frecuentemente, especialmente en temas relacionados con ciencia. Saludos!

El agua de los océanos no es una solución que se tiene en un vaso de precipitados. Es muy heterogénea.
La pérdida de alcalinidad o aumento de acidez con la que se alarma es de 0,10-0.15 unidades de pH.
Toda medición científica para que tenga valor debe ir acompañada de un más/menos que expresa la precisión y exactitud del muestreo y del método de análisis. ¿Cuál es en este caso?
Por olfato de químico añejo me atrevo a pensar que ese más/menos, para un valor de pH global, es superior a 0.15

En los comentarios anteriores hablo de precisión y exactitud. La exactitud tiene que ver con el grado de veracidad, mientras que la precisión tiene que ver con la reproducibilidad.
Un análisis de pH es muy preciso sobre una muestra en particular cuando se hace de manera directa, pero no lo es cuando en la precisión se incluye el muestreo, es decir cuando se analizan varias muestras tomadas en un mismo lugar en diferentes momentos.
Un indicativo de esto último es el Error Standard (Standard Error) que surge de la estadística y tiene que ver con la dispersión de resultados.

El link siguiente muestra la evolución del pH del mar en un punto en particular, Monterey Bay Aquarium, en California.

http://sanctuarymonitoring.org/regional_docs/monitoring_projects/100240_167.pdf

Aquí no hay análisis indirectos, son mediciones reales. Cada valor está acompañado de ese Standard error, que se muestra como un segmento vertical.
Los datos abarcan el periodo 1996-2009. El pH se ha mantenido entre 7,8 y 8,1 sin tendencia definida.

Lo significativo es la magnitud de ese Standard error, de ese más/menos que pone en aprietos a quienes pretenden alarmar, y como mencioné antes, diciendo que el pH de los océanos ha disminuido una décima (8,2-8,1) en los últimos 200 años, y para colmo con análisis indirectos.

Poniendo en el buscador:

GCOS Ocean Sub-Surface ECV Ocean Acidity

Aparece un artículo donde se reconoce que las medicines directas actuales no son precisas:
“. . . pero los sistemas continuos actualmente sólo están disponibles para el pH. Sin embargo, estos sistemas de pH constante generalmente no son lo suficientemente precisos. Las actividades de desarrollo están actualmente en marcha, pero necesitan ser mejoradas considerablemente”

Esta genial, nosotros tambien suministramos algunos tips y noticias verdes, si quieres puedes visitarnos en http://www.grindeis.com