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Cambio climático: ¿es verdad que hay un cambio?

Por Lorena López-Galvis

La preocupación mundial de los efectos de la acumulación de gases de efecto de invernadero (GHGs-greenhouse gases) principalmente dióxido de carbono, en la atmosfera en el bienestar de los seres humanos ha sido un tema de mucho debate en los últimos veinte años. Los cambios en el uso de la tierra y en agricultura por modificaciones en el clima, el descongelamiento de los casquetes polares, los desastres naturales por lluvia excesiva o sequia y el costo de nuestras emisiones de carbono para mantener nuestro nivel de vida alertan a la población en general y sobretodo a los gobiernos quienes son los que deben regular y enseñar a la población las medidas necesarias para mitigar las consecuencias del cambio climático.

Aunque mucho se especula acerca del cambio climático, del calentamiento global y de los cambios que pueden hacer los seres humanos en su actividad diaria para reducir las emisiones de carbono a la atmosfera, tanto los científicos como la población en general entran en debate al considerar las causas y las consecuencias del calentamiento global. ¿Cuáles son los puntos que generan debate?

El clima siempre es cambiante

Principalmente el gas carbónico y también el metano han sido modeladores de la temperatura global durante la vida de la tierra, cambios abruptos en las concentraciones de GHGs se han asociado con la extinción masiva de los dinosaurios y la era de hielo. Es por la acumulación de gases en la atmosfera que la tierra atrapa el calor y mantiene una temperatura y clima para la vida en la tierra, al estar tan lejos del sol dependemos de los GHGs para no congelarnos. Esta cantidad de CO2 se refleja como un balance que durante el tiempo se ha ajustado entre la vida en la tierra, la química de los océanos y los gases en la atmósfera. Este nivel era de 280 ppm antes de la revolución industrial, pero ahora es 400 ppm, un incremento que se ha atribuido como el efecto antropogénico para el desarrollo de la sociedad. Lo que significa que el actual cambio en clima tiene un componente determinante que ha sido el hombre, situación que no sucedió en los eventos anteriores de cambios drásticos en el clima de la tierra.

La causa son los cambios en la radiación solar


La radiación solar, radiación UV y rayos cósmicos se han mantenido estables en los últimos 30 años, sin embargo, la actividad solar y la temperatura del planeta han correlacionado positivamente durante siglos mucho antes de que la actividad solar se estabilizara, por lo tanto es incorrecto deducir que el sol ha influenciado directamente el calentamiento global, inclusive, diferentes análisis de este tema han concluido que el sol está afectando negativamente el incremento en temperatura global [1, 2] (Figura 1).  


Figura 1. Actividad solar, temperatura de la tierra y CO2 del casquete polar y de actividad volcánica durante el último siglo. El promedio de la radiación solar durante los últimos 30 años tiene una tendencia a la reducción mientras que la temperatura del globo terráqueo sigue en aumento junto con la cantidad de CO2. Tomado de http://solar-center.stanford.edu/sun-on-earth/glob-warm.html

Los cambios no son malos

La historia de la tierra muestra diferentes momentos en los cuales cambios de temperatura congelaron la tierra y permitieron el desarrollo de nuevas formas de vida y de vivir en la tierra, ese cambio ha sido benéfico para nuestro establecimiento y aprovechamiento de la faz terrestre. Sin embargo, en el caso del cambio climático sus impactos sugieren muy pocos beneficios y más bien un gran costo para el hombre, la agricultura, la salud, la ecología, etc.

De acuerdo al IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) un cambio de 2°C en la temperatura de la tierra significaría sequias pronunciadas en zonas temperadas, daños en las costas por inundaciones y tormentas, blanqueamiento de corales y cambios en la frecuencia de lluvias y tiempos secos. Teniendo en cuenta que los análisis muestran cambios de 0.2-0.3°C por década, en unos cuantos años estaríamos enfrentándonos a un escenario global muy desalentador [3].

En la agricultura las zonas agrícolas actuales se están viendo afectadas por los cambios en periodicidad de lluvias que son básicos para establecer la época de siembra y cosecha de cualquier cultivo, adicional a esto muchos cultivos no toleran las altas temperaturas (>30 °C) y por esto muchos agricultores se han visto afectados por grandes pérdidas en productividad. En este caso las opciones son modificar las fechas de siembra de acuerdo a las predicciones de clima, principalmente de suministro de agua, desarrollar variedades mejoradas que sean “inteligentes” frente al cambio climático (tolerancia a altas temperaturas, sequía, inundaciones) o cambiar las zonas agrícolas del planeta ya que en las áreas temperadas un incremento en temperatura y modalidad de lluvias permitiría cultivar la tierra mayor número de meses por año, o podrían establecerse cultivos diferentes de acuerdo a la temporada de siembra, sin embargo algo asociado con esto es el hecho de que dichos suelos no son los más fértiles del planeta, por lo tanto requerirían muchas enmiendas de fertilizantes o un plan de manejo sostenible de uso eficiente del suelo [4].

En el caso de la salud, muchas de las ondas de calor afectaran más a la población que las actuales ondas de frio que se dan en invierno [5], adicionalmente insectos vectores de enfermedades empiezan a aparecer en zonas donde no era su nicho, esto dado a que muchas especies animales están migrando hacia las zonas templadas desde el trópico [6].

En la ecología una de las grandes preocupaciones es el deshielo polar, que causa el aumento en el nivel de los océanos y en la temperatura de la tundra ártica y antartica, de la cual se desprende un GHG, el metano, cuando pasa de estar congelada a temperaturas que favorecen su descomposición. En cuanto a las especies animales y vegetales se asume que su capacidad de adaptación puede ser asombrosa teniendo en cuenta el gran efecto que ha tenido la actividad antropogénica (agricultura, crecimiento poblacional, desarrollo de ciudades, vías, etc) en las poblaciones de los diferentes ecosistemas del mundo, sin embargo, estudios en predicciones de escenarios de calentamiento global y su efecto en la distribución de las especies han estimado que entre un 15-37% de las especies se extinguirán hacia 2050 [7]. Adicionalmente, las migraciones de aves hacia latitudes más altas o bajas del planeta están siendo notorias y el riesgo de blanqueamiento y enfermedad en los corales es evidente por océanos más cálidos que es donde realmente se ha visto el efecto del calentamiento global en incremento de temperatura (Figura 2).


Figura 2. Componentes del calentamiento global  del periodo 1993-2003, calculados a partir del IPCC AR4 5.2.2.3 el cual se refiere a los cambios en contenido energético de los diferentes sistemas terrestres. Los océanos son los que están absorbiendo el efecto del calentamiento global.

Una fuente adicional de debate recae en la actividad del hombre como causante del cambio climático, un 97% de los científicos están de acuerdo con que la actividad antropogénica ha sido el acelerador de un incremento en la temperatura global. El ciclo del carbono permite la circulación de C y tanto la biomasa vegetal como los océanos liberan y absorben CO2, sin embargo, el uso de la tierra en agricultura y la quema de combustibles fósiles son fuentes de CO2 que pueden ser absorbidos por las plantas y mares hasta en un 40% (Figura 3), el 60% restante se ha venido acumulando en la atmósfera. Por esto el grave efecto que ha tenido el hombre en la acumulación de GHGs y la alta prioridad que se le ha dado a nivel mundial y gubernamental para mitigar los efectos del calentamiento global por medio de legislaciones dirigidas, sobretodo, a las industrias en países desarrollados que pueden ser los grandes actores en la reducción de emisiones.


Figura 3. El ciclo global del Carbono para 1990s, el flujo normal o natural del carbono está en negro y el flujo de carbono antropogénico se presenta en rojo. Fuente IPCC AR4 [7].

Referencias

[1] Lockwood, M. 2008. Recent changes in solar outputs and the global mean surface temperature. III. Analysis of contributions to global mean air surface temperature rise. Proc. R. Soc. A vol. 464 no. 2094 1387-1404. Disponible en http://rspa.royalsocietypublishing.org/content/464/2094/1387.abstract
[2] Foster, G. y S. Rahmstorf. 2011. Environ. Res. Lett. 6 044022. Disponible en http://iopscience.iop.org/1748-9326/6/4/044022
[3] Climate Change 2007: Working Group I: The Physical Science Basis.  Disponible en http://www.ipcc.ch/publications_and_data/ar4/wg1/en/spmsspm-projections-of.html
[4] Porter, J.R., L. Xie, A.J. Challinor, K. Cochrane, S.M. Howden, M.M. Iqbal, D.B. Lobell, and M.I. Travasso, 2014: Food security and food production systems. In: Climate Change 2014: Impacts, Adaptation, and Vulnerability. Part A: Global and Sectoral Aspects. Contribution of Working Group II to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Field, C.B., V.R. Barros, D.J. Dokken, K.J. Mach, M.D. Mastrandrea, T.E. Bilir, M. Chatterjee, K.L. Ebi, Y.O. Estrada, R.C. Genova, B. Girma, E.S. Kissel, A.N. Levy, S. MacCracken, P.R. Mastrandrea, and L.L.White (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, pp. 485-533. Disponible en: http://ipcc-wg2.gov/AR5/images/uploads/WGIIAR5-Chap7_FINAL.pdf
[5] Assessment reports, working group II: Impacts, Adaptation and Vulnerability. 2001. Disponible en   http://www.ipcc.ch/ipccreports/tar/wg2/index.php?idp=353#941
[5] Assessment reports, working group II: Impacts, Adaptation and Vulnerability. 2001. Disponible en  http://www.ipcc.ch/ipccreports/tar/wg2/index.php?idp=358
[6] Thomas, C., Cameron, A., Green, R. et al. 2004. Nature 427: 145-148. Disponible en  http://www.rivm.nl/bibliotheek/digitaaldepot/20040108nature.pdf
[7] Climate Change 2007: Working Group I: The Physical Science Basis. Disponible en  http://www.ipcc.ch/publications_and_data/ar4/wg1/en/ch7s7-3.html
  

Por Adriana Almeida-Rodríguez




La producción de biocombustibles, para reemplazar el uso de derivados del petróleo, se ha visto desde los años setenta como una alternativa más limpia con el medio ambiente. Actualmente los biocombustibles se han adoptado como una opción para aminorar los efectos de calentamiento global que como civilización estamos causando. Uno de los acuerdos internacionales más importantes, relacionado con el cambio climático (Tratado de Río), busca la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) para el año 2020. En este acuerdo, se busca reducir en un 20% las emisiones de GEI del total emitido en 1990 [1], evitando así el aumento pronosticado de la temperatura atmosférica global en más de dos grados centígrados [2]. Si comparamos las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) producidas por los derivados del petróleo (gasolina y diesel) con el uso del bioetanol o etanol carburante, encontramos que el uso de biocombustibles puede llegar a reducir dichas emisiones hasta en un 30%. A continuación dare una breve introducción a los biocombustibles y sobre el impacto que las políticas gubernamentales de países que los producen masivamente están teniendo en la agricultura, la biodiversidad y la alimentación humana (seguridad alimentaria).


¿Qué son los biocombustibles?

Los biocombustibles son combustibles derivados de biomasa (materia viva animal o vegetal) que se pueden utilizar solos o como aditivos a los combustibles derivados del petróleo (gasolina y diesel) [3]. Los biocombustibles son generados por medio de la fermentación de material vegetal por bacterias y/o hongos (por ejemplo las levaduras). Durante este proceso natural, estos microorganismos generan dentro de sus productos metabólicos sustancias químicas que pueden ser utilizados como biocombustibles (alcoholes, alkanes, ésteres, ácidos grasos y ésteres grasos, entre otros) [4]. Actualmente, los biocombustibles más producidos y consumidos están agrupados en los bioalcoholes y los biodieseles.

Los bioalcoholes se generan por medio de la fermentación de los azúcares contenidos en materiales vegetales. Esto quiere decir, que podemos obtener bioalcoholes de cualquier tejido vegetal, pero el rendimiento en el proceso de obtención depende de la cantidad de azúcares y almidón contenidos en el tejido inicialmente [3]. Igualmente, estos alcoholes en altas concentraciones pueden ser tóxicos para los microorganismos que los producen, así que el rendimiento en la producción de bioalcoholes depende del grado de tolerancia y supervivencia de los mismos [4]. Por otro lado, los biodieseles se obtienen de aceites vegetales y/o animales (ácidos y ésteres grasos), o a partir de grasas recicladas. La ganancia neta en la producción de energía por medio de biodieseles es más eficiente que la obtenida en la producción de bioetanol (bioalcohol con tres atomos de carbono) [5].


Reducción en la emisión de GEI con el uso de biocombustibles

Se ha demostrado que el uso de biocombustibles puede reducir sustancialmente las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) a la átmosfera comparado con sus análogos derivados del petróleo. El etanol carburante reduce emisiones en un 30% [6], el biodiesel en un 54%, y el etanol producido a partir de celulosa en un 71% [3]. Por esto, países como Estados Unidos de América (USA), China y Brasil han invertido miles de millones de dólares en investigación para la producción de estos combustibles, los cuales podrían contribuir a la reducción de las GEI [3]. En el caso de USA, se han invertido hasta el momento mas de tres trillones de dólares en la adaptación de motores y equipos para que funcionen con biocombustibles [4]. En este país la mayor producción de bioetanol se produce del grano de maíz (Zea mais) y soya (Glicine max); en Brasil, que es pionero en la producción de bioalcoholes, la mayoría del bioetanol se produce a partir de la caña de azúcar (Saccharum spp.) [7].


¿Y qué pasa con la seguridad alimentaria? ¿Más combustible y menos comida?

Tomando el caso en particular de USA, el gobierno de este país ha generado en los últimos años grandes subsidios a los agricultores para incentivarlos a cultivar maíz para la producción de biocombustibles [7]. Se espera que para el 2016, cerca del 43% de la tierra destinada a cultivo de maíz para consumo humado y animal en el 2004, sea utilizada exclusivamente para la producción de biocombustibles [8]. Estas medidas han generado que muchos agricultores hayan decidido abandonar la producción de otros cultivos importantes para el consumo humano (trigo, arroz, cebada, etc.), destinando sus tierras exclusivamente a la producción de un solo tipo de cultivo (monocultivo). Los monocultivos reducen los nutrientes del suelo y lo deterioran; al igual que al no haber diversidad en los cultivos se reducen los habitats de insectos beneficos para el control de plagas (controles biológicos) [9]. Por ejemplo, el monocultivo de maíz en la región de la cuenca del río Mississippi es fertilizado y fumigado en exceso (para incrementar producción y controlar las plagas), lo que ha generado problemas de hypoxia (bajas concentraciones de oxígeno en el agua) en la zona del Golfo de Méjico, poniendo en alto riesgo la diversidad biológica de la zona [7].

Igualmente, estas medidas gubernamentales han generado una reducción en la cantidad de maíz disponible para la alimentación, generando un aumento exacerbado en los precios al consumidor [3]. El precio por galon de maíz llegó a valer $2.16 dólares americanos en el 2007, el precio más alto pagado en los últimos diez años. De manera similar se incrementaron los precios del trigo y del arroz, debido a que los agricultores estan sembrando cada vez menos cultivos para el consumo humano. Si tenemos en cuenta que 2.7 billones de personas en el mundo vivían en el 2001 con menos de $2 dólares americanos por día, incrementos marginales en los precios de los alimentos básicos como el arroz pueden ser devastadores [10].

¿Y hay algún efecto sobre la biodiversidad?

Si observamos el caso de Brasil, la producción de caña de azúcar para biocombustibles ha incentivado a los agricultores a talar más selva Amazónica en búsqueda de aumentar la producción de bioetanol [3]. Si hacemos un balance entre el costo ecológico y de biodiversidad, y la liberación de carbono a la atmósfera (por la tala masiva de árboles) en la producción de bioetanol de caña de azúcar en este país, el balance final es dramáticamente negativo [8]. Los estudios indican que para el 2016, Brasil habrá perdido alrededor de 2.8 millones de hectáreas de selva adicionales para cubrir la demanda de bioetanol. Adicionalmente, otros países localizados en el sudeste asiático han perdido grandes extensiones de selva tropical debido a incentivos gubernamentales para el cultivo de palma de aceite para la producción de biodieseles. En esta region, especies como el orangután (Pongo pygmaeus) se encuentran amenazadas de extinción debido a la pérdida de sus hábitats naturales [3].

¿Y cuáles opciones se pueden tomar?

Ya existen algunas opciones en las que la producción de biocombustibles no compite con la producción de alimentos. Este es el caso de la producción de bioetanol a partir de plantas diferentes a los que se utilizan para el consumo humano o animal, como es el caso del desarrollo de diferentes variedades de yuca amarga con altos contenidos de almidon que pueden crecer en suelos con bajos nutrientes (Centro Internacional de Agricultura Tropical y CLAYUCA) [11]. Estas variedades de yuca ya se esta plantando en Colombia y tres a cinco hectáreas pueden llegar a producir hasta 20 mil litros de etanol por dia [12]. Igualmente se puede producir bioetanol de algas y residuos sólidos que se encuentran en las aguas negras o contaminadas [3]. También se encuentran los biocombustibles de segunda generación. Estos combustibles se producen por medio de nuevos procesos industriales más eficientes y son generados a partir de madera o pastos [8]. Actualmente se estan perfeccionando los procesos de fermentación de los biocombustibles mediante la ‘biología sintética’ (manipulando genéticamente los microorganismos que generan la fermentación) para maximizar la producción de biocombustibles [13] y poder implementar estas nuevas tecnologías a nivel mundial.

A manera de conclusión

La producción de biocombustibles es un asunto de gran importancia social, que debe analizarse desde diferentes puntos de vista como el económico, biológico y ambiental. Los biocombustibles son una alternativa que genera menos emisiones de GEI comparados con los combustibles derivados del petróleo, siempre y cuando su producción no ponga en riesgo la seguridad alimentaria mundial y la biodiversidad. El desarrollo de políticas gubernamentales debe hacerse cuidadosamente para evitar que la producción de biocombustibles compita con la producción de alimentos. Adicionalmente, debe haber una estricta regulación en cuanto a las áreas geográficas que se van a incluir para futuras siembras de cultivos para la producción de biocombustibles, evitando talar bosques o destruyendo ecosistemas frágiles y valiosos para la conservación de la biodiversidad y la captura de dióxido de carbono (CO2).

En este contexto la biología tiene mucho que aportar, identificando opciones en el tipo de cultivos agrícolas y tecnologías apropiadas para cada país en particular, en búsqueda de una producción de biocombustibles de manera sostenible, sin afectar el medio ambiente y el bienestar humano; asi como contribuyendo en la generación de políticas enfocadas al manejo de los recursos agrícolas y naturales y al cumplimiento de los acuerdos mundiales en reducción de emisiones de gases de efecto invernadero.

Referencias


[1]http://www.newscientist.com/article/dn18297-loopholes-in-climate-deal-could-render-it-useless.html?DCMP=OTC-rss&nsref=climate-change
[2]Williams Tim (2009) The climate change convention and Kyoto Protocol. Parliamentary Information and Research Service. LC call number: TD885.5.G73 -- W553 2009eb.
[3]Koh LP and Ghazoul J. 2008. Biofuels, biodiversity, and people: understanding the conflicts and finding opportunities. Biological conservation. 141: 2450- 2460.
[4]Keasling J. 2010. Synthetic biology for advanced biofuels. Oral presentation in the symposium: Synthetic biology for bioindustrial applications. University of Alberta. Edmonton, AB. Canada. May 21, 2010.
[5]Hill J, Nelson E, Tilman D, Polasky S, and Tiffany D. 2006. Environmental, economic, and energetic costs and benefits of biodiesel and ethanol biofuels. PNAS. 103 (30): 11206- 11210.
[6]Scharlemann JPW and Laurance W. 2008. How green are biofuels? Science. 319: 43-44.
[7]Groom MJ, Gray EM, Townsend PA. 2007. Biofuels and biodiversity: principles for creating better policies for biofuel production. Conservation Biology (**)*:1-8. DOI: 10.1111/j.1523-1739.2007.00879.x
[8]Searchinger T, Heimlich R, Houghton RA, Dong F, Elobeid A, Fabiosa J, Tokgoz S, Hayes D and Yu TH. 2008. Use of U.S. croplands fro biofuels increases greenhouse gases through emissions from land-use change. Science. 319: 1238-1240.
[9]Landis DA, Gardiner MM, van der Werf W and Swinton SM. 2008. Increasing corn for biofuel production reduces biocontrol services in agricultural landscapes. PNAS. 105 (51): 20552-20557.
[10]Ford Runge C and Senauer B. 2007. How biofuels could starve the poor. HeinOnline. Foreign Aff. (86): 41-53.
[11] http://webapp.ciat.cgiar.org/inicio.htm
[12] http://www.elespectador.com/impreso/negocios/articuloimpreso141259-yuca-amarga-el-dulce-sabor-de-paz
[13]Ellison M. 2010. Synthetic Biology: a potent brew of biology and engineering. Oral presentation in the symposium: Synthetic biology for bioindustrial applications. University of Alberta. Edmonton, AB. Canada. May 21, 2010.