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La carrera desesperada por enfriar el océano antes de que sea demasiado tarde
Holly Jean Buck es miembro del Instituto de Medio Ambiente y Sostenibilidad de la UCLA. Este es un extracto adaptado de su próximo libro. Después de la geoingeniería: tragedia climática, reparación y restauración (Septiembre 2019, Verso Books).
23 de abril de 2019
Unsplash / Scott Webb
Los arrecifes de coral huelen a carne podrida a medida que se blanquean. El derroche de colores (amarillo, violeta, cerúleo) se desvanece a un blanco fantasmal a medida que la carne de los corales se vuelve translúcida y se cae, dejando sus esqueletos debajo borrosos con algas parecidas a telarañas.
Los corales viven en simbiosis con un tipo de alga. Durante el día, las algas realizan la fotosíntesis y pasan el alimento al coral huésped. Durante la noche, los pólipos de coral extienden sus tentáculos y atrapan la comida que pasa. Solo 1 °C de calentamiento del océano puede romper esta relación coral-algas. Los corales estresados expulsan las algas y, después de episodios repetidos o prolongados de tal decoloración, pueden morir por estrés térmico, pasar hambre sin que las algas los alimenten o volverse más susceptibles a las enfermedades.
Esta historia fue parte de nuestra edición de mayo de 2019
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La Gran Barrera de Coral de Australia, en realidad un sistema de 2.300 kilómetros (1.400 millas) compuesto por casi 3.000 arrecifes separados, ha sufrido una decoloración severa en los últimos años. Daniel Harrison, un oceanógrafo australiano que analiza lo que se podría hacer para ganar más tiempo para la Gran Barrera de Coral, dice que la situación se está volviendo grave. Puede que quede tan solo un 25% de la cobertura de coral de aguas poco profundas de tiempos preantropogénicos. Realmente no lo sabemos, porque nadie comenzó a medir antes de 1985, me dice. Tienes menos del 1% del océano en arrecifes de coral y el 25% de toda la vida marina. Estamos pensando en perder todo eso muy rápido, en términos evolutivos. En términos de vida humana.
Los arrecifes de coral no son solo peces de colores y especies exóticas. Los arrecifes protegen las costas de las tormentas; sin ellos, las olas que llegan a algunas islas del Pacífico serían el doble de altas. Más de 500 millones de personas dependen de los ecosistemas de arrecifes para su alimentación y sustento. Incluso si el aumento de la temperatura finalmente se estabiliza en 1,5 °C dentro de un siglo o dos, no se sabe qué tan bien sobrevivirán los ecosistemas de arrecifes de coral a un exceso temporal de temperaturas más altas.
Los corales son como el canario en la mina de carbón.
Los corales son como el canario en la mina de carbón, dice Harrison: son muy sensibles a la temperatura. Realmente creo que es solo un presagio de lo que vendrá. Ya sabes, el ecosistema de coral podría colapsar primero, pero creo que podría haber bastantes ecosistemas más que lo sigan. La vida es muy resistente, pero los ecosistemas tal como los conocemos no lo son.
Los ecosistemas árticos, los glaciares de montaña y los bosques de secuoyas de California también corren un alto riesgo incluso por pequeños cambios en la temperatura media global. También lo son las especies que no pueden moverse rápidamente y encontrar otro nicho adecuado. Son las cosas que ya viven en los extremos de la escala, y que no se pueden mover, ¿verdad? dice Harrison. Entonces, los arrecifes de coral, ya sabes, ya están atrapados en algunas de las aguas más cálidas. Si hace demasiado calor para ellos allí, entonces a) no pueden moverse, y b) no tienen adónde ir de todos modos. Y lo mismo con los ecosistemas extremadamente fríos. Y lo mismo con los bosques de secuoyas. Los árboles no pueden levantarse y moverse lo suficientemente rápido para mantenerse al día con el cambio climático.
el rociador de sal
El grupo de trabajo de Harrison formó equipos para analizar diferentes ideas que podrían ayudar al arrecife a mantenerse vivo. Por ejemplo, el océano está lleno de agua más fría a menor profundidad. Se preguntaron si podrían bombear algo de esa agua hacia arriba, pero se dieron cuenta de que sería imposible mover suficiente agua para enfriar todo el arrecife.
En cambio, los investigadores se centraron en la idea del brillo de las nubes marinas, una forma de geoingeniería solar, que aumenta la reflectividad del planeta. Rociar diminutas partículas de sal del agua de mar en la capa baja de nubes que cubre gran parte de la superficie del océano formaría microgotas de nubes. Estas gotitas harían que las nubes reflejaran más luz solar y también podrían hacer que duren más, enfriando el área. El modelo que ha realizado el equipo de Harrison hasta ahora sugiere que con este método podría ser posible enfriar el agua entre 0,5 y 1 °C.
El Marine Cloud Brightening Project, una colaboración internacional dirigida por el científico atmosférico Robert Wood y sus colegas de la Universidad de Washington, cree que este podría ser un enfoque escalable. Kelly Wanser, asesora principal del proyecto, describe otras formas en que los científicos están pensando en mantener los corales, como modificarlos genéticamente o criarlos para que resistan aguas más cálidas, o trasladar corales robustos a nuevas áreas y replantarlos. Pero, dice, la escala del problema es como reforzar las Montañas Rocosas. es enorme
Por el contrario, iluminar las nubes marinas es relativamente simple. Esencialmente, implica la construcción de dispositivos para rociar agua de mar. Ciertamente, hay algunos desafíos técnicos que superar, pero el proceso básico de simplemente tomar agua de mar, filtrarla y luego rociarla, en tamaño submicrónico, no es tan difícil, dice Harrison. Los resultados de su modelado sugieren que probablemente tendría que haber algunas estaciones un poco lejos en el mar, justo al borde de la plataforma continental: plataformas flotantes o barcos que rociarían partículas en el aire. Todo el proyecto podría costar entre $ 150 y $ 300 millones por año. Caro, pero el arrecife aporta un estimado de $6 mil millones cada año a la economía australiana. Según la concepción de Harrison, no sería necesario iluminar las nubes todo el tiempo, ni siquiera todos los veranos. Más bien, se haría cuando el coral estuviera en riesgo de blanquearse, lo que requeriría unas dos semanas de advertencia para enfriar el agua al máximo.
Unsplash / Steve Halama
Pero, quiero decir, hay algunas verdaderas incógnitas aquí, ¿verdad? Harrison dice. Porque nadie ha hecho nunca ningún trabajo de campo sobre esto.
Aunque la ingeniería puede ser relativamente simple, es difícil saber qué tan bien funcionaría el brillo de las nubes marinas, porque las nubes son realmente complejas. Si miras por la ventana de un avión, puedes ver nubes con todo tipo de estructuras diferentes, dice Ben Kravitz de la Universidad de Indiana, quien trabaja comparando simulaciones de modelos de geoingeniería. se están moviendo Algunos de ellos tienen un par de metros de ancho, otros tienen decenas de kilómetros de ancho. Algunos de ellos están organizados, otros no. Básicamente, no puede ajustar todo ese comportamiento en un solo modelo.
A esta complejidad se suman las teleconexiones en el sistema climático, es decir, las nubes en un lugar afectan el clima en otro lugar. Cuando intenta enfriar áreas grandes, estos efectos de larga distancia son relevantes. Es por eso que me asusta la idea de iluminar las nubes marinas, dice Anthony Jones, científico climático de la Universidad de Exeter. Las teleconexiones son casi inevitables, y si puede enfriar significativamente un área determinada, cambiará el clima y la respuesta del clima.
Tener en cuenta la geoingeniería en todas sus formas significa aceptar la pérdida.
Los modelos climáticos más nuevos pueden producir mejores estimaciones de cuán efectivo podría ser el brillo de las nubes marinas. Wanser del Marine Cloud Brightening Project dice que el siguiente paso es construir y probar boquillas para rociar agua de mar. Pero ha sido difícil recaudar fondos porque el proyecto se considera un experimento de geoingeniería y la gente le teme a la geoingeniería. Creo que hablamos con todas las agencias gubernamentales relevantes que podrían apoyar esto, y esencialmente no hay nadie dispuesto a decir 'Lo haremos simplemente como la ciencia básica del aerosol en la nube', dice. Son como, 'No, el gato está fuera de la bolsa, esto es geoingeniería. Tendríamos que obtener la aprobación.
Por lo tanto, el brillo de las nubes es una técnica que podría ayudar a salvar los ecosistemas marinos, pero no sabemos qué tan bien funcionaría y no podemos averiguarlo porque el estigma de la geoingeniería dificulta la obtención de fondos para la investigación. Afortunadamente, no es la única opción para tratar de enfriar los océanos.
Unsplash / Thomas Peham
Los bosques de algas
Los árboles absorben dióxido de carbono, por lo que se ha propuesto plantar masas de nuevos bosques como una forma de reducir las concentraciones de dióxido de carbono en la atmósfera y, por lo tanto, enfriar la tierra. Pero solo hay tanta tierra disponible. Ingrese a la forestación oceánica, un concepto descrito en un artículo de 2012 por Antoine de Ramon N'Yeurt de la Universidad del Pacífico Sur y sus colegas. Esta propuesta de cultivo de algas marinas para la remoción de carbono tiene varios pasos. Primero, las algas necesitan crecer y ser cosechadas. Luego se coloca en un digestor anaeróbico, un tanque grande sin oxígeno que descompone el material orgánico. Eso produce biogás, que es aproximadamente un 60% de metano y un 40% de dióxido de carbono. El metano se puede usar como biocombustible, mientras que el dióxido de carbono debe almacenarse para evitar que regrese a la atmósfera. (Una idea es almacenarlo dentro de un tubo que descansaría en el fondo del mar, aunque también podría inyectarse bajo tierra). La ventaja de usar algas marinas de esta manera es que crece rápidamente y no requiere tierra seca, por lo que no competirá con la producción de alimentos o los bosques.
N'Yeurt y sus colegas investigadores calcularon que reforestar el 9% de la superficie oceánica del mundo y procesar los biocombustibles resultantes podría reemplazar la energía de los combustibles fósiles, aumentar la producción sostenible de peces y eliminar 53 mil millones de toneladas de dióxido de carbono de la atmósfera cada año. Con las emisiones actuales en alrededor de 40 mil millones de toneladas al año, esto podría significar realmente reducir el nivel general de CO2.
Implementar rápidamente la forestación oceánica sería un esfuerzo del orden de poner a un hombre en la luna, pero menos costoso y probablemente con un retorno de la inversión mucho mejor, escribieron los autores del artículo. Pero tal esfuerzo requiere la coordinación de múltiples campos científicos y de ingeniería para incluso formar proyectos de demostración. No hay instituciones que trabajen en este tipo de investigación y desarrollo holístico.
Por otro lado, al igual que con el aclaramiento de nubes, la tecnología básica de forestación oceánica es bastante simple. Requiere avances en cosas como técnicas de baja energía para cultivar y cosechar algas marinas, separación eficiente de gases y captura y almacenamiento de carbono, todo sobre la base de cosas que ya sabemos cómo hacer. La Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada para la Energía del gobierno de EE. UU. tiene un programa de $ 22 millones llamado Mariner, un acrónimo de investigación de macroalgas que inspira nuevos recursos energéticos, para explorar innovaciones que podrían impulsar una industria de algas marinas.
El cultivo de algas también puede tener otros beneficios, como limpiar la contaminación agrícola. La escorrentía de fertilizantes de la agricultura industrial vierte nitrógeno y fósforo en los océanos. Un artículo de 2017 en Nature Scientific Reports dijo que la industria de algas marinas de China ya elimina 75 000 toneladas de nitrógeno y 9500 toneladas de fósforo de las aguas costeras cada año, y que solo un 150 % más de cultivo de algas marinas podría eliminar todo el fósforo que fluye hacia las aguas costeras chinas, aunque mucho más. se necesitaría más para lidiar con el exceso de nitrógeno.
Para capturar estos beneficios, necesitaremos un sistema bien diseñado, pero en este momento la industria no está regulada en su mayoría. ¿Por qué las algas necesitan ser reguladas? Por un lado, para evitar la propagación de especies o enfermedades invasoras. Por ejemplo, una enfermedad bacteriana llamada hielo-hielo infecta a un alga roja llamada Kappaphycus , convirtiendo sus ramas en espantosos carámbanos blancos. La enfermedad causó pérdidas millonarias en cultivos en Filipinas y luego se propagó a granjas en Tanzania y Mozambique.
Otro desafío es cómo hacer que el cultivo de algas marinas sea una parte explícita de la política climática. La definición de un sumidero de carbono según la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático se escribió para los árboles. No se ajusta del todo al perfil de las algas marinas: el carbono que extraen se descompone fácilmente y se libera nuevamente. Por supuesto, hay ideas sobre cómo secuestrar la biomasa, hundirla en las profundidades del mar o en cañones submarinos. Pero la política actual de la ONU significa que las algas marinas se cultivarán principalmente para alimentos, biocombustibles y otros productos, en lugar de tener expresamente en mente el secuestro de carbono.
Otro obstáculo más para el uso de algas marinas para la eliminación de carbono es el propio cambio climático, que ya está diezmando los bosques naturales de algas marinas, por ejemplo. Un informe científico describe los páramos de erizos que se están asentando donde solía haber un bosque de algas marinas; estas especies de aguas cálidas arrasan con todo lo que encuentran a su paso. Aparentemente, son casi inmunes al hambre y algunas especies viven más de cinco décadas. Cuando están estresados por el hambre, sus mandíbulas y dientes se agrandan y forman frentes que marchan por el fondo del mar en busca de alimento. Son solo un ejemplo de cómo el cambio climático hace que todos los tipos de agricultura sean más complicados.
Poner freno a los glaciares
Además de alterar los ecosistemas, el calentamiento de los océanos, por supuesto, elevará el nivel del mar. Ya son de 13 a 20 centímetros (5 a 8 pulgadas) más altos que en 1900. En el siglo XX, la mayor parte de este aumento provino de la expansión de las aguas oceánicas a medida que se calentaban, pero ahora los efectos del derretimiento de los glaciares y las capas de hielo han superado con creces expansión térmica. Se prevé que el aumento producido por el derretimiento de los glaciares sea asombroso, del orden de metros por siglo.
Pero, ¿y si pudiéramos diseñar glaciares específicos para evitar que se derritan? John Moore, un glaciólogo y líder del programa de investigación de geoingeniería de China, ha estado investigando esto recientemente, y escribió un comentario con colegas en Nature que describe algunas formas de hacerlo.
Un ejemplo involucra a dos científicos de glaciares antárticos que tienen un ojo nervioso: Pine Island y Thwaites. El agua tibia del océano entra por debajo de ellos. La sabiduría convencional dice que esto es imparable e irreversible, debido a la pendiente y la geometría del lecho rocoso. Pero Moore sugiere que la construcción de islas artificiales frente a los glaciares podría reforzarlos, sujetando el hielo y reteniéndolo como lo hacen las rocas naturales y las islas.
Otra técnica sería extraer agua de debajo de los glaciares para evitar que se deslicen hacia el océano. Los glaciares se asientan sobre corrientes subglaciales, o finas capas de agua, pero el secado de estas corrientes podría retrasar su deslizamiento hacia el mar.
Moore dice que ve esto como una forma muy democrática e igualitaria de lidiar con el aumento del nivel del mar: en lugar de tratar de construir muros alrededor de toda la costa del mundo, lo que en realidad significa que los países ricos lo harán más que los países pobres, por supuesto. se puede abordar el problema en la fuente, donde se tiene algo en la escala de cien kilómetros con los que lidiar en lugar de decenas de miles de kilómetros de costa con los que lidiar. La experiencia en ingeniería existe, dice: mire cosas como la construcción del Canal de Suez o la construcción del nuevo aeropuerto de Hong Kong.
Cuando hablamos de esto con los glaciólogos, al principio hay mucho horror, agrega Moore. Claramente vas a tener que poner a algunas personas [en la Antártida] con muchas cosas. Eso definitivamente afectará el medio ambiente y la ecología. Pero si comparas el daño debido al colapso de la capa de hielo, eso es un poco empequeñecido.
Viviendo en las ruinas
Las ideas de Moore pueden ser solo un experimento mental por ahora, pero necesitamos más experimentos mentales. Tener en cuenta la geoingeniería en todas sus formas significa aceptar la pérdida: explorar lo que significa vivir en las ruinas, en palabras de la antropóloga Anna Tsing. La geoingeniería es un shock para la mente de las personas que actualmente no se sienten como si estuvieran viviendo en las ruinas, que aún no han aceptado las pérdidas que están experimentando. Sin embargo, en Beijing, donde vive Moore, es diferente, particularmente debido a la contaminación del aire. No hay negación, todos pueden ver lo que estamos haciendo, dice. Hemos hecho este lío; deberíamos aclararlo. No puedes confiar en la naturaleza para hacerlo.