La humanidad tiene un largo historial de hacer grandes cambios con poca previsión. Desde combustibles fósiles hasta IA, desde plásticos hasta pesticidas, nos encanta innovar para solucionar nuestros problemas, solo para descubrir que hemos creado otros diferentes. Por lo tanto, puede ser refrescante escuchar casos en los que hemos dado un paso atrás para deliberar antes de comprometernos con una nueva idea drástica, como la eliminación de dióxido de carbono.

Dado que las emisiones de carbono continúan aumentando, muchos científicos, ambientalistas y legisladores han abogado por tomar medidas para eliminar directamente el carbono de la atmósfera. Argumentan que estos enfoques de geoingeniería son necesarios para evitar cambios catastróficos en nuestra tierra, aire y mar.

Los investigadores de la UC Santa Bárbara están evaluando los efectos de una de esas propuestas que implica aumentar la alcalinidad del océano para impulsar la captura de carbono. El objetivo es acelerar los procesos geológicos que eliminan el carbono de la atmósfera, que son muy potentes, pero muy lentos. El equipo investigó cómo afectaría esto a dos de los grupos de plancton más numerosos e importantes del océano en la parte inferior de la cadena alimentaria. Sus hallazgos, publicados en Science Advances, sugieren que al plancton le iría bien con el tratamiento, un resultado positivo que fomenta más investigaciones sobre esta prometedora propuesta.

« A medida que agregamos CO2 a la atmósfera, estamos acidificando el océano », dijo el autor principal James Gately, estudiante de doctorado en UC Santa Barbara. « Agregar alcalinidad es esencialmente como agregar un antiácido al océano ». Los compuestos alcalinos o básicos alteran la química del agua de mar, convirtiendo el CO2 en otros compuestos de carbono, como iones de carbonato y bicarbonato. Esto permite que el océano absorba más dióxido de carbono mientras reduce la acidez del agua.

De hecho, este mecanismo forma la base del ciclo geológico del carbono, que recicla el carbono entre la tierra, la atmósfera y el océano durante largos períodos de tiempo. « Este proceso suele tardar entre decenas y cientos de miles de años en producirse », dijo Gately. « Nuestro objetivo es acelerar este proceso ».

La pregunta principal para Gately y sus colegas es ¿cómo responderá la vida marina a la mejora de la alcalinidad del océano a gran escala? Para llegar a la respuesta, observaron cómo este tratamiento afectó a dos grupos clave de plancton : diatomeas y cocolitóforos.

Ambos grupos son importantes productores primarios, ya que convierten la luz solar en alimento y sirven como base de la cadena alimentaria del océano. « Desempeñan un papel importante en la bomba biológica de carbono, que es esencialmente la forma en que los océanos bloquean el dióxido de carbono de la atmósfera durante millones de años », dijo la profesora Débora Iglesias-Rodríguez, asesora de Gately en el Departamento de Ecología, Evolución y Biología Marina. Este plancton también construye exoesqueletos, lo que significa que mueve cantidades masivas de calcio, sílice y carbonato alrededor de la biosfera.

Las floraciones anuales de fitoplancton (p. ej. cocolitóforos y diatomeas) alimentan a los peces pequeños y así sucesivamente a lo largo de la cadena alimentaria. Después de las floraciones, las células muertas caen al fondo marino, creando un sedimento rico en carbonato o sílice. Con el tiempo, este sedimento secuestra carbono de la atmósfera que los organismos habían absorbido a través de la fotosíntesis. Eventualmente, el sedimento del fondo marino puede convertirse en pedernal y piedra caliza. Si la mejora de la alcalinidad del océano afecta a cualquiera de estos plancton, los resultados podrían ser nefastos.

El equipo agregó nutrientes y alcalinidad al agua que recolectaron del Canal de Santa Bárbara. Por lo general, minerales como el olivino y varios carbonatos proporcionan la alcalinidad a lo largo del tiempo geológico, pero Gately y sus coautores imitaron este proceso con otros compuestos que se disuelven y reaccionan más rápidamente. Luego filtraron el agua para esterilizarla antes de burbujear en el aire con 420 partes por millón de dióxido de carbono, aproximadamente el equivalente a las concentraciones de CO2 en la atmósfera moderna. Después de unos días, el equipo agregó diatomeas y cocolitóforos que habían cultivado en el laboratorio.

La alcalinidad del océano moderno es de alrededor de 2300 a 2400 micromoles por kilogramo de agua. Los científicos realizaron una prueba a 3000 µmol/kg, simulando la adición de alcalinidad a largo plazo y otra a 5000 µmol/kg para simular posibles puntos críticos, como un sitio de tratamiento.

Los autores midieron una serie de cambios en la fisiología y bioquímica de los plancton, así como en la química del agua de mar. Tenían especial curiosidad por saber si los cocolitóforos aumentarían su calcificación, ya que el tratamiento aumentaría la abundancia de iones de calcio en el agua. Irónicamente, la creación de carbonato de calcio en realidad produce CO2, a pesar de que el compuesto contiene carbono y oxígeno. En escalas de tiempo largas, los efectos de secuestro ganan, convirtiendo a los cocolitóforos en uno de los sumideros de carbono más grandes de la Tierra.

En total, el plancton tuvo una respuesta neutral a los tratamientos de alcalinidad y la calcificación no cambió significativamente. La eficiencia fotosintética de las células disminuyó ligeramente, pero aún estaba dentro de los niveles saludables para ambos tratamientos. Los autores sospechan que la disminución puede deberse a una menor disponibilidad de micronutrientes, como el hierro.

De hecho, el equipo observó que los iones disueltos se convertían en compuestos sólidos o se precipitaban a alcalinidades más altas. Este proceso puede eliminar los nutrientes y la alcalinidad de la solución, lo que podría afectar la vida marina y disminuir la eficacia de la mejora de la alcalinidad del océano. El equipo ya está investigando el proceso en nuevos experimentos.

« En total, cuando aumentamos la alcalinidad del agua, la fisiología de estos organismos no cambió », dijo Iglesias-Rodríguez. Si bien los resultados son alentadores, los autores advierten contra la extrapolación a la escala del ecosistema, porque las respuestas pueden variar según la especie. « El fitoplancton es un buen comienzo, pero también debemos probarlo en otros organismos y ecosistemas ».

El grupo ya ha comenzado a realizar experimentos de mejora de la alcalinidad en comunidades enteras de plancton bajo concentraciones naturales de nutrientes. Medirán la respuesta de las especies individuales, así como de la comunidad en su conjunto. Eventualmente, el equipo planea sacar la investigación del laboratorio y llevarla al campo. « Es muy emocionante, pero debemos operar con precaución », dijo Iglesias-Rodríguez.

Como muchas propuestas de geoingeniería, la mejora de la alcalinidad del océano es un tema controvertido. « No estamos diciendo que sea una buena idea », dijo Gately, « estamos tratando de determinar si lo es o no ».

El problema es que es demasiado tarde para confiar simplemente en la reducción de nuestras emisiones si queremos mantener el calentamiento por debajo de los 2 grados centígrados. Expandir la eliminación de carbono a la escala de gigatones requerirá varios enfoques; la mejora de la alcalinidad del océano es simplemente uno de ellos. « Ninguna de estas tecnologías es una bala de plata para el cambio climático », dijo Gately, pero el océano secuestra más de un orden de magnitud de carbono que la tierra y la atmósfera combinadas, lo que hace que los enfoques centrados en el océano sean atractivos.

Dicho esto, la geoingeniería por sí sola no puede resolver el problema a menos que la sociedad reduzca las emisiones de gases de efecto invernadero. « Si estamos en un bote con un agujero, podemos usar un balde para tratar de sacar el agua », agregó Gately. « Pero si no tapamos el agujero, nos vamos a hundir ».