Secuestro de carbón
Los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera han aumentado desde los niveles preindustriales de 280 partes por millón a los niveles actuales de 375 partes por millón. El aumento en los niveles de dióxido de carbono se debe principalmente al uso cada vez mayor de los combustibles fósiles para obtener energía. Los niveles de CO 2 continúan aumentando en la atmósfera, ya que hay un aumento en el uso de la energía en muchas ocasiones. Ha habido una creciente evidencia de interrupciones en el ciclo global del carbono y esto contribuyó al calentamiento global. Los cambios observados en la temperatura, la precipitación, la cubierta de nieve, el nivel del mar y las condiciones climáticas extremas confirman que el calentamiento global es una realidad.
Este calentamiento atmosférico ha sido mejor explicado por el efecto invernadero. Este es un fenómeno por el cual el dióxido de carbono, el vapor de agua, el metano atmosférico, el óxido nitroso, el ozono y los aerosoles atrapan más calor del sol, lo que hace que la tierra se caliente. El dióxido de carbono representa el 60% del efecto invernadero total.
Arrhenius (1859-1927) fue el primero en introducir este fenómeno como "teoría de la casa caliente", que más tarde se conoció como "teoría del invernadero" para modelar cuantitativamente el efecto de los cambios en la concentración del dióxido de carbono atmosférico en el clima. A medida que el calentamiento global ha progresado, los sumideros de carbono terrestre esencial, como los bosques y los suelos, se han erosionado, degradado y agotado constantemente, lo que ha reducido el contenido orgánico del suelo, ha disminuido la fertilidad del suelo y se han producido importantes recortes en la productividad.
Existe una creciente evidencia mundial que muestra que las tendencias climáticas y atmosféricas recientes ya están afectando la fisiología, distribución y fenología de las especies. La extensión de los límites del rango geográfico de las especies progresa hacia los polos o hacia elevaciones más altas. La extinción de las poblaciones locales a lo largo de los límites del rango en latitudes más bajas o elevaciones más bajas está progresando.
La creciente invasión de especies oportunistas, de malezas y / o competitivamente móviles es evidente. Se está produciendo un desacoplamiento progresivo —de la interacción de especies, por ejemplo, entre plantas y polinizadores debido a una fenología no coincidente—.
El cambio climático, si no se mitiga, creará grandes desafíos. Pandey (2004) describió algunos desafíos. En el caso de los niños, los cambios ambientales conducen a enfermedades respiratorias, quemaduras solares, melanoma e inmunosupresión; El cambio climático puede causar directamente un golpe de calor, ahogamiento, enfermedades gastrointestinales y mal desarrollo psicosocial; y las alteraciones ecológicas provocadas por el cambio climático pueden aumentar las tasas de malnutrición, alergias y exposición a micotoxinas, enfermedades transmitidas por vectores como la malaria, el dengue, la encefalitis y las enfermedades infecciosas emergentes.
En el caso de la población joven, los cambios ambientales crean riesgos para la salud que los hacen improductivos y agravan la pobreza. Además, el cambio climático en el contexto de las realidades políticas e industriales globales provoca el aumento del nivel del mar y las inundaciones costeras, interrumpe los monzones y las precipitaciones, y extiende el período de sequía.
El Protocolo de Kyoto de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático, en 1997, se dio cuenta de que era un problema catastrófico y abogó por el secuestro de carbono para controlar los niveles de gases de efecto invernadero en la atmósfera. Esto muestra que se requieren grandes cambios en la forma en que producimos y usamos la energía para controlar las emisiones de carbono.
Las formas importantes de administrar el carbono son usar la energía de manera más eficiente para reducir la necesidad de una fuente importante de energía y carbono y aumentar el uso de combustibles y tecnologías con bajo contenido de carbono y sin carbono, como la energía nuclear o fuentes renovables como la energía solar, eólica y de biomasa. Después de la emisión de carbono a la atmósfera, el proceso de secuestro de carbono es un método importante para controlar los niveles de carbono en la atmósfera.
El secuestro de carbono es el proceso de capturar las emisiones de dióxido de carbono y almacenarlas en formaciones geológicas subterráneas, reservorios de petróleo y gas, vetas de carbón inestables y reservorios salinos profundos), biosfera terrestre (en bosques, cultivos y tierras agrícolas, y en humedales), o en el fondo los océanos para que la acumulación de dióxido de carbono en la atmósfera se reduzca o disminuya.
Este proceso cubre todo el 'ciclo de vida' de la captura, separación, transporte y almacenamiento o reutilización, así como la capacidad de medir y monitorear la cantidad de dióxido de carbono almacenado. Esto se logra manteniendo o mejorando el proceso natural o desarrollando nuevas técnicas para eliminar el carbono.
Una investigación sobre geociencias relacionadas con la comprensión de la geofísica y la geoquímica de reservorios potenciales adecuados para el secuestro subsuperficial de dióxido de carbono es una opción para secuestrar carbono en depósitos geológicos subterráneos. Las formas de identificación para mejorar el secuestro de carbono de la biosfera terrestre mediante la eliminación del dióxido de carbono de la atmósfera por la vegetación y el almacenamiento en biomasa y suelos son inevitables para mejorar el ciclo terrestre natural.
El secuestro de carbono en los océanos es otra consideración importante para mejorar la captación oceánica neta de la atmósfera mediante la fertilización de fitoplancton con nutrientes, e inyectar dióxido de carbono a profundidades del océano superiores a mil metros.
El último concepto para la gestión del carbono es la secuenciación de los genomas de microbios que producen combustibles como el metano y el hidrógeno o ayudan en el secuestro de carbono, para permitir una evaluación de su uso potencial para producir combustibles a partir de combustibles fósiles o biomasa o productos de desecho.
El secuestro de carbono terrestre es un enfoque importante para reducir los gases de efecto invernadero. Los bosques, árboles y otra vegetación sirven como sumideros terrestres de carbono para absorber las emisiones de dióxido de carbono y mitigar el cambio climático. La biomasa total sobre el suelo en los bosques del mundo es de 421 × 10 9 toneladas distribuidas en 3, 869 millones de hectáreas.
De esto, 3, 682 × 10 6 hectáreas o 95% es bosque natural y 187 × 10 6 hectáreas o 5% es área de plantación. Los bosques contienen 100 m 3 ha -1 (metro cúbico por hectárea) de volumen de madera y 100 t ha -1 (tonelada por hectárea) de biomasa de madera. Almacenan 1.200 GtC en vegetación y suelo a nivel mundial. El carbono en los bosques constituye el 54% de las 2, 200 Gt de la reserva total de carbono en los ecosistemas terrestres.
Secuestran de 1 a 3 GtC anualmente mediante el efecto combinado de reforestación, regeneración y mayor crecimiento de los bosques existentes, compensando las emisiones globales de dióxido de carbono provenientes de la deforestación. En la India, la cantidad de carbono almacenado en los suelos es de 23, 4 a 27, 1 Gt o del 1, 6 al 1, 8% del carbono almacenado en los suelos del mundo. La biomasa total de bosques sobre el suelo y bajo el suelo estimada es de 6, 865.1 y 1, 818.7 millones de toneladas, contribuyendo 79 y 21% a la biomasa total, respectivamente.
La eliminación directa del dióxido de carbono de la atmósfera se lleva a cabo a través del cambio de uso de la tierra, la forestación, la reforestación, la fertilización de los océanos y las prácticas agrícolas para mejorar el carbono del suelo. Los combustibles fósiles fueron a la vez biomasa y continúan almacenando el carbono hasta que se queman. Los árboles y las plantas absorben el dióxido de carbono, liberan el oxígeno y almacenan el carbono.
Los bosques u otros sistemas naturales tienen la capacidad de "hundirse" o almacenar carbono y evitar que se acumulen en la atmósfera como dióxido de carbono. Los niveles elevados de dióxido de carbono mejoran las tasas de crecimiento y aumentan la cantidad de nitrógeno fijado simbióticamente en las plantas leguminosas como las especies de Acacia, lo que brinda la oportunidad de planificar una combinación de especies que maximice el crecimiento de las plantaciones multifuncionales.
Los árboles en suelos pobres dan una mejor respuesta a los niveles elevados de dióxido de carbono y sería una estrategia útil recurrir a los esfuerzos de restauración a gran escala en bosques degradados y terrenos baldíos como una opción de mitigación del cambio climático a corto plazo. Se sugieren sistemas silvícolas para bosques multifuncionales que pueden cumplir funciones ecológicas, económicas y sociales para mejorar el secuestro de carbono y para el continuo del paisaje.
El ecosistema forestal tiene el potencial de capturar y retener grandes volúmenes de carbono durante largos períodos, ya que los árboles absorben el carbono a través del proceso de fotosíntesis. Un bosque joven, cuando crece rápidamente, puede secuestrar volúmenes relativamente grandes de carbono adicional aproximadamente proporcional al crecimiento del bosque en biomasa. Un bosque maduro actúa como un reservorio, conservando grandes volúmenes de carbono, incluso si no está experimentando un crecimiento neto y, por lo tanto, la gestión forestal tiene una influencia en el secuestro de carbono.
La reducción de la deforestación, la expansión de la cubierta forestal, la expansión de la biomasa forestal por unidad de área y la expansión del inventario de productos de madera de larga duración son algunas de las actividades para convencer a la comunidad mundial de que se den cuenta del potencial de secuestro de carbono de los ecosistemas forestales.
Los suelos proporcionan un depósito importante para el carbono orgánico, almacenando el doble que la atmósfera y el triple que las plantas. La aplicación de grandes cantidades de biomasa al suelo y la mejora de las eficiencias de uso de agua y nutrientes aumentan la concentración de carbono orgánico del suelo. Las prácticas agrícolas, como el cultivo de mantillo, la labranza de conservación, el uso de compost y estiércol de granja, la rotación de cultivos, los sistemas agroforestales y la aplicación de bio-sólidos tienen un papel importante en la adición de biomasa al suelo.
El grado de perturbación del suelo a través de operaciones de labranza tiene un impacto adverso en la agregación del suelo, exacerba la descomposición de los residuos y reduce la retención final de carbono en el suelo. La agricultura sin labranza es una opción viable que permite a los agricultores cultivar económicamente, a la vez que reduce la erosión y mejora tanto la cantidad como la calidad del material orgánico del suelo.
Las cenizas volantes, el residuo de la quema de carbón de baja ley en las plantas generadoras y el lodo de las aguas residuales se producen en cantidades enormes en la mayoría de los países. Estos dos materiales de desecho se depositan en gran parte sin tratar directamente en los sistemas de agua; esto resulta en la sedimentación, inundación y contaminación de las fuentes de agua.
Los costos ambientales, económicos y sociales asociados con la eliminación de desechos son considerables y estos costos continuarían aumentando a medida que la población y las actividades industriales crezcan. El uso de mezclas de desechos es un enfoque importante para mejorar la fertilidad y la estructura del suelo y aumentar la supervivencia y las tasas de crecimiento de las especies de plantas, especialmente las perennes leñosas y las gramíneas. Como los desechos se generan continuamente, este es un remedio potencial para tratar la enfermedad del suelo.
Mitra et al (2005) explicaron el papel de los humedales en el ciclo global del carbono. Los humedales pueden afectar el ciclo del carbono atmosférico de cuatro maneras diferentes. Primero, muchos humedales, especialmente las tierras de turba boreal y tropical son depósitos de carbono altamente lábiles; pueden liberar carbono si se reducen los niveles de agua o si las prácticas de manejo de la tierra provocan la oxidación de los suelos.
El aumento de las temperaturas podría derretir los suelos de permafrost y emitir hidratos de metano atrapados por estos humedales. En segundo lugar, muchos humedales pueden continuar secuestrando carbono de la atmósfera a través de la fotosíntesis de las plantas de los humedales y la posterior acumulación de carbono en el suelo. En tercer lugar, los humedales están intrincadamente involucrados en las vías de transporte de carbono horizontal entre diferentes ecosistemas.
Son propensos a atrapar sedimentos ricos en carbono de las fuentes de las cuencas, pero también pueden liberar carbono disuelto a través del flujo de agua en los ecosistemas adyacentes. Estas vías horizontales pueden afectar tanto las tasas de secuestro como las de emisión de carbono. En cuarto lugar, los suelos de los humedales producen metano, que se emite regularmente a la atmósfera incluso en ausencia del cambio climático.
Emiten más del 10% de la fuerza de fuente global de metano como resultado de las condiciones anóxicas que ocurren en sus suelos inundados y sus altas tasas de producción primaria. El drenaje de los humedales durante la conversión a la agricultura o la silvicultura reduce las emisiones de metano a cero e incluso consume pequeñas cantidades de metano de la atmósfera.
Es probable que el cambio climático afecte la capacidad de los humedales para emitir metano y secuestrar carbono. El aumento del dióxido de carbono en la atmósfera resultará en una mayor productividad primaria en la mayoría de los humedales, si no en todos. La fertilización con dióxido de carbono de la atmósfera podría mejorar la reserva permanente de carbono en otros ecosistemas.
Los campos de arroz de humedales producen más que el metano bajo una mayor exposición al dióxido de carbono. El aumento de las temperaturas puede provocar un aumento de la evapo-transpiración y, por lo tanto, puede disminuir los niveles de agua subterránea y superficial en muchos humedales. Por lo tanto, la mejora de las reservas de carbono en los humedales en el contexto del cambio climático es consistente con la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero de los humedales y la restauración de sus reservas de carbono. La protección de los humedales es una forma práctica de retener las reservas de carbono existentes y evitar así la emisión de dióxido de carbono y gases de efecto invernadero.
En India, el Ministerio de Medio Ambiente y Bosques realizó un inventario de los humedales en 1990, y este estudio muestra que alrededor de 4, 1 millones de hectáreas están cubiertas por humedales de diferentes categorías. Además, los manglares y los humedales costeros ocupan un área de aproximadamente 6, 740 km.
Teniendo en cuenta la importancia de los humedales en el ciclo mundial del carbono y otros usos, el gobierno publicó una Notificación de Zona de Regulación Costera en 1991 que prohíbe las actividades de desarrollo y la eliminación de desechos en los manglares y arrecifes de coral. Se han identificado quince áreas de manglares para la conservación intensiva.
El secuestro de carbono es una estrategia de ganar-ganar para la agricultura y el medio ambiente. Ayuda a mitigar el cambio climático global al almacenar dióxido de carbono en los suelos. Las medidas de restauración del suelo aumentan la producción de biomasa. El secuestro mejora la calidad del suelo y la producción agrícola. Las prácticas de conservación que secuestran carbono mejoran simultáneamente la calidad del agua al ayudar a reducir la escorrentía o la contaminación de fuentes no puntuales.
Seneviratne (2002) tomó otra dimensión al secuestro de carbono y propuso algunas actividades importantes para el secuestro de carbono. El PNUD predijo que el calentamiento global reduciría la producción de cereales y esto, a su vez, daría lugar a una mayor conversión de los ecosistemas naturales en agroecosistemas. En efecto, se daría prioridad a la siembra de cultivos alimenticios en lugar de plantar árboles.
Con la expansión agrícola, el sumidero de carbono provocado por acciones deliberadas no contribuiría lo suficiente al secuestro de carbono. Por lo tanto, la inoculación de la fauna del suelo es una opción viable para aumentar la resistencia del sumidero de carbono en los suelos agrícolas, así como en los árboles de los bosques para una mayor productividad. La aplicación foliar de nutrientes al dosel del bosque utilizando aviones es otra opción para mejorar el sumidero de carbono porque tiene varias ventajas.
Es importante para la aplicación eficiente de nutrientes aumentar la eficiencia del uso de nutrientes por parte de las plantas, evitando las limitaciones de nutrientes. Ayuda a conservar las reservas de carbono del suelo al disminuir la descomposición microbiana sobre la aplicación directa de nutrientes a los suelos. Previene las interrupciones causadas por el recambio de basura para plantar el secuestro de carbono.
Sahrawat (2003) explicó la importancia del carbono inorgánico en el secuestro de carbono en suelos de regiones secas. Los suelos en las regiones más secas de los trópicos contienen bajas reservas de materia orgánica y nutrientes para las plantas. La reserva de carbono en el suelo, compuesta de carbono orgánico e inorgánico, es fundamental para que el suelo realice sus funciones de productividad y ambientales, y desempeña un papel importante en el ciclo global del carbono.
El carbonato de calcio es un mineral común en los suelos de las regiones secas del mundo y desempeña un papel dominante en la modificación de las propiedades físicas, químicas y biológicas y el comportamiento de los nutrientes de las plantas en el suelo. Las regiones áridas y semiáridas cubren más del 50% del área geográfica total de la India. Los suelos de estas regiones son de naturaleza calcárea y contienen de 2 a 5 veces más carbono inorgánico del suelo que el carbono orgánico del suelo en la capa superior del suelo de 1 m.
La reserva de carbono inorgánico del suelo consiste en carbonatos inorgánicos primarios o carbonatos inorgánicos litogénicos y carbonatos inorgánicos secundarios o carbonatos inorgánicos pedogénicos. Los carbonatos secundarios se forman a través de la disolución de carbonatos primarios y la re-precipitación de productos de intemperismo. La reacción del dióxido de carbono a la atmósfera con agua, calcio y magnesio en los estratos superiores del suelo, la lixiviación en el subsuelo y la posterior precipitación precipitan la formación de carbonatos secundarios y el secuestro del dióxido de carbono atmosférico.
El carbono inorgánico pedogénico formado a partir de material no carbonatado es un sumidero de carbono y conduce al secuestro de carbono, mientras que el formado a partir de material calcáreo puede no estar involucrado en el secuestro de carbono en el suelo. Esto sugiere que la disolución de los carbonatos y la lixiviación en el perfil del suelo puede llevar al secuestro de carbono. La lixiviación de bicarbonatos en el agua subterránea es un mecanismo importante del secuestro de carbono inorgánico del suelo.
La mayor productividad primaria de la vegetación y la adopción de medidas de control de la salinidad que involucran el uso de yeso y enmiendas orgánicas pueden conducir a la lixiviación de bicarbonato de calcio en el perfil bajo riego; daría como resultado el secuestro de carbono y la mejora de los suelos afectados por la sal.
El secuestro de carbono inorgánico del suelo tiene implicaciones cuando las aguas subterráneas no saturadas con bicarbonato de calcio se utilizan para el riego. La aridez en el clima se considera responsable de la formación de bicarbonato de calcio pedogénico y este es un proceso inverso a la mejora en el carbono orgánico del suelo.
El aumento en el secuestro de carbono a través del carbono orgánico en el suelo, la mejora en el suelo induciría la disolución del carbonato de calcio nativo y su lixiviación resultará en el secuestro de carbono inorgánico del suelo. Es necesario comprender el papel del secuestro de carbono inorgánico del suelo en el secuestro de carbono para mejorar el stock de carbono en los suelos calcáreos empobrecidos y degradados en las regiones áridas y semiáridas y mitigar el efecto invernadero.
Se sugiere que el mundo en desarrollo sea responsable de la mayoría de la reciente deforestación y de las emisiones de dióxido de carbono inducidas por incendios forestales. Esto es cierto a nivel local, pero si se compara holísticamente con las emisiones debidas al cambio de uso de la tierra actual e histórico y la emisión de combustibles fósiles en latitudes templadas, la emisión en el mundo en desarrollo es muy pequeña.
La mayor parte de la modificación humana del paisaje durante los últimos siglos ha ocurrido en las latitudes templadas, convirtiendo los bosques y los pastizales en tierras de cultivo y pastos altamente productivos que emiten gran cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera. Estudios recientes indican que la situación de la cubierta forestal en latitudes tropicales no es mala.
India es más vulnerable a los impactos del cambio climático que sus contrapartes desarrolladas, ya que carece de los recursos para adaptarse a los cambios consiguientes. Además, la salud humana y los sistemas socioeconómicos son más vulnerables en el contexto de los limitados recursos de tierras del país. El secuestro de carbono es la opción más vibrante y viable para revertir el estado actual de los diferentes recursos de tierras y ecosistemas.
India se está moviendo con políticas y programas para alcanzar el objetivo de la política forestal nacional de 33% de cobertura forestal / arbórea al tener un área total de 109 millones de hectáreas bajo la cubierta forestal, de un área geográfica total de 328 millones de hectáreas del país. La cobertura forestal existente en la India es actualmente de 67.83 millones de hectáreas y, además, ya existen 16 millones de hectáreas de cobertura forestal fuera de los bosques.
En conjunto, la superficie total cubierta de bosques / árboles es actualmente de 79.73 millones de hectáreas. Un área adicional de 29.27 millones de hectáreas se colocará bajo la cubierta arbórea para lograr un 33% de cobertura verde. Además, alrededor de 31 millones de hectáreas de 63.73 millones de hectáreas necesitarían restauración para mejorar la productividad de los bosques degradados y se pueden establecer 29 millones de hectáreas de cobertura arbórea a través de plantaciones en terrenos no forestales y agroecosistemas.
Un total de 60 millones de hectáreas de tierra en la India se propone ser reforestado / reforestado en tiempos futuros. Se espera que estas actividades secuestren carbono adicional entre 83.2 millones de toneladas de carbono y 202. 67 millones de toneladas de carbono por año y seguramente sean vitales para la mitigación del cambio climático para mantener las concentraciones normales de gases atmosféricos.
