El ciclo del carbono en el ecosistema, las plantas y la huella de carbono

14 Noviembre 2017

El contenido de este artículo fue elaborado por  es.khanacademy.org y Ministerio del Medio Ambiente de Chile  y fue revisado y reeditado por Portalfruticola.com

Puntos más importantes

  • El carbono es un elemento esencial en los cuerpos de los seres vivos. También es económicamente importante para los humanos modernos, en la forma de combustibles fósiles.
  • El dióxido de carbono —— de la atmósfera es absorbido por los organismos fotosintéticos que lo usan para producir moléculas orgánicas, las cuales viajan a través de las cadenas alimenticias. Al final, los átomos de carbono son liberados como 2, durante la respiración.
  • Los procesos geológicos lentos, entre los que están la formación de rocas sedimentarias y combustibles fósiles, contribuyen al ciclo del carbono a lo largo de escalas prolongadas de tiempo.
  • Algunas actividades humanas, como la quema de combustibles fósiles y la deforestación, aumentan el atmosférico y afectan el clima y los océanos de la tierra.

El carbono: elemento constitutivo y fuente de energía

Alrededor del 18% de tu cuerpo, en masa, está compuesto por átomos de carbono, ¡y esos átomos son fundamentales para tu existencia! Sin el carbono, no tendrías las membranas plasmáticas de tus células, ni las moléculas de azúcar que usas como combustible, ni siquiera el N que porta las instrucciones para construir y poner en funcionamiento tu cuerpo.
El carbono es parte de nuestros cuerpos, pero también es parte de nuestras industrias modernas. Los compuestos de carbono de plantas y algas que existieron hace mucho tiempo forman los combustibles fósiles, como el carbón y el gas natural, que usamos actualmente como fuentes de energía. Cuando estos combustibles fósiles se queman, se libera dióxido de carbono —— en el aire, lo que resulta en niveles cada vez mayores de atmosférico. Este aumento en los niveles de afecta al clima de la tierra y es una preocupación ambiental importante en todo el mundo.
Echemos un vistazo al ciclo del carbono y veamos cómo el atmosférico y el uso que los organismos vivos hacen del carbono encajan en este ciclo.
 

El ciclo del carbono

El ciclo del carbono se estudia con más facilidad como dos ciclos más pequeños interconectados:
  • Uno que comprende el intercambio rápido de carbono entre los organismos vivos
  • Y otro que se encarga del ciclo del carbono a través de los procesos geológicos a largo plazo
Aunque los veremos de manera separada, es importante tomar en cuenta que estos ciclos están enlazados entre sí. Por ejemplo, las reservas de atmosférico y oceánico que son utilizadas por los organismos vivos son las mismas que los procesos geológicos reciclan.
Como una breve descripción, el carbono existe en el aire mayoritariamente como dióxido de carbono —— gaseoso, el cual se disuelve en el agua y reacciona con las moléculas de ésta para producir bicarbonato: 
 
La fotosíntesis que llevan a cabo las plantas terrestres, las bacterias y las algas, convierte el dióxido de carbono o el bicarbonato en moléculas orgánicas. Las moléculas orgánicas producidas por los organismos fotosintetizadores pasan a través de las cadenas alimenticias, y la respiración celular convierte nuevamente el carbono orgánico en dióxido de carbono gaseoso.
 
 

El almacenamiento de carbono orgánico a largo plazo ocurre cuando la materia que proviene de los organismos vivos es enterrada profundamente bajo la tierra o cuando se hunde hasta el fondo del océano y forma rocas sedimentarias. La actividad volcánica y, en tiempos más recientes, la quema de combustibles fósiles devuelven este carbono orgánico al ciclo. Aunque la formación de combustibles fósiles sucede en una escala de tiempo geológico lento, la liberación que hacen los humanos del carbono que contienen, en forma de  sucede en una escala de tiempo extremadamente rápida.

El ciclo biológico del carbono

El carbono entra en todas las redes tróficas, tanto terrestres como acuáticas, a través de los autótrofos, organismos que producen su propio alimento. Casi todos estos autótrofos son fotosintetizadores, como las plantas o las algas.
Los autótrofos capturan el dióxido de carbono del aire o los iones de bicarbonato del agua y lo usan para producir compuestos orgánicos como la glucosa. Los heterótrofos, que se alimentan de otros seres, como los humanos, consumen las moléculas orgánicas y así el carbono orgánico pasa a través de las cadenas y redes tróficas.
¿Cómo regresa el carbono a la atmósfera o al océano? Para liberar la energía almacenada en las moléculas que contienen carbono, como los azúcares, los autótrofos y heterótrofos las degradan mediante un proceso llamado respiración celular. En este proceso, el carbono de la molécula se libera en forma de dióxido de carbono. Los descomponedores también liberan compuestos orgánicos y dióxido de carbono cuando degradan organismos muertos y productos de desecho.
 
 
El carbono circula rápidamente a través de esta ruta biológica, especialmente en los ecosistemas acuáticos. En general, se estima que se mueven entre 1,000 y 100,000 millones de toneladas métricas de carbono a través de la ruta biológica cada año. Para que te des una idea, ¡una tonelada métrica es casi el mismo peso que el de un elefante o un coche pequeño!

El impacto humano sobre el ciclo del carbono

La demanda mundial por las limitadas reservas de combustibles fósiles de la Tierra ha aumentado desde el inicio de la revolución industrial. Los combustibles fósiles se consideran como un recurso no renovable porque se agotan mucho más rápido de lo que los procesos geológicos pueden producirlos.
 
Cuando se queman combustibles fósiles, se libera dióxido de carbono —— al aire. El aumento en el uso de los combustibles fósiles ha provocado niveles elevados de  atmosférico. La deforestación, la tala de bosques, también contribuye de manera importante a elevar los niveles de . Los árboles y otras partes de los ecosistemas boscosos secuestran el carbono y buena parte de ese carbono se libera en forma de  al talar el bosque.
Parte del adicional producido por la actividad humana es absorbido por las plantas o el océano, pero estos procesos no contrarrestan completamente el aumento, por lo que los niveles de se elevan cada vez más. Los niveles de suben y bajan cíclicamente de manera natural durante largos periodos de tiempo, pero hoy en día son mucho más altos de lo que han sido en los últimos 400.000 años, como se muestra en la gráfica siguiente:
 
 

¿Por qué es importante si hay mucho en la atmósfera?

El es un gas de efecto invernadero. Cuando se encuentra en la atmósfera, atrapa el calor y evita que irradie hacia el espacio. Basados en gran cantidad de pruebas, los científicos piensan que los niveles elevados de  y otros gases de efecto invernadero provocan cambios pronunciados en el clima de la Tierra. Si no se realizan cambios decisivos en la reducción de emisiones, se pronostica que la temperatura de la Tierra aumentará entre 1 y 5 °C para el año 2100.
 
Del mismo modo, aunque pueda parecer que la absorción que hace el océano del dióxido de carbono excedente es buena para reducir los gases de efecto invernadero, no es en absoluto benéfica para la vida marina. Como vimos anteriormente, el disuelto en el agua de mar puede reaccionar con las moléculas de agua para liberar iones . Así que, mientras más  se disuelve en el agua, más ácida será el agua. Una mayor acidez en el agua reduce las concentraciones de , lo que les dificulta a los organismos marinos formar y mantener sus conchas de . Tanto el aumento de temperatura como el incremento en la acidez del agua pueden perjudicar a la vida marina y ambos procesos se han relacionado con el blanqueamiento del coral.
 
 
El debate acerca de los efectos a futuro del aumento del carbono atmosférico sobre el cambio climático se concentra en los combustibles fósiles. Sin embargo, los científicos deben tomar en cuenta los procesos naturales, como el vulcanismo, el crecimiento vegetal, los niveles de carbono en el suelo y la respiración, en el modelado y la predicción del impacto futuro de dicho incremento.

La huella de carbono

La huella de carbono nace como una medida de cuantificar y generar un indicador del impacto que una actividad o proceso tiene sobre el cambio climático, más allá de los grandes emisores.

La huella de carbono se define como el conjunto de emisiones de gases de efecto invernadero producidas, directa o indirectamente, por personas, organizaciones, productos, eventos o regiones geográficas, en términos de CO2 equivalentes, y sirve como una útil herramienta de gestión para conocer las conductas o acciones que están contribuyendo a aumentar nuestras emisiones, cómo podemos mejorarlas y realizar un uso más eficiente de los recursos.

 

Enfoques para cuantificar la huella de carbono

La huella de carbono puede ser abordada dependiendo del enfoque o alcance específico. Para cada uno de estos enfoques existen diferentes protocolos o metodologías reconocidas internacionalmente. Los enfoques son básicamente los siguientes:

  1. Enfoque corporativo

Evalúa la huella de carbono de una organización durante un periodo de tiempo establecido, normalmente un año calendario. Para su apropiada gestión, la huella de carbono corporativa agrupa las emisiones de gases de efecto invernadero en 3 alcances:

  • Emisiones directas (Alcance 1): son aquellas emisiones de gases de efecto invernadero que provienen de fuentes que son propiedad o son controladas por la empresa, como por ejemplo, consumo de combustibles fósiles en fuentes fijas y/o móviles, fugas no intencionadas de los equipos de climatización, etc.
  • Emisiones indirectas por consumo y distribución de energía (Alcance 2): corresponden a las emisiones de gases de efecto invernadero asociadas al consumo de electricidad y/o vapor generados por terceros.
  • Otras emisiones indirectas (Alcance 3): son aquellas emisiones de gases de efecto invernadero que no son de propiedad ni están controladas por la empresa, como por ejemplo, transporte de los funcionarios, viajes aéreos o terrestres por motivos de trabajo, transporte de insumos, generación y trasporte de residuos, entre otros.

La huella de carbono corporativa se utiliza principalmente para la elaboración de reportes corporativos, los que sirven de base para la comunicación del desempeño de la empresa frente al cambio climático con todos los grupos de interés (proveedores, clientes, inversionistas, gobierno y otros).

Dentro de las metodologías para llevar a cabo una evaluación de la huella de carbono corporativa se puede encontrar la norma internacional ISO 14064 y el Estándar corporativo de contabilidad y reporte (GHG Protocol) del Instituto de Recursos Mundiales (WRI) y el Consejo Mundial Empresarial para el Desarrollo Sustentable (WBCSD).

  1. Enfoque de ciclo de vida de un producto o servicio

Evalúa la huella de carbono de productos (bienes y/o servicios), a lo largo de toda la cadena de valor incluyendo, en algunos casos, el uso o consumo de éstos y el término de su vida útil. Ha tenido un gran impacto y desarrollo en Europa y Japón, donde el etiquetado de productos es una tendencia creciente y rápidamente se está extendiendo hacia otros países, principalmente países exportadores.

Dentro de las metodologías para llevar a cabo una evaluación de la huella de carbono de producto, la de mayor reconocimiento internacional es las Especificaciones para la evaluación del ciclo de vida de las emisiones de gases de efecto invernadero de bienes y servicios (PAS 2050:2011) desarrollada por la BSI Group a petición del Gobierno del Reino Unido.

  1. Enfoque Personal

Evalúa las emisiones de gases de efecto invernadero directas e indirectas de una persona en un período de tiempo determinado. Puede usarse como un indicador de la incidencia de las acciones personales al fenómeno del cambio climático. Para su determinación es necesario conocer los hábitos de consumo de una persona y en base al resultado modificar las principales fuentes de emisión sin alterar el desarrollo de su diario vivir.

La Oficina de Cambio Climático ha elaborado una calculadora de huella de carbono ciudadana que consiste en una herramienta interactiva para que cualquier ciudadano pueda calcular rápidamente su huella de carbono, cuantificando el impacto de sus actividades, consumos u hábitos. Finalizado el cálculo, la herramienta entrega una identificación de las principales fuentes de emisiones, junto con  prácticos consejos y recomendaciones para la reducción de emisiones y la eficiencia en el uso de recursos.

  1. Enfoque en Eventos

Evalúa las emisiones de gases de efecto invernadero debido al uso de electricidad, transporte de asistentes, preparación de alimentos, insumos de papelería, entre otras fuentes de emisiones generadas durante la planificación y realización de un evento. En la mayoría de los casos, la finalidad para la realización de estos cálculos es la neutralización de las emisiones de gases de efecto invernadero mediante la compra de bonos de carbono y su posterior certificación como evento carbono neutral. Este ejercicio contribuye una base para la optimización de recursos y la incorporación de las temáticas ambientales en toda clase de actividades.

Eventos de pequeña y gran envergadura han neutralizado sus emisiones de gases de efecto invernadero, algunos ejemplos destacables son el evento de lanzamiento de la segunda comunicación nacional de Chile, el festival Lollapalooza, la Conferencia de las Partes 16 en Cancún (México), la feria Carbon Expo, entre muchos otros.

  1. Enfoque Territorial

Evalúa las emisiones de gases de efecto invernadero de un área específica cuyos límites establecidos corresponden a los geográficos o político-administrativos. Se debe determinar un territorio acotado como una comuna, una región, una isla u otro y cuantificar sus emisiones. Representa un buen ejercicio para determinar el impacto global del cambio climático en un área y posteriormente implementar planes de mitigación a escala más efectiva.

A nivel nacional, la Isla de Pascua ha sido el primer territorio que ha calculado su huella de carbono a nivel nacional. También el archipiélago de Juan Fernandez y la Región Metropolitana han realizado este ejercicio.

  1. Enfoques específicos por Industria

Evalúa las emisiones de gases de efecto invernadero de un sector productivo específico, determinando su impacto y contribución al fenómeno del cambio climático. Al igual que en los anteriores enfoques, las emisiones de gases de efecto invernadero son cuantificadas en todas las etapas de producción y el resultado y análisis de este puede incentivar la optimización de los procesos productivos y el uso de materias primas. Esto permitirá tener ventajas competitivas al convertir más eficientes las actividades productivas. La experiencia nacional ha comenzado hace un par de años y se puede citar a la industria vitivinícola como una de las pioneras en esta iniciativa.

Gestión de la huella de carbono

Si bien la huella de carbono entrega un indicador numérico, la mayoría de las organizaciones a nivel mundial han avanzado en la gestión de su huella en un ciclo constante que implica:

  • Análisis del estadio inicial: es de suma importancia que las organizaciones conozcan los objetivos internos antes de comenzar con el proceso de cuantificación, ya que este análisis permite determinar el enfoque de la huella de carbono y su gestión.
  • Cuantificación de la huella de carbono: elaboración de un inventario de gases de efecto invernadero mediante la selección del método de cálculo, identificación de las fuentes de emisiones, recolección de datos, elección de factores de emisión, y aplicación de una herramienta de cálculo para obtener las emisiones de gases de efecto invernadero (en toneladas de CO2 equivalente) y conocer las principales fuentes de emisión.
  • Análisis de riesgos y oportunidades: una vez conociendo el valor numérico de la huella de carbono, y sus principales fuentes de emisión, es posible realizar un análisis de los riesgos y oportunidades que ésta representa con la finalidad de avanzar en la eficiencia de los procesos y el mejoramiento del uso de recursos.
  • Plan de mitigación: consiste en un grupo de medidas y estrategias que tienen por finalidad evitar o disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero a la atmósfera, ya sea mediante reducciones directas (por ejemplo proyectos de eficiencia energética, cambios de hábitos, reducción en consumo de combustibles e insumos, mejoras en la logística, gestión de los residuos, entre otras) y/o compensación mediante la compra de bonos de carbono 11 . La primera y más efectiva opción de reducción de la huella de carbono es alcanzar el aumento de la eficiencia en la producción.
  • Comunicar: es importante dar a conocer las nuevas metas de la empresa, así como el logro de los diferentes objetivos propuestos y las acciones tomadas demostrando. Esta es una forma de demostrar el compromiso de la organización con el medio ambiente y la sustentabilidad. Para la confiabilidad y credibilidad del proceso es importante que la organización evite caer en el greenwashing.

Video explicativo del ciclo del carbono

 

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