La cal, el ciclo del carbono y su influencia en el clima


11Nov 2017

La cal, el ciclo del carbono y su influencia en el clima

Como ya sabemos, si no existieran los gases de efecto invernadero la temperatura de la Tierra sería unos 30ºC inferior. Por tanto, son esenciales para nuestra existencia. Sin embargo, hay uno de ellos que ha crecido enormemente en nuestra época de industrialización, estamos hablando del dióxido de carbono CO2.

Antes del comienzo de la revolución industrial la concentración de CO2 en la atmósfera era de unas 280 partes por millón y recientemente ya se han superado los 400 ppm. Es por este motivo por el cual se le considera el principal culpable del actual cambio climático.

Con independencia de las emisiones creadas por el hombre por el uso de combustibles fósiles, la cantidad de CO2 que existe en la atmósfera se encuentra regulada por dos ciclos importantes. Hay un ciclo de corto plazo entre fotosíntesis, respiración, descomposición, combustión y entierro de materia orgánica (ciclo orgánico)  y un ciclo de largo plazo entre sedimentación, erosión y vulcanismo de rocas terrestres (ciclo inorgánico).

Cuando el CO2 reacciona con el agua, forma ácido carbónico:

CO2 + H2O <=> H2CO3

que es muy efectivo disolviendo rocas, especialmente los silicatos que son muy abundantes en la corteza terrestre:

CaSiO3(roca de silicato) + 2 CO2 + 3 H2O => Ca2+ + 2 HCO3– + Si(OH)4

En esta reacción el CO2 proviene tanto del agua de lluvia como de la pudrición de la materia orgánica, es decir, de la respiración microbiana.

Los iones liberados de calcio y bicarbonato son llevados por los ríos al océano. En el océano, los organismos utilizan los iones para formar conchas de carbonato de calcio:

Ca2+ + 2 HCO3– => CaCO3 (carbonato de calcio)+ CO2 + H2O

Entonces si empezamos el proceso con dos moléculas de CO2, más la erosión, van a dar lugar a dos bicarbonatos que forman una concha carbonatada y libera solo una molécula de CO2 a la atmósfera. Por tanto, este proceso de erosión y sedimentación retira una molécula de CO2 de la atmósfera.

Son numerosas las especies marinas que construyen caparazones y esqueletos protectores de carbonato de calcio. Aunque las almejas, ostras y otros grandes organismos parezcan los ejemplos obvios, la mayor parte del carbonato de calcio oceánico es producido por algas microscópicas del fitoplancton (cocolitóforos) y por especies animales del zooplancton (foraminíferos y pterópodos). La calcita o la aragonita así formada constituyen los esqueletos y los caparazones con que se protegen estos microorganismos.

cocolitoforos

Por el contrario, las diatomeas, una importante variedad de algas fitoplanctónicas y los radiolarios, una variedad de zooplancton, construyen caparazones silíceos y no calcáreos.

De esta manera, a lo largo de la historia geológica, el carbono se ha ido acumulando en espesos estratos de rocas calizas que han terminado por crear el mayor depósito del mismo en la Tierra.

Estrato de cal

Pero no siempre la calcita alcanza el fondo del mar pues a una cierta profundidad el carbonato de calcio se vuelve a disolver en iones de calcio y bicarbonato y CO2. Ello es debido a que con la profundidad, el agua de mar se va acidificando. Esa profundidad varía según los océanos y va desde los 3.000m hasta los 5.000m de profundidad. Por eso en las zonas de fondos más profundos los sedimentos no son calizos sino arcillosos, pues la calcita se disuelve antes de tocar el suelo oceánico. Solo donde los suelos son menos profundos los caparazones planctónicos se depositan formando barros calcáreos, blancuzcos, cuya posterior compactación formará estratos de roca caliza.

Debido a la tectónica de placas, llegará el momento en el que el carbonato de calcio reaccione con el sílice a una temperatura y presión muy alta:

CaCO3 (carbonato de calcio) + SiO2 (cuarzo) -> CaSiO3 (rocas de silicato) + CO2

Tectónica de placas

El vulcanismo libera de nuevo una molécula de CO2.

La ecuación simplificada para el ciclo de rocas sería:

CaSiO3 (rocas de silicato) + CO2 <=> CaCO3  (carbonato de calcio) + SiO2
Erosión                                                                                  Metamorfismo

La sedimentación y erosión química de las rocas de silicatos lleva la ecuación a la derecha y consume una molécula de CO2 de la atmósfera y el vulcanismo empuja la ecuación a la izquierda y libra una molécula de CO2 a la atmósfera.

Entonces muchos creen que la erosión de rocas de silicato es parte de un bucle de retroalimentación negativa: si la temperatura aumenta, la descomposición de rocas aumenta y consume más CO2 de la atmósfera por lo que baja el efecto invernadero y baja la temperatura. Al contrario, con menores temperaturas la erosión disminuye, se consume menos CO2 el cual se acumula en la atmósfera generando un efecto invernadero más intenso que genera más calor. Así es cómo el ciclo del carbono podría regular la temperatura terrestre.

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