Un equipo internacional de científicos, con participación de la Universitat de València, acaba de proporcionar una nueva visión a la investigación en torno a los sumideros terrestres de carbono, esenciales para la disminución de dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera. Los resultados determinan que el agua es tan importante a escala local y regional como lo es la temperatura a escala planetaria global. El trabajo, recientemente publicado en la revista Nature, está liderado por el Max Planck Institute.
El estudio revela que, a pesar de que el flujo de CO2 existente entre la biosfera terrestre y la atmósfera responde de manera más significativa a los cambios globales de temperatura, el factor dominante en la regulación de los sumideros de carbono, a escala local, sería la disponibilidad de agua en el suelo.
En la actualidad, los ecosistemas terrestres absorben alrededor de una cuarta parte de todo el dióxido de carbono de origen humano emitido a la atmósfera. El cambio climático se asocia al aumento de las concentraciones de dióxido de carbono atmosférico (CO2) y al calentamiento consiguiente. Sin embargo, la tasa de crecimiento anual de CO2, que se ha medido en la atmósfera durante las últimas décadas, varía en gran medida de un año a otro. Estas variaciones tienen que ver con las fluctuaciones en la absorción de carbono por los ecosistemas terrestres, impulsadas por la variabilidad natural del sistema climático.
En este contexto, las discusiones sobre si es la temperatura o la disponibilidad de agua lo que controla estas variaciones han sido muy controvertidas. Diferentes estudios han relacionado estos cambios interanuales del balance de carbono con las temperaturas globales o tropicales, mientras que otros han sugerido que la mayor variabilidad del balance de carbono se ve en las regiones con una fuerte limitación en agua, como por ejemplo las zonas desérticas.
Explicar esa variabilidad interanual ha sido un problema no resuelto hasta ahora y "este artículo ha reconciliado ambas visiones antagónicas", explica Gustau Camps-Valls, profesor titular del Departamento de Ingeniería Electrónica de la Universitat de València e investigador del Image Processing Laboratory (IPL), en el Parc Científic de la institución académica. "Para el estudio aplicamos dos tipos de modelo independientes: por un lado modelos basados en aprendizaje estadístico -como por ejemplo redes neuronales-, y por otro, modelos físicos para analizar a escala local y global el efecto de las variaciones de temperatura y la disponibilidad de agua a lo largo de todo el ciclo de carbono", señala Camps-Valls, quien ha participado activamente en la primera de las aproximaciones.
El equipo descubrió que, a nivel local, la disponibilidad de agua es la causa más dominante de la variabilidad interanual, tanto de la absorción de CO2 por las plantas mediante la fotosíntesis, como de la liberación de CO2 de las plantas al respirar. Sin embargo, la variabilidad a escala global se asocia principalmente a las fluctuaciones de temperatura, según la investigación.
"Lo que parece bastante paradójico a primera vista se puede explicar muy bien al analizar las variaciones espaciales y temporales de las interacciones biosfera-atmósfera", explica Martin Jung, autor principal de la publicación en Nature. "Hay dos efectos compensatorios de la disponibilidad de agua tanto a escala local como global. Mientras que a escala local hay una compensación temporal, a escala global las anomalías de la disponibilidad de agua se compensan de manera espacial".
El trabajo, liderado por el Max Planck Institute en Jena (Alemania) y llevado a cabo por un equipo internacional de 24 científicos, no solo aporta luz sobre los hallazgos previamente contradictorios, sino que el resultado apunta también a la necesidad de investigar de qué manera la relevancia de las variables climáticas cambia a través de diferentes escalas espaciales y temporales, y más aún en las condiciones actuales de calentamiento global.
Retos
Y es que dos de los mayores retos de la sociedad actual se basan en reducir la enorme dependencia de las fuentes fósiles y los problemas asociados al cambio climático por la excesiva emisión de dióxido de carbono a la atmósfera.
Para responder a estos retos, investigadores del Instituto de Tecnología Química, centro mixto de la Universitat Politècnica de València (UPV) y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), proponen reciclar el dióxido de carbono y transformarlo, en último término, en gasolina, plásticos y otros productos de interés para nuestra sociedad. El proyecto se llevará a cabo durante los próximos tres años, con la financiación de la Fundación Ramón Areces.
"Nuestro objetivo es revalorizar un subproducto como es el CO2, y para ello, nos centraremos en intentar transformarlo de la manera más eficiente posible a metanol, como plataforma para poder obtener hidrocarburos sintéticos y otros productos químicos de alto valor, tales como olefinas ligeras." apunta Manuel Moliner, científico titular del CSIC en el Instituto de Tecnología Química e investigador principal del proyecto. "De esta manera -añade Moliner-, podríamos reducir la excesiva dependencia actual de las fuentes no renovables y contribuir también a disminuir la huella medioambiental del carbono que incide, entre otras cosas, en el cambio climático".
Zeolitas para capturar
y separar el CO2
Los investigadores del ITQ trabajarán en nuevos materiales eficientes de naturaleza zeolítica que permitan de manera eficiente la captura y separación de dióxido de carbono. Igualmente, en el marco del proyecto, se desarrollarán nuevos catalizadores heterogéneos multifuncionales para la transformación del dióxido de carbono en los productos finales deseados, bien sean hidrocarburos o precursores de plásticos, entre otros.
La principal novedad del proyecto reside en el diseño de materiales altamente estructurados, que permita posicionar de manera preferente los centros activos en espacios confinados, de manera que mejore no sólo la actividad y selectividad de los procesos químicos, sino también la estabilidad de dichos materiales en las condiciones severas de reacción requeridas para llevar a cabo las transformaciones de CO2. Según destaca Manuel Moliner, este tipo de materiales podría presentar una estabilidad mayor que muchos de los catalizadores industriales actuales.
Impacto inmediato
en la industria química
"Haremos especial énfasis en optimizar el confinamiento químico de los catalizadores, con el doble fin de, por un lado, aumentar la estabilidad frente a la desactivación cuando la reacción se lleva a cabo bajo condiciones severas y, por otro lado, permitir llevar a cabo las reacciones de manera más eficiente, como, por ejemplo, en condiciones de reacción mucho más suaves. En este sentido, un objetivo a largo plazo sería el desarrollo de catalizadores que permitan realizar estos procesos químicos a presión atmosférica", explica Manuel Moliner.
La posibilidad de optimizar las condiciones de reacción requeridas en los procesos químicos involucrados en la transformación del CO2, así como la posibilidad de regenerar más fácilmente los catalizadores diseñados, tendrían un impacto inmediato en la industria química.
Junto a Manuel Moliner, trabajarán en el proyecto los investigadores Susana Valencia, Cristina Martínez y Joaquín Martínez.
Valencia, capital del clima
Y muestra del interés creciente que genera el cambio climático en el mundo científico, Valencia acogerá del 5 al 7 de abril la primera edición del ClimatEurope Festival, un evento de ámbito europeo que bajo lema Generando vínculos entre la ciencia y la ciudadanía reunirá, por primera vez en la ciudad, a los 100 expertos más destacados de Europa en materia de cambio climático. Climateurope es un Programa de Coordinación Europeo (CSA) promovido por la Unión Europea en el marco del programa Horizonte 2020, cuya misión es coordinar y apoyar la base de conocimientos europeos que permitan una mejor gestión de los riesgos y oportunidades relacionados con el clima. El objetivo de este Programa es crear una red internacional de agentes que puedan influir de modo positivo en una adaptación sostenible con respecto al Cambio Climático y marcar las líneas de investigación futuras.
Científicos, proveedores de servicios climáticos y usuarios de toda Europa compartirán experiencias y debatirán sobre los retos que plantea el cambio climático. "El objetivo es contactar con la sociedad, en general, y los sectores relacionados con el agua, la agricultura y el medio ambiente, en particular, para mostrar las posibilidades de los servicios climáticos en la mejora de la gestión", explica María Máñez, coordinadora del ClimatEurope Festival y Principal Investigator de Climate Service Center Germany (GERICS). Climateurope Festival 2017 incluye conferencias, debates, networking y acciones para examinar la situación en la que se encuentra la información climática que se está recopilando y su uso y valor en la toma de decisiones..
