La meteorización de rocas como estas formaciones de basalto en Idaho desencadena procesos químicos que eliminan el dióxido de carbono del aire. Matthew Dillon / Flickr, CC BY

¿Por qué el clima de la Tierra se ha mantenido tan estable durante el tiempo geológico? La respuesta podría sacudirte.

Las rocas, en particular las creadas por la actividad volcánica, desempeñan un papel fundamental para mantener estable el clima a largo plazo de la Tierra y hacer circular el dióxido de carbono entre la tierra, los océanos y la atmósfera.

Los científicos han conocido por décadas que la meteorización de las rocas, la descomposición química de minerales en montañas y suelos, elimina el dióxido de carbono de la atmósfera y lo transforma en minerales estables en la superficie del planeta y en los sedimentos oceánicos. Pero debido a que este proceso opera durante millones de años, es demasiado débil para compensar el calentamiento global moderno de las actividades humanas.

El daño de la lluvia ácida a edificios y monumentos, como esta estatua de arenisca en Dresde, Alemania, es una forma de erosión química. Slick / Wikipedia

Ahora, sin embargo, la ciencia emergente, incluso en California Collaborative for Climate Change Solutions '(C4) Centro de innovación Working Lands - muestra que es posible acelerar las tasas de erosión de las rocas. La erosión mejorada de las rocas podría ralentizar el calentamiento global y mejorar la salud del suelo, haciendo posible el cultivo de cultivos de manera más eficiente y reforzando la seguridad alimentaria.

Química de las rocas

Muchos procesos rocas meteorológicas en la superficie de la Tierra, influenciada por la química, la biología, el clima y la tectónica de placas. La forma dominante de meteorización química ocurre cuando el dióxido de carbono se combina con el agua en el suelo y el océano para producir ácido carbónico.

Aproximadamente el 95% de la corteza terrestre y manto - la capa gruesa entre la corteza del planeta y su núcleo - está hecha de minerales de silicato, que son compuestos de silicio y oxígeno. Los silicatos son el ingrediente principal en la mayoría de las rocas ígneas, que se forman cuando el material volcánico se enfría y se endurece. Tales rocas constituyen aproximadamente el 15% de la Tierra superficie de la tierra.

Cuando el ácido carbónico entra en contacto con ciertos minerales de silicato, desencadena un proceso químico conocido como Reacción de Urey. Esta reacción extrae dióxido de carbono gaseoso de la atmósfera y lo combina con agua y silicatos de calcio o magnesio, produciendo dos iones bicarbonato. Una vez que el dióxido de carbono queda atrapado en estos carbonatos del suelo, o finalmente se lava en el océano, ya no calienta el clima.

Cuando el ácido carbónico disuelve los minerales de silicato de calcio y magnesio, se descomponen en compuestos disueltos, algunos de los cuales contienen carbono. Estos materiales pueden fluir hacia el océano, donde los organismos marinos los utilizan para construir conchas. Posteriormente, las conchas quedan enterradas en sedimentos oceánicos. La actividad volcánica libera algo de carbono a la atmósfera, pero gran parte permanece enterrado en la roca durante millones de años. Gretashum / Wikipedia, CC BY-SA

La reacción de Urey se produce a mayor velocidad cuando las montañas ricas en silicatos, como el Himalaya, exponen material fresco a la atmósfera, por ejemplo, después de un deslizamiento de tierra, o cuando el clima se vuelve más cálido y húmedo. Investigaciones recientes demuestran que los humanos pueden acelerar el proceso sustancialmente para ayudar a combatir el calentamiento global moderno.

Envejecimiento acelerado

El mayor límite a la intemperie es la cantidad de minerales de silicato expuestos en un momento dado. Moler las rocas de silicato volcánico en un polvo fino aumenta el área de superficie disponible para las reacciones. Además, agregar este polvo de roca al suelo lo expone a las raíces de las plantas y a los microbios del suelo. Tanto las raíces como los microbios producen dióxido de carbono a medida que descomponen la materia orgánica en el suelo. A su vez, esto aumenta las concentraciones de ácido carbónico que aceleran la meteorización.

Un estudio reciente de científicos británicos y estadounidenses sugiere que agregar roca de silicato finamente triturada, como basalto, a todos los suelos agrícolas en China, India, EE. UU. Y Brasil podría desencadenar una erosión que eliminaría más de 2 mil millones de toneladas de dióxido de carbono de la atmósfera cada año. A modo de comparación, EE. UU. Emitió alrededor de 5.3 mil millones de toneladas de dióxido de carbono en 2018.

Cultivo de rocas

Un aspecto convincente de la meteorización mejorada es que, en estudios de ambiente controlado que involucran enmiendas de basalto del suelo, los rendimientos de granos de cereales mejoran por aproximadamente 20%.

A medida que el basalto se meteoriza, aumenta los nutrientes vitales para las plantas que pueden impulsar la producción y aumentar el rendimiento de los cultivos. Los nutrientes minerales como el calcio, el potasio y el magnesio crean suelos más saludables. Los agricultores han sido modificando el suelo con minerales de roca durante siglos, por lo que el concepto no es nada nuevo.

Esparcir cal en un campo en Devon, Inglaterra, para mejorar la calidad del suelo. Mark Robinson / Wikipedia, CC BY

En el Centro de innovación Working Lands, estamos llevando a cabo quizás el mayor experimento de demostración de intemperismo mejorado en granjas reales del mundo. Nos estamos asociando con agricultores, ganaderos, el gobierno, la industria minera y las tribus nativas americanas en California en unos 50 acres de ensayos de enmienda del suelo de tierras de cultivo. Estamos probando los efectos del polvo de roca y las enmiendas de compost sobre las emisiones de gases de efecto invernadero del suelo, la captura de carbono, el rendimiento de los cultivos y la salud de las plantas y los microbios.

Nuestros resultados iniciales sugieren que agregar basalto y wollastonita, un mineral de silicato de calcio, aumentó la producción de maíz en un 12% durante el primer año. Trabajando con Programa de comercio de emisiones de gases de efecto invernadero de California y los diversos intereses agrícolas de nuestro estado, esperamos establecer un camino que ofrezca incentivos monetarios a los agricultores y ganaderos que permitan una mejor erosión de las rocas en sus tierras. Nuestro objetivo es crear un protocolo para que los agricultores y ganaderos ganen dinero con el carbono que cultivan en el suelo y ayudar a las empresas y la industria a alcanzar sus objetivos de neutralidad de carbono.

Por qué son importantes las emisiones negativas

Bajo la Acuerdo climático de 2015 París, las naciones se han comprometido a limitar el calentamiento global a menos de 2 grados Celsius por encima de los niveles preindustriales. Esto requerirá recortes masivos en las emisiones de gases de efecto invernadero.

Extraer dióxido de carbono del aire, también conocido como emisiones negativas, también es necesario para evitar los peores resultados del cambio climático, porque el dióxido de carbono atmosférico tiene una vida útil media de más de 100 años. Cada molécula de dióxido de carbono que se libera a la atmósfera a través de la quema de combustibles fósiles o la limpieza de tierras permanecerá allí durante muchas décadas atrapando el calor y calentando la superficie de la Tierra.

{vembed Y = 4IUQn9uL6W0} En una versión aún más rápida de meteorización mejorada, los científicos bombean dióxido de carbono supercrítico bajo tierra en formaciones de basalto, donde reacciona con minerales para formar nueva roca sólida.

Las naciones necesitan una cartera de soluciones para crear emisiones negativas. La meteorización mejorada está preparada para una rápida ampliación, aprovechando el equipo agrícola que ya está en su lugar, las operaciones mineras globales y las cadenas de suministro que actualmente distribuyen fertilizantes y semillas en todo el mundo. Al abordar la erosión del suelo y la seguridad alimentaria junto con el cambio climático, creo que la erosión de las rocas puede ayudar a los humanos a escapar del difícil lugar en el que nos encontramos hoy.

Sobre el Autor

Benjamin Z. Houlton, profesor de estudios ambientales mundiales, miembro del canciller y director del Instituto de Medio Ambiente John Muir, Universidad de California, Davis

Este artículo se republica de La conversación bajo una licencia Creative Commons. Leer el articulo original.

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