La meteorización de rocas como estas formaciones de basalto en Idaho desencadena procesos químicos que eliminan el dióxido de carbono del aire. Crédito: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.
Rocas particularmente los tipos creados por la actividad volcánica, desempeñan un papel fundamental en la estabilidad del clima a largo plazo de la Tierra y en el ciclo del dióxido de carbono entre la tierra, océanos y la atmósfera.
Los científicos han sabido durante décadas que la erosión 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.
Ahora, sin embargo, La ciencia emergente, incluso en el Centro de Innovación de Tierras de Trabajo de la Colaboración de California para Soluciones de Cambio Climático (C4), muestra que es posible acelerar las tasas de erosión de las rocas. La meteorización 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 meteorizan las rocas de la superficie de la Tierra, influenciado por la química, biología, clima y 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.
Daños por lluvia ácida en edificios y monumentos, como esta estatua de arenisca en Dresde, Alemania, es una forma de meteorización química. Crédito:Slick / Wikipedia
Aproximadamente el 95% de la corteza y el manto de la Tierra, 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. Estas rocas constituyen aproximadamente el 15% de la superficie terrestre 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 de bicarbonato. Una vez que el dióxido de carbono queda atrapado en estos carbonatos del suelo, o finalmente lavada en el océano, ya no calienta el clima.
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.
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 al 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 enterrada en la roca durante millones de años. Crédito:Gretashum / Wikipedia, CC BY-SA
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. Más lejos, la adición de 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 del suelo. Sucesivamente, 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 el basalto, a todos los suelos agrícolas de China, India, Estados Unidos y Brasil podrían desencadenar una meteorización que eliminaría más de 2 mil millones de toneladas de dióxido de carbono de la atmósfera cada año. Para comparacion, Estados Unidos emitió alrededor de 5.3 mil millones de toneladas de dióxido de carbono en 2018.
Esparcir cal en un campo en Devon, Inglaterra para mejorar la calidad del suelo. Crédito:Mark Robinson / Wikipedia, CC BY
Cultivando rocas
Un aspecto convincente de la meteorización mejorada es que, en estudios de ambiente controlado que involucran enmiendas basálticas del suelo, Los rendimientos de cereales en grano se mejoran en aproximadamente un 20%.
Como el basalto resiste, aumenta los nutrientes vitales para las plantas que pueden impulsar la producción y aumentar el rendimiento de los cultivos. Nutrientes minerales como calcio, el potasio y el magnesio crean suelos más saludables. Los agricultores han estado modificando el suelo con minerales de roca durante siglos, por lo que el concepto no es nada nuevo.
En el Centro de Innovación de 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 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. We are testing the effects of rock dust and compost amendments on greenhouse gas emissions from the soil, carbon capture, crop yields, and plant and microbial health.
Our initial results suggest that adding basalt and wollastonite, a calcium silicate mineral, increased corn yields by 12% in the first year. Working with California's greenhouse gas emissions trading program and our state's diverse agricultural interests, we hope to establish a pathway that would offer monetary incentives to farmers and ranchers who allow enhanced rock weathering on their lands. We aim to create a protocol for farmers and ranchers to make money from the carbon they farm into the soil and help businesses and industry achieve their carbon neutrality goals.
Why negative emissions matter
Under the 2015 Paris climate agreement, nations have pledged to limit global warming to less then 2 degrees Celsius above preindustrial levels. This will require massive cuts in greenhouse gas emissions.
Pulling carbon dioxide from the air—also known as negative emissions—is also necessary to avoid the worst climate change outcomes, because atmospheric carbon dioxide has an average lifespan of more than 100 years. Every molecule of carbon dioxide that is released to the atmosphere through fossil fuel combustion or land clearing will remain there for many decades trapping heat and warming Earth's surface.
Nations need a portfolio of solutions to create negative emissions. Enhanced weathering is poised for rapid scale-up, taking advantage of farm equipment that's already in place, global mining operations and supply chains that currently deliver fertilizers and seeds worldwide. By addressing soil erosion and food security along with climate change, I believe rock weathering can help humans escape the hard place we find ourselves in today.
Este artículo se vuelve a publicar de The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original. 
