Ciclo del carbono

¿Qué es el ciclo del carbono?

El ciclo del carbono es un ciclo biogeoquímico en el cual el carbono se intercambia en sus distintas formas entre la pedosfera, la hidrósfera, la biosfera, la atmósfera y la geosfera. Al igual que los ciclos del agua, del nitrógeno, el azufre y el fósforo, es uno de los ciclos más importantes de la Tierra, pues de él depende la vida en el planeta. Al concepto de ciclo se le agrega el de balance global del carbono, que hace referencia al equilibrio entre los ingresos y las pérdidas de este elemento entre sus distintos depósitos en el planeta (como la atmósfera y la biósfera) o entre las reservas de carbono. Los procesos del ciclo del carbono fueron descubiertos por Antoine Lavoisier y Joseph Priestley, aunque su popularización se debe al químico inglés Humphry Davy.

El ciclo del carbono es de vital importancia para la biósfera porque el carbono es uno de los principales componentes de los compuestos biológicos, como los carbohidratos, los lípidos, las proteínas, los ácidos nucleicos y moléculas pequeñas como las hormonas. Además de esto, el carbono también se encuentra en varios minerales y en forma de dióxido de carbono (CO₂) en la atmósfera. Si bien el CO₂ se produce de forma natural, en los últimos años la actividad industrial del ser humano ha multiplicado las emisiones de este gas de efecto invernadero al medio ambiente, contribuyendo a la crisis climática que sufre actualmente el planeta.

¿Cómo funciona el ciclo del carbono?

El ciclo del carbono funciona en los distintos depósitos y emisores del planeta de la siguiente forma:

Atmósfera: dentro de la atmósfera, el carbono se encuentra principalmente en dos formas: metano (CH₄) y dióxido de carbono. Dado que estos dos gases retienen y absorben el calor producido en la atmósfera, son responsables del efecto invernadero, que incrementa la temperatura del planeta. De los dos gases, el que mayor contribuye al efecto invernadero es el metano, producido principalmente por la extracción de gas natural y la descomposición anaeróbica de materia orgánica; aunque este se encuentra en concentraciones menores al dióxido. Este último abandona la atmósfera cuando es tomado por las plantas para su fotosíntesis, con lo cual el carbono pasa a las plantas y a otras formas de vida. Además de esto, el dióxido de carbono se disuelve en los cuerpos de agua y cae sobre la Tierra en forma de lluvia. No obstante, cuando este reacciona con las moléculas de agua, produce ácido carbónico, responsable de la acidez oceánica.

Biósfera terrestre: el carbono se encuentra en los organismos vivos en forma de carbono orgánico, tanto en los seres vivos como muertos. A este se le suma el carbono acumulado en los sueños. Así, mientras los animales, plantas y otros organismos tienen hasta 500 gigatones de carbono; la tierra tiene cerca de 1500 gigatones de este elemento. En la tierra, el carbono se encuentra principalmente en forma de carbonato de calcio (CaCO₃), componente de la carniola, el mármol, la creta, la calcita, el aragonito y el travertino, entre otros minerales; asimismo, este compuesto se puede encontrar en los esqueletos, las conchas, los huevos y el talo de varios seres vivos. Mientras los organismos autótrofos convierten el dióxido de carbono del aire en carbono orgánico, los organismos heterótrofos obtienen el carbono al consumir otros organismos. Más tarde, el carbono es liberado de nuevo a la atmósfera mediante la respiración de carbono orgánico, la respiración del suelo o la combustión.

Océanos: los océanos son uno de los grandes depósitos de carbono del planeta. Aquí permanecen circulando activamente y sólo son superados como almacén de este elemento por la litósfera. En la capa superficial del mar, grandes cantidades de carbono orgánico se intercambian con la atmósfera rápidamente; mientras que en la capa profunda el carbono inorgánico disuelto, que es mayor al almacenado en la capa superficial, permanece durante periodos de tiempo mucho más largos. Entre ambas capas, el carbono se intercambia a partir de la circulación termosalina. Entretanto, el carbono llega a los océanos a partir de la disolución del CO₂ atmosférico y del carbono orgánico disuelto arrastrado por los ríos. Una vez aquí, el carbono se convierte en carbono orgánico por medio de la fotosíntesis y es llevado afuera por la cadena trófica y la evaporación del agua.

Geosfera: en comparación con el ciclo llevado en otras partes del planeta, en el componente geológico el ciclo tarda más tiempo, hasta millones de años; aunque no por ello deja de emitir importantes cantidades de carbono a la atmósfera. La mayor parte del carbono se encuentra almacenado en la litosfera, donde gran parte de este permanece ahí desde la formación de la Tierra. Otra cantidad importante ha sido depositada en forma de carbono orgánico desde la biósfera. Todo este carbono se encuentra principalmente en forma de piedra caliza y sus derivados, los cuales se han formado a partir de la sedimentación del carbonato de calcio proveniente de las conchas de animales marinos; mientras que otra cantidad importante de carbono se encuentra en forma de querógenos, formados por la sedimentación y entierro de materia orgánica bajo condiciones extremas de temperatura y presión. Todo este carbono puede abandonar la geosfera de varias maneras, como la liberación de dióxido de carbono a través de los volcanes y puntos calientes o la liberación de CO₂

durante la metamorfosis de rocas carbonatadas.

Ser humano: más allá de los procesos llevados a cabo por la misma naturaleza, desde la revolución industrial el ser humano ha alterado el ciclo del carbono al añadir directamente este elemento a la atmósfera. Las principales emisiones de carbono provienen de la quema y extracción de combustibles fósiles. En un primer momento, el carbono almacenado por la geosfera es extraído con el fin de obtener estos combustibles; y después estos se queman en plantas industriales y en los automóviles de combustión interna, llevando CO₂ a la atmósfera y empeorando el calentamiento global. Además de esto, otros procesos como la deforestación y la erosión del suelo han reducido la cantidad de organismos vegetales en el planeta, por lo cual el dióxido de carbono atmosférico no puede ser capturado nuevamente.