viernes, 22 de diciembre de 2017

Metano y cambio climático

El metano (CH4) es, junto al dióxido de carbono (CO2) y al óxido de nitrógeno, uno de los principales gases de efecto invernadero (GEI). Aunque el CO2 es el culpable del 80% del calentamiento global, el metano atrapa 28 veces más calor. Afortunadamente, su concentración en la atmósfera es mucho menor. Mientras que la del CO2 supera las 400 partes por millón de unidades de aire (ppm), el CH4 alcanzó las 1.834 por cada mil millones (ppb).
A diferencia del dióxido de carbono, las concentraciones atmosféricas de metano están aumentando más rápidamente que en cualquier otro momento de las últimas dos décadas y, desde 2014, se están acercando a los escenarios más nefastos de uso intensivo de GEI. Todavía no están claras las razones de este crecimiento, sobre todo porque hay algunas cuestiones por dilucidar en el balance mundial. Nuevas investigaciones, resumidas en este artículo, sugieren que el reciente y rápido aumento en las concentraciones mundiales de metano tiene un origen principalmente biogénico y muy probablemente debido a actividades agropecuarias, aunque con contribuciones menores procedentes del uso de combustibles fósiles y de los humedales. Es necesario cuantificar y reducir cuanto antes las emisiones de CH4. La mitigación de las emisiones de metano tiene beneficios climáticos inmediatos y beneficios económicos, de salud y agrícolas colaterales que completarían los derivados de la mitigación del CO2.
Figura 1. Concentración mensual media de metano atmosférico medida en la red de puntos de muestreo en superficies marinas de todo el mundo de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de Estados Unidos (NOAA). Las concentraciones aparecen en partes por billón (ppb), teniendo en cuenta que se usa el billón anglosajón (mil millones). Una ppb expresa que una de cada mil millones de moléculas en una muestra de aire es CH4. La línea roja y sus cuadrados son valores medios mensuales globales. La línea negra muestra la tendencia a largo plazo (media de 12 meses). Fuente: Dlugokencky 2016
El metano atmosférico ha experimentado dinámicas desconcertantes en los últimos 15 años. Después de un período de estancamiento relativo a principios de los 2000 (+0,5 ± 3,1 ppb/año de aumento medio entre 2000 y 2006), sus concentraciones atmosféricas han aumentado rápidamente desde 2007 a más de diez veces esta tasa: +6,9 ± 2,7 ppb/año entre 2007 y 2015, hasta alcanzar un máximo de 1852,7 ppb en septiembre de 2017 (Figura 1). 
En el Quinto Informe IPCC de 2014 se definieron 4 nuevos escenarios de emisión GEI, las denominadas Trayectorias de Concentración Representativas (RCP, por sus siglas en inglés). Éstas se caracterizan por un Forzamiento Radiativo (FR) total para el año 2100 que oscila entre 2,6 y 8,5 vatios por metro cuadrado (W/m2). Las cuatro trayectorias RCP (Figura 2) representan otros tantos escenarios en el que los esfuerzos en reducir las emisiones conducen desde un nivel de forzamiento muy bajo (RCP2.6), pasando por dos escenarios de estabilización (RCP4.5 y RCP6), hasta un escenario con un nivel muy alto de emisiones de GEI (RCP8.5).
Figura 2. Trayectorias de Concentración Representativas (RCP) y Forzamiento Radiativo (FR) en los escenarios previstos en el IPCC (2014). Fuente.
Debido a la aceleración de las emisiones de metano, su evolución se separa de la mitigación exigida en las RCP2.5, RCP 4.5 y RCP6, y se ajusta más al RCP8.5 W/m2 (Figura 3, izquierda). Esta dinámica al alza subraya la creciente contribución del metano al calentamiento global en relación con las tasas más lentas de crecimiento de CO2 en los últimos tres años (Figura 3, derecha).

Figura 3. Concentraciones de metano atmosférico (izquierda, ppb) y concentraciones de dióxido de carbono (derecha, ppm) entre 2005 y 2020 según las cuatro proyecciones de las RCP. La línea negra es la concentración atmosférica media observada en la red NOAA (Dlugockenky 2016). Fuente.
Según los datos de 1999, las fuentes y sumideros que determinan el balance mundial del metano se muestran en la Tabla 1. Actualizadas a 2016, las emisiones globales se estiman en 559 [540-568] Tg/año para la década 2003-2012. Las fuentes tropicales, incluidas las naturales y las antropogénicas, representan dos tercios de las emisiones mundiales totales y están dominadas por las emisiones procedentes de los humedales. Aproximadamente dos tercios de las emisiones globales son atribuibles a actividades antropogénicas (Figura 4).
Tabla 1. Fuente.
Aunque no existe un escenario consensuado de fuentes y sumideros de metano que explique el aumento atmosférico desde 2007, observaciones atmosféricas publicadas en 2016 sugieren tres contribuyentes principales para el cambio. El primer elemento es un aumento en las emisiones biogénicas, principalmente de la agricultura y de la ganadería. Un tercio de las emisiones antrópicas procede de la ganadería y, en concreto, del sistema digestivo de los 2.500 millones de cabezas de ganado que, entre vacas, ovejas y cabras, alimentan a media humanidad. Y son millones de humanos los que dependen del arroz para subsistir. Los arrozales son responsables de otro 9% del metano que cada año llega a la atmósfera. El segundo es un aumento de las emisiones relacionadas con los combustibles fósiles. El tercero es una disminución de las emisiones debidas a la quema de biomasa.
Figura 4. Emisiones anuales de metano (en Tg/año para la década 2003-2012) para catorce regiones continentales y cinco categorías de emisiones. Las estimaciones son el promedio de un conjunto de modelos de inversión de arriba hacia abajo descritos en Saunois et al (2016).
A pesar de las importantes incertidumbres en las fuentes y sumideros de metano, el reciente aumento en sus concentraciones atmosféricas sugiere una contribución antropogénica dominante (ya sea biogénica o termogénica). Por lo tanto, el metano ofrece oportunidades cada vez mayores para la mitigación del cambio climático que podría permitir un retorno a trayectorias de menor emisión como RCP6 o RCP4.5.
Debido al alto potencial de calentamiento global del metano y a su corta vida en la atmósfera en comparación con el CO2, su mitigación ofrece la posibilidad de frenar el cambio climático de manera eficiente en un horizonte de tiempo más corto. Ya existe un conjunto diverso de estrategias, tal como lo proponen asociaciones multilaterales como la Iniciativa Mundial sobre el Metano y la Coalición sobre el Clima y el Aire Limpio, respaldadas por la Declaración de los Líderes del G7 en mayo de 2016  en la que se “reconoce la importancia de mitigar las emisiones de contaminantes climáticos de vida corta”. Las oportunidades de mitigar las emisiones incluyen (1) airear y quemar metano en minas de carbón, lo que al mismo tiempo mejora la seguridad de los mineros; (2) detectar y eliminar fugas de gas natural desde los pozos a lo largo de la cadena de distribución; (3) sellar vertederos, lo que reduce las emisiones de metano al tiempo que se produce biogás para el uso de energía y transporte, y (4) desarrollar biodigestores agrícolas, lo que se ha hecho masivamente en Alemania y se está extendiendo a otros países europeos.
Se están desarrollando otras estrategias, pero se necesita más investigación sobre posibles consecuencias indirectas. El cambio de la dieta de los rumiantes (por ejemplo, alimentándolos con semillas del lino Linum usitatissimum) está siendo analizado (1, 2), pero se necesita la evaluación final de la calidad de la carne y la leche. La modificación de las prácticas agrícolas arroceras (por ejemplo, arrozales con inundación reducida o, incluso, de secano) está probada satisfactoriamente a escala experimental, lo que resulta prometedor suponiendo que sea capaz de garantizar el rendimiento y la calidad del alimento básico de más de 3.000 millones de personas. Esas políticas de mitigación en los sectores de la agricultura y los desechos son fundamentales para reducir las emisiones de metano en la mayoría de las regiones con emisiones elevadas (Figura 4).
Parece que el metano desempeña un papel cada vez más importante en el cambio climático de origen antropogénico, particularmente a la luz de la relativa desaceleración de las emisiones de CO2 en los últimos tres años. Las emisiones de metano derivadas del aumento de las actividades agropecuarias parece ser una causa importante, posiblemente dominante, de las tendencias de crecimiento atmosférico de la última década, por lo que ofrece una creciente oportunidad de mitigación, atendiendo a la necesidad de equilibrar la seguridad alimentaria y la protección del medio ambiente.
Con la mayor parte de la atención puesta en las emisiones de CO2, mantener el calentamiento global por debajo de los 2 °C es de por sí un gran desafío, un desafío que se volverá cada vez más difícil de conseguir si las reducciones en las emisiones de metano no se abordan de manera firme y rápida. ©Manuel Peinado Lorca. @mpeinadolorca.