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Elizabeth Chávez García

 

El cambio climático constituye una amenaza global que exige acciones inmediatas. El principal reto es la identificación de opciones viables para mitigar dicha crisis y mejorar la adaptación a este fenómeno. Considerando la capacidad inherente de los suelos para almacenar carbono, el mantenimiento de las reservas de materia orgánica del suelo y, sobre todo, el aumento de éstas, la recarbonización de suelos constituye una solución factible para compensar las emisiones globales de gases de efecto invernadero. Además, el secuestro de carbono en el suelo puede proveer múltiples beneficios para el medioambiente, la sociedad y la economía. Sin embargo, existen varios retos antes de aplicar ciertas estrategias relacionadas con la recarbonización de los suelos.

El carbono del suelo: importancia y dinámica

 

 

El suelo es un recurso no renovable de cuyos servicios depende el funcionamiento de los ecosistemas terrestres. El suministro de alimentos, maderas o fibras, la purificación del agua, la descomposición de los desechos orgánicos o la regulación de los ciclos de nutrientes dependen de la calidad del suelo. Los suelos también tienen un papel central en muchos de los desafíos ambientales actuales: desde la pérdida de la diversidad biológica y el suministro de alimentos para el ser humano, hasta la contaminación del agua y el cambio climático.[1]

Para que el suelo pueda proveer todos estos servicios, depende mayoritariamente de la materia orgánica del suelo. Aunque el contenido de materia orgánica puede ser bajo (generalmente < 5%), es responsable de muchas propiedades físico-químicas y biológicas y constituye el mayor reservorio terrestre de carbono: el suelo almacena aproximadamente de 3 a 4 mil Pg de carbono (1 Pg = 10¹⁵ g), mientras que la vegetación almacena cerca de 620 Pg de carbono.[2] Por lo tanto, la materia orgánica del suelo tiene una alta influencia en el equilibrio global al regular procesos dinámicos como el intercambio de gases de efecto invernadero (GEI), repercutiendo así en la concentración de dióxido de carbono (CO₂) en la atmósfera, principalmente (Figura 1- Ciclo del carbono).[3]

 

Figura 1. Ciclo del carbono (izquierda): las plantas capturan el CO₂ atmosférico mediante la fotosíntesis. Al morir, la biomasa vegetal se incorpora al suelo, pero una parte de la materia orgánica (MO) se descompone y libera el CO₂. Ciclo agrícola (centro): debido al cambio de uso del suelo, se altera la entrada de biomasa vegetal al suelo y la descomposición de la MO se acelera por prácticas como la labranza o la adición de fertilizantes y pesticidad. Ciclo del biocarbón (derecha): mediante la pirólisis, los residuos vegetales pueden convertirse en biocarbón. Al ser un material más estable, aumenta el secuestro de carbono en el suelo y se pueden reducir las emisiones de CO₂ a la atmósfera.[4]

La materia orgánica del suelo está integrada por compuestos de diferente complejidad y contenido de carbono (v.g., biomasa viva, residuos vegetales y animales, así como sustancias amorfas y de tamaño coloidal no identificables) en un continuo estado de transformación. Esta materia orgánica se puede dividir en varias fracciones (dependiendo de su composición química y de los microorganismos que dispongan de ella): i) una lábil o activa que consiste es sustancias fáciles de descomponer (días a meses), por lo que proporciona alimentos fácilmente accesibles para los organismos del suelo y nutrientes para el crecimiento vegetal; ii) una fracción recalcitrante o pasiva, formada por elementos resistentes al ataque microbiano, por lo que puede persistir cientos o miles de años con efectos beneficiosos como la retención de humedad y de nutrimentos, y iii) una fracción intermedia o lenta, con algunas propiedades de las fracciones anteriores, la cual incluye materiales de fácil degradación (v.g., restos vegetales) pero con mayor persistencia en el suelo, es decir, décadas.[5]

Debido a las características de la fracción lábil, ésta tiene una alta influencia no solo en la dinámica microbiana y vegetal del suelo, sino también en la producción de GEI. Lo anterior se debe a que es justo la descomposición de compuestos orgánicos, por parte de la microbiota del suelo en condiciones aeróbicas, el proceso más importante que genera CO₂. Durante la descomposición, una parte del carbono de la materia orgánica es devuelto a la atmósfera en forma de CO₂, mientras que otra se transforma en otros compuestos más sencillos o se almacena en las propias estructuras microbianas.[6]

Los flujos de CO₂ entre la atmósfera y el suelo cumplen una función clave en el funcionamiento del ciclo global del carbono, por lo que la perturbación de los procesos naturales puede modificar la concentración de CO₂ atmosférico. El impulsor primario de la pérdida del carbono del suelo es la conversión de paisajes naturales a campos agrícolas y pastizales para el ganado.[7] Estas actividades alteran considerablemente las propiedades y condiciones ambientales del suelo por la presencia de una cobertura vegetal distinta a la original y la implementación de prácticas como remoción de biomasa, labranza, adición de agroquímicos, compactación por pastoreo o maquinaria agrícola, entre otros. El cambio en el uso del suelo no solo altera el ciclo de aporte de materia orgánica al suelo y el almacenamiento de carbono, sino que repercute en la actividad de los microrganismos y, por consiguiente, en la descomposición de la materia orgánica y en la producción de CO₂ (Figura 1- Ciclo agrícola).[8]

Para tener una idea de la extensión de las zonas agrícolas y sus repercusiones en el ambiente, aproximadamente la mitad de la tierra habitable del mundo se utiliza para la agricultura, es decir, 51 millones de km².[9] Esta cifra aumenta año con año debido al incremento poblacional y al deterioro de tierras antes fértiles. Esto ocasiona que la transformación de paisajes naturales en agrícolas sea un proceso cada vez más frecuente. La conversión de paisajes naturales ha llevado a la pérdida del 25 al 75% de las reservas originales del carbono edáfico.[10] Además de las emisiones de CO₂, al ser el carbono un factor determinante de la calidad del suelo, la pérdida de este elemento agrava procesos como la erosión, la baja fertilidad, la menor recarga de acuíferos o la pérdida de la biodiversidad. Lo anterior repercute en problemas como inundaciones, mala calidad del aire, falta de agua potable, alteración del microclima, inseguridad alimentaria, pobreza, migraciones o incluso inestabilidad económica. Por tanto, el carbono del suelo debe mantenerse y, en la medida de lo posible, aumentar las reservas del mismo.[11]

 

 

El suelo como almacén de carbono

 

«Mediante el incremento del carbono del suelo, sobre todo aquel que puede persistir décadas o siglos sin degradarse, se podrían mejorar los esfuerzos por disminuir no sólo las emisiones de CO₂ que se generan todos los días, sino reducir los niveles de este gas que se han acrecentado desde la revolución industrial».

 

Bajo el contexto del aumento de los GEI en la atmósfera y el deterioro de las tierras, el aumento y secuestro del carbono en el suelo es fundamental. Se estima que el potencial global del secuestro de carbono en el suelo es de 1.45-3.44 Gt de carbono (5.3-12.6 Gt CO₂) por año.[12] Esto representa entre el 9-22% de las emisiones totales globales (58 Gt CO₂) de todos los sectores (cambo de uso del suelo y quema de combustibles fósiles) en 2019.[13]

Mediante el incremento del carbono del suelo, sobre todo aquel que puede persistir décadas o siglos sin degradarse, se podrían mejorar los esfuerzos por disminuir no sólo las emisiones de CO₂ que se generan todos los días, sino reducir los niveles de este gas que se han acrecentado desde la revolución industrial. Sin embargo, el secuestro de carbono en el suelo depende en gran medida de las condiciones locales del clima, de la vegetación, del tipo de suelo, así como de las prácticas de manejo (por ejemplo, adición de fertilizantes, pesticidas o riego). Aunque la capacidad del suelo para secuestrar carbono es muy variable en el espacio y en el tiempo, las oportunidades de aumentar y secuestrar el carbono son mayores en suelos degradados y agrícolas que actualmente tienen menores cantidades de materia orgánica que la que tenían originalmente.[14] Por lo que el secuestro de carbono en estos sitios podría compensar las emisiones de GEI y ofrecer múltiples beneficios.

 

Prácticas de manejo de suelos

 

 

Para lograr una captura efectiva de carbono en el suelo se requiere de la implementación de diversas prácticas como labranza mínima o nula, incorporación de rastrojos, cultivos de coberturas, diversificación de cultivos, agroecología, adición de materia orgánica, agroforestería, control de la erosión hídrica y eólica de suelo, entre otros.[15] Dentro de estas prácticas, el procesamiento de residuos (v.g., compostaje o pirólisis), tanto como para disminuir su volumen, como darles un valor agregado en forma de abono o mejorador del suelo, ha sido un medio común para aumentar la fertilidad de las tierras.[16]

Dentro de los diversos tipos de abonos que pueden aumentar la materia orgánica del suelo se encuentran los estiércoles, los lodos residuales, los residuos de rastrojo o las compostas. Todas estas enmiendas son de fácil degradación, por lo que, dependiendo de su composición y del tipo de suelo, permiten incorporar una gran cantidad de nutrimentos contribuyendo a la actividad biológica y a propiedades como la infiltración del agua o la disminución de la erosión.[17] Sin embargo, a pesar de los efectos beneficiosos, el potencial de secuestro de carbono es bajo e insuficiente a largo plazo. Además, su fácil descomposición puede transformar la materia orgánica en gases como CO₂, metano (CH₄), óxido nitroso (N₂O) o inclusive amoniaco (NH₃) (dependiendo de condiciones como humedad, temperatura, alcalinidad y tipo de actividad biológica del suelo), por lo que sería deseable la adición de materiales con mayor persistencia en el suelo y sin estas consecuencias.[18]

El biocarbón es un compuesto orgánico que se produce por la carbonización de biomasa bajo condiciones de temperaturas mayores a los 300 °C en ambientes limitados por oxígeno, es decir, pirólisis.[19] Este proceso térmico produce un material sólido con altos contenidos de carbono, bajo contenido de nutrimentos y moléculas resistentes al ataque microbiano (tiempo de residencia en el suelo en escalas de centenas a miles de años).[20]  Debido a su resistencia, la aplicación de biocarbón a los suelos ha sido propuesto como un método adicional para la captura y secuestro de carbono (Figura 1- Ciclo del biocarbón).

Además del secuestro de carbono, la aplicación de biocarbón influye en varias propiedades del suelo. Por ejemplo, su alta superficie específica y capacidad de intercambio iónico permite incrementar el contenido de agua y la retención de nutrimentos para la vegetación y los microorganismos del suelo. Además, contaminantes como metales pesados o pesticidas pueden quedar retenidos en sus superficies, disminuyendo el riego de contaminación de acuíferos y alimentos.[21] Sin embargo, dado que el biocarbón no cuenta con un alto contenido de nutrimentos, la combinación de biocarbón con fertilizantes orgánicos o inorgánicos es recomendable para suministrar al suelo de elementos como P, K, Ca y Mg.[22]

Dado que los efectos de las enmiendas orgánicas, como las compostas o el biocarbón, dependen tanto de las características específicas de cada material como del tipo de suelo, pueden existir efectos negativos. En el caso de abonos como las compostas y los estiércoles, además de la posible producción de GEI, puede haber adición de metales pesados y organismos patógenos, aumento de la alcalinidad del suelo o aporte de fármacos usados para el ganado, que pueden alterar la microbiota y, por tanto, la biogeoquímica de los suelos.

En el caso de mejoradores como el biocarbón, puede existir un aumento de la alcalinidad de los suelos, por lo que no es recomendable usarse en zonas alcalinas, a menos de que exista un pretratamiento del biocarbón. Debido a la baja densidad que tiene y al alto fraccionamiento que puede ocurrir en sus partículas, éstas pueden volatilizarse y entrar a la atmósfera, afectando la calidad del aire por aumento del material particulado menor a 10 micras (PM₁₀). Debido a que el biocarbón tiene pocos años de aplicarse en los suelos, todavía se desconocen muchos de sus efectos a mediano y largo plazo en cuestiones como: i) la diversidad y riqueza de las comunidades microbianas del suelo, ii) movilidad hacia otros ambientes como mantos freáticos, iii) efectos en la salud humana y del ganado por inhalación de sus partículas, iv) aporte de contaminantes (formados durante la pirólisis) o movilidad de los preexistentes en el suelo, v) producción de GEI, entre otros.[23]

Finalmente, las características del biocarbón dependen del tipo de biomasa y de ciertos parámetros de su producción (tiempo y temperatura de la pirólisis), por lo que es difícil predecir los efectos de cada biocarbón en el suelo. Esto complica su uso por la duración que puede tener en el suelo, a diferencia de enmiendas como la composta o el estiércol, que en pocos meses se degradan. Es decir, los beneficios, o incluso los posibles perjuicios al suelo, pueden durar décadas o siglos, por lo que su aplicación no puede ser generalizada y deben continuar las investigaciones respecto de sus efectos en el suelo.

 

RECSOIL

 

«RECSOIL busca no sólo contribuir a mitigar el cambio climático, sino también a proveer servicios ecosistémicos, mejorar los ingresos de los agricultores y contribuir a mejorar la seguridad alimentaria y la nutrición, acciones alineadas también con los Objetivos de Desarrollo Sostenible de Naciones Unidas».

 

Respecto de los esfuerzos a nivel internacional por mantener el carbono del suelo, la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura, más conocida como FAO (por sus siglas en inglés), a través de la Alianza Mundial por el Suelo, ha propuesto la RECSOIL.[24] RECSOIL es un programa cuyo principal objetivo es apoyar y mejorar las iniciativas nacionales y regionales de mitigación de GEI y secuestro de carbono. RECSOIL pretende ofrecer una solución para descarbonizar la economía mediante la implementación de prácticas de manejo de suelo a gran escala enfocadas en mantener el carbono del suelo (v.g., zonas de turberas o permafrost) y, donde exista potencial, aumentarlo (v.g., suelos agrícolas o degradados). RECSOIL busca no sólo contribuir a mitigar el cambio climático, sino también a proveer servicios ecosistémicos, mejorar los ingresos de los agricultores y contribuir a mejorar la seguridad alimentaria y la nutrición, acciones alineadas también con los Objetivos de Desarrollo Sostenible de Naciones Unidas.

RECSOIL funciona de la siguiente manera: a) se realiza una evaluación de viabilidad de las existencias actuales de carbono orgánico del suelo así como el potencial para secuestrarlo y se identifican los sistemas productivos o cadenas de valor y los agricultores; ii) si los agricultores y las asociaciones de agricultores en esas áreas potenciales de suelo están interesados en formar parte de RECSOIL, se llega a un acuerdo; iii) los agricultores son fundamentales porque son los que implementarán las prácticas sugeridas por el programa y, a su vez, recibirán apoyo técnico e incentivos financieros; d) después de la adopción de esas prácticas, es necesario medir, informar y verificar los impactos del cambio. Por lo tanto, en función de la fuente de inversión, se toma una decisión de si se sigue la Ruta Verde (mantenimiento de suelos fértiles y saludables) o del Crédito de Carbono (Ruta Verde más créditos que equivalen a toneladas de CO₂ que ya no se producen) y de acuerdo con esto se utilizan los protocolos (Figura 2).[25]

Figura 2. ¿Cómo funciona RECSOIL? Tomado de: Vargas, 2021. Abreviaturas: Carbono Orgánico del Suelo (COS); Manejo Sustentable del Suelo (SSM); Mapa Global de Carbono Orgánico del Suelo (GSOC); Seguimiento, Informes y Verificación (MRV).[26]

A pesar de las buenas intenciones que tienen RECSOIL y de la urgencia por tomar medidas como las propuestas por este programa, existe incertidumbre sobre la adicionalidad y permanencia del carbono en el suelo. También se habla de la posible falta de confianza de los inversores (inversión a mediano y largo plazo), del tipo de medición, verificación, reporte y monitoreo que se haga del suelo a nivel mundial, ya que no todos los países o regiones contarán con los mismos métodos y esto puede traer consecuencias como sobre o subestimar los resultados. Finalmente, se cuestiona el enfoque, en el aspecto de que este programa se centra en el carbono orgánico del suelo y no en la salud del suelo en general. Esto es relevante porque no debemos olvidar otros aspectos como el nitrógeno, cuya emisión como N₂O es casi 200 veces más peligroso que el CO₂, y el problema es que no podemos removerlo de la atmósfera.[27]

 

 

Conclusiones

 

 

Evitar la pérdida de carbono mediante el manejo sustentable del suelo puede ser una opción factible para mitigar los efectos del cambio climático global y para reducir la presión de las actividades agrícolas en suelos de vegetación nativa. Sin embargo, se debe tener en cuenta que los suelos tienen una capacidad finita de almacenar carbono de forma estable, lo cual depende de múltiples factores (clima, tipo de suelo, manejo de la tierra, intereses políticos, inversión financiera, etc.). Por estas razones, el secuestro de carbono en el suelo puede sólo darnos algún tiempo para que tomemos acciones (v.g., uso de energía renovable) que realmente permitan controlar y, sobre todo, reducir las emisiones de GEI a niveles que no desestabilicen el clima, como actualmente está ocurriendo.

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Notas

[1] Cf. Ray Weil, et al., The nature and properties of soils.

[2] Cf. R. Weil, et al., Op. Cit., y FAO “Recarbonización de los suelos del mundo”.

[3] Cf. FAO, Op. Cit.

[4] Cf. Johannes Lehmann, “A handful of carbón”, pp.143-144.

[5] Cf. R. Weil, Op. Cit., y Daniel Fischer, et al., “Synergisms between Compost and Biochar for Sustainable Soil Amelioration”.

[6] Cf. P. Pérez-Batallón, et al., “Descomposición de materia orgánica, biomasa microbiana y emisión de CO2 en un suelo forestal bajo diferentes manejos selvícolas” y R. Weil, et al., Op. Cit.

[7] Cf. FAO & GTIS, “Estado Mundial del Recurso  Suelo (EMRS) ―Resumen Técnico”.

[8] Cf. P. Pérez-Batallón, et al., Op.Cit.

[9] Cf. Our World  in Data, “Land Use”.

[10] Cf. Rattan Lal, “Diyging deeper: A holistic perspective of factors affecting soil organic carbon sequestration in agroecosystems” p. 1—17 y Daniel Fischer, et al., Op. Cit.

[11] Cf. P. Pérez-Batallón, et al., Op. Cit.; D. Fischer et al., Op. Cit.; FAO &GTIS, Op Cit.

[12] Cf. Rattan Lal, Op. Cit.

[13] Cf. UNEP, “The Emissions Gap Report 2021”.

[14] Cf. FAO & GTIS, Op. Cit. Y FAO, Op. Cit.

[15] Cf. FAO, Ibid.

[16] Cf. D Fischer, et al., Op. Cit.

[17] Cf. R. Weil, et al., Op. Cit.

[18] Cf. J Lehmann, Op. Cit, y D. Fischer, et al., Op. Cit.

[19] Cf. International Biochar Initiative (IBI), “Standardized product definition and product testing guidelines for biochar that is used in soil”.

[20] Cf. D. Fischer, et al., Op. Cit.

[21] Cf. Mohamnadreza Kamali, et al., “Biochar for soil applications-sustainability aspects, chanllenges and future prospects”.

[22] Cf. D. Fischer, et al., Op. Cit.

[23] Cf. M. Kamali, et al., Op. Cit.

[24] Cf. FAO, Op. Cit.

[25] Cf. Idem.

[26] Cf. Ronald Vargas, “Herramientas tecnológicas de recarbonización de los suelos para la adaptación y mitigación del cambio climático, el programa RECSOIL”.

[27] Cf. Idem.

 

 

Referencias

 

FAO & GTIS, “Estado Mundial del Recurso Suelo (EMRS) – Resumen Técnico”, en Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y Agricultura y Grupo Técnico Intergubernamental de Suelos, 2015, [en línea], <https://www.fao.org/3/i5126s/i5126s.pdf> [Consulta: el 30 de noviembre de 2021.]

 

FAO, “Recarbonización de los suelos del mundo”, en Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación, 2020 [en línea], <https://www.fao.org/publications/card/es/c/CA6522ES/> [Consulta: el 30 de noviembre de 2021.]

 

FISCHER, Daniel & Glaser, Bruno, “Synergisms between Compost and Biochar for Sustainable Soil Amelioration”, en Kumar, Sunil & Bharti, Ajay (eds.). Management of Organic Waste, InTech, 2012.

 

KAMALI, Mohammadreza, Sweygers, Nick, Al-Salem, Sultan, Appels, Lise, Aminabhavi, Tejraj & Dewil, Raf, “Biochar for soil applications-sustainability aspects, challenges and future prospects”, en Chemical Engineering Journal No. 428, 2022.

 

IBI (International Biochar Initiative), “Standardized product definition and product testing guidelines for biochar that is used in soil”, en International Biochar Initiative, 2015, [en línea], <https://www.biochar-international.org/wp-content/uploads/2018/04/IBI_Biochar_Standards_V2.1_Final.pdf> [Consulta: el 29 de noviembre de 2021.]

 

LAL, Rattan, “Digging deeper: A holistic perspective of factors affecting soil organic carbon sequestration in agroecosystems”, en Global Change Biology, 2018, pp. 1-17.

 

LEHMANN, Johannes, “A handful of carbon”, en Nature No. 447; Volumen 7141, 2007, pp. 143-144.

 

OUR WORLD IN DATA, 2021, “Land Use”, en Our World in Data, [en línea], <https://ourworldindata.org/land-use> [Consulta: el 29 de noviembre de 2021.]

 

PÉREZ-BATALLÓN, P., Ouro, G., Merino, A. & Macías, F., “Descomposición de materia orgánica, biomasa microbiana y emisión de CO₂ en un suelo forestal bajo diferentes manejos selvícolas”, en Edafología; Volumen 5, 1998, pp. 83-93.

 

UNEP,  “The Emissions Gap Report 2021”, en Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente, 2021, [en línea], <https://bit.ly/3EbHlcw)> [Consulta: el 29 de noviembre de 2021.]

VARGAS, Ronald, “Herramientas tecnológicas de recarbonización de los suelos para la adaptación y mitigación del cambio climático, el programa RECSOIL”, en Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación, [en línea], < https://www.fao.org/fileadmin/user_upload/GSP/LAC_Webinar/Vargas_RECSOIL_ASLAC.pdf> [Consulta: el 6 de diciembre de 2021.]

 

WEIL, Ray & Brady, Nyle, The nature and properties of soils, Prentice Hall, USA, 2002.