Artículo| Land-based negative emission technologies (NETs): una herramienta necesaria y urgente para la mitigación del cambio climático

El pasado mes de mayo se publicaron de forma conjunta en la revista Environmental Research Letters tres artículos cuyo objetivo era analizar el papel de las tecnologías de emisiones negativas (o NETs por sus siglas en inglés) en la mitigación del cambio climático. Así, el primer paper trata de proporcionar una vision general sobre las diferentes NETs, sintetizando los resultados expuestos en los otras otras dos partes y asímismo realizando un análisis sobre los aspectos éticos que afectan a las NETs. En este primer artículo también se explica la metodología seguida, que básicamente ha consistido en una revision sistemática (figura 1) de toda la literatura disponible hasta el momento. Así, para su desarrollo, se requirieron dos expertos por cada una de las NETs analizadas, así como expertos en tratamiento de grandes volúmenes de datos e infografía. El segundo paper se centra en los costes, potenciales y efectos secundarios de cada NET, si bien es cierto que en la primera parte de este artículo se realiza un profundo análisis sobre el papel de las NETs, especialmente los BECCS, en los diferentes escenarios de emisiones de CO2 y de consecución de los diferentes objetivos climáticos (1.5 °C y 2 °C). Por último, la tercera parte se centra en el estado del la investigación de cada una de las NETs, haciendo especial hincapié en el upscaling.
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Altas concentraciones de compuestos policíclicos aromáticos en el biochar no explican su capacidad para reducir las emisiones de óxido nitroso del suelo

La reducción de emisiones de gases de efecto invernadero procedentes del sector agrícola constituye un objetivo claro para luchar contra el cambio climático y hacer más sostenibles los sistemas de producción actuales. En este sentido, existe una creciente preocupación por la emisión de óxido nitroso a la atmósfera ya que el sector agrícola representa más del 65% de las emisiones antropogénicas de este gas.

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Diferentes fuentes, naturales y antropogénicas, de emisiones de N2O en el año 2005. A la derecha contribución de las principales fuentes de  N2O de origen antropogénico. Fuente:  Davidson and Kanter (2014)

El uso de “biochar” (material producido a partir de la pirolisis de biomasa residual) como enmienda de suelos agrícolas ha despertado un gran interés entre la comunidad científica debido a sus efectos beneficiosos sobre las propiedades del suelo, su papel como sumidero de carbono y su impacto sobre los ciclos biogeoquímicos de nutrientes (especialmente de nitrógeno). En este sentido, cabe destacar su potencial para reducir las emisiones de óxido nitroso. Una de las hipótesis postuladas para explicar este efecto ha sido la presencia de compuestos policíclicos aromáticos (PAHs) en el “biochar”. Estos actuarían inhibiendo la actividad microbiológica del suelo, condicionando los procesos de nitrificación y/o desnitrificación del suelo y por tanto la formación de óxido nitroso.

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En un estudio recientemente publicado en la revista “Environmental Pollution”, investigadores compañeros de la red REMEDIA y pertenecientes al Centro de Edafología y Biología del Segura (CEBAS-CSIC) han evaluado el papel de los tres principales PAHs encontrados en muestras de “biochar” (naftaleno, fenantreno y pireno) sobre las emisiones de óxido nitroso en un suelo agrícola. Los resultados presentados demuestran que no existe una relación directa entre el contenido de PAHs en el “biochar” y su potencial de reducción de emisiones de óxido nitroso en las condiciones ensayadas. Además, altas concentraciones de PAHs en el “biochar” tuvieron el efecto contrario, favoreciendo la emisión de óxido nitroso.

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Este estudio concluye que el potencial de mitigación del “biochar” fue condicionado por la temperatura de pirolisis. Así, el “biochar” producido a una temperatura de pirolisis de 550oC mostró un mayor potencial de reducción de emisiones de óxido nitroso que el producido a 350oC, posiblemente asociado a cambios estructurales y de composición química del “biochar”.

Este trabajo se encuentra dentro de la línea de investigación que lleva a cabo nuestro grupo de investigación sobre emisiones de N2O y “biochar” del que ya se han presentado resultados en este blog (https://redremedia.wordpress.com/2013/06/10/el-biochar-reduce-las-emisiones-de-oxido-nitroso-producidas-por-desnitrificacion-en-suelos-agricolas/) y que supone un paso importante para conocer los mecanismos de mitigación.

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Este estudio se enmarca en las actuaciones del Proyecto Europeo FERTIPLUS (@fertiplus)

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Alburquerque, J.A., Sánchez-Monedero M.A., Roig A., Cayuela M.L. 2015. High concentrations of polycyclic aromatic hydrocarbons (naphthalene, phenanthrene and pyrene) failed to explain biochars’ capacity to reduce nitrous oxide emissions. Environmental Pollution, 196, 72-77.

Enlace: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0269749114003947

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El biochar reduce las emisiones de oxido nitroso producidas por desnitrificacion en suelos agricolas

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Suelo agrícola enmendado con biochar. Estudio de campo llevado a cabo por el CEBAS-CSIC dentro del proyecto europeo FERTIPLUS. Foto realizada por Inés López Cano.

El biochar es un producto de la pirolisis de biomasa que está acaparando la atención de la comunidad científica internacional en los últimos años.  Existen varios motivos para ello:

1) La pirolisis consiste en un tratamiento térmico en ausencia de oxigeno  mediante el cual se obtienen bio-aceites y biochar como principales productos del proceso. Si bien se trata de una tecnología  conocida desde hace mucho, el interés en la búsqueda de energías renovables ha  reimpulsado su estudio.

2) Por otro lado, el descubrimiento de tierras extremadamente fértiles en el Amazonas (la denominada “Terra Preta de Indio”) con alto contenido en carbón de origen pirogénico (similar al biochar),  ha planteado la posibilidad de utilizar este material para incrementar la fertilidad de suelos agrícolas.

La aplicación de biochar en suelos agrícolas en combinación con fertilizantes minerales o enmendantes orgánicos  está siendo amplio objeto de estudio en la actualidad. Por un lado se han observado efectos positivos en las propiedades físico-químicas del suelo, y además se propone la utilización de este material como una forma de secuestro de carbono, debido a su gran resistencia a la degradación microbiana. Sin embargo, el biochar presenta elevada variabilidad en sus características, dependiendo de la biomasa de origen y de las condiciones de pirolisis y en la actualidad se está trabajando en una guía para su estandarización.

Desde hace unos años se  estudia el impacto que este tipo de carbón tiene en importantes ciclos biogeoquímicos  como el del nitrógeno o el fósforo.  Particularmente destaca el interés que ha despertado debido a su potencial para reducir las emisiones de oxido nitroso de suelos agrícolas.

En el estudio publicado recientemente en la nueva revista Open Access” del grupo Nature (Scientific Reports), nuestro grupo de investigación en colaboración con la Universidad de Cornell analizan el impacto que el biochar ejerce sobre las emisiones de oxido nitroso producido por desnitrificación.  El trabajo incluye 15 suelos agrícolas con distintas texturas, pH, carbono orgánico y nueve tipos de biochar y analiza las posibles causas y mecanismos por los que el biochar reduce dichas emisiones. El estudio demuestra que cuanto mayor es la concentración de nitratos y carbono orgánico disuelto en el suelo (mejores condiciones para la desnitrificación) más efectivo es el biochar reduciendo las emisiones de N2O. Además, el biochar disminuye la relación N2O/N2, es decir, favorece el último paso de la desnitrificación, especialmente en suelos de textura fina.  Su elevado pH juega un papel importante, aunque su efectividad depende también de otros factores, como su contenido en cenizas. En el estudio se propone un nuevo mecanismo para explicar por qué el biochar puede favorecer la reducción de N2O a N2: su potencial para favorecer el transporte de electrones (“electron shuttle”). Esta función, que se ha demostrado en otras formas de materia orgánica en el suelo, se debe las características físico-químicas del biochar, con una gran superficie que contiene grupos funcionales con capacidad para oxidarse y reducirse fácilmente.

Para más información el artículo se puede descargar  gratuitamente en:

http://www.nature.com/srep/2013/130425/srep01732/full/srep01732.html

Autora: María Luz Cayuela