La geoingeniería del hierro a escala global

El hierro es un micronutriente vital que el fitoplancton necesita para crecer, pero generalmente es escaso en el océano.

Cuando está disponible a través de una tormenta de polvo u otra fuente, el fitoplancton absorbe el dióxido de carbono durante la fotosíntesis en la superficie del océano.

Cuando mueren y se hunden en el fondo del océano, llevan el carbono consigo, actuando efectivamente como un "sumidero de carbono". Entonces, agreguemos más hierro para disminuir el dióxido de carbono del cambio climático, dicen los entusiastas de la geoingeniería.

No es ningún secreto que las tormentas masivas de polvo en el desierto del Sahara cubren ocasionalmente con hierro el Océano Atlántico Norte.

El hierro liberado por las actividades humanas contribuye tanto como el 80 por ciento del hierro que cae en la superficie del océano, incluso en el polvoriento Océano Atlántico Norte, y es probable que se subestime en todo el mundo, según un nuevo estudio en Nature Communications.

"La gente ni siquiera se da cuenta", dijo el autor principal, el Dr. Tim Conway, profesor asistente de la Facultad de Ciencias Marinas de la USF, "pero ya hemos estado haciendo una especie de experimento de fertilización con hierro durante muchas décadas".

La quema de combustibles fósiles, biocombustibles y bosques liberan hierro, que se puede transportar como un aerosol a grandes distancias desde la tierra hasta las entrañas del Atlántico Norte y más allá. Pero los aerosoles de hierro derivados de humanos han sido casi imposibles de ver en los datos, hasta ahora.
El equipo usó las proporciones de isótopos de hierro en la atmósfera para determinar si el hierro provenía del polvo del desierto del Sahara o de fuentes humanas como automóviles, combustión o incendios.

"A pesar de mucha investigación, la química del hierro todavía es algo así como una caja negra en el océano", dijo Conway. El hierro, un elemento traza, se encuentra en cantidades extremadamente bajas en el océano; un litro de agua de mar contiene 35 gramos de sal, pero solo alrededor de una mil millonésima parte de un gramo de hierro. Esto hace que sea muy difícil de medir. El hierro también es difícil de muestrear sin riesgo de contaminación, especialmente si se trabaja en un barco oxidado.

Intentar establecer cuánto aterriza y disuelve el hierro atmosférico en el océano presenta aún más desafíos, ya que las tormentas, las estaciones y el uso de la tierra cambian la cantidad de polvo que sale de los continentes. La digestión de partículas de polvo en el laboratorio para ver la cantidad de hierro que se disuelve también es problemática, y ha dado lugar a estimaciones de hierro que se disuelven cuando llega al océano en un rango de 0 a 100 por ciento.

El estudio actual aborda algunos de estos misterios que permanecen en la química del hierro, llevando nuestra comprensión del suministro de hierro atmosférico a los océanos al siguiente nivel.

Conway y sus colegas analizaron muestras de aerosoles recolectados en cruceros de investigación al Atlántico Norte en 2010 y 2011 a bordo del R / V Knorr. Los cruceros formaron parte de GEOTRACES, un programa de investigación coordinado a nivel mundial de 35 países para estudiar los metales traza y sus isótopos en el océano.

Se tomaron muestras de un área de África occidental que se sabe que recoge el polvo de las tormentas de polvo del Sahara, y las otras se tomaron de las costas de Nueva Inglaterra y Europa, donde se espera que la contaminación derivada de los seres humanos sea más importante. El equipo luego midió las proporciones de isótopos de hierro en las muestras para determinar si el hierro provenía de una fuente natural o humana.

Las proporciones de isótopos de hierro (56Fe / 54Fe) pueden cambiar en respuesta a las reacciones químicas, por lo que los procesos inducidos por el hombre, como la quema de combustibles fósiles, liberan el hierro con una 'firma' de isótopos diferente a la del hierro derivado de materiales naturales.
Anteriormente se asumió que las partículas de polvo del Sahara tenían una proporción que parecía la corteza continental promedio, y Conway sugirió que cuando las partículas de polvo del Sahara golpean el océano, el hierro que se disuelve interactúa con las moléculas orgánicas que se unen al 56Fe más pesado.

"Llevamos a cabo esta investigación para analizar esa idea y esperamos ver señales continentales o tal vez más isótopos pesados en las muestras de las tres regiones", dijo Conway. "Lo que encontramos fue bastante loco y muy ligero. No esperábamos esto en absoluto", dijo Conway.

El hierro en el aire del Sahara era, de hecho, compatible con la corteza continental, pero era mucho más pesado que las muestras de América del Norte y Europa, que estaban cargadas con hierro más ligero (más 54Fe), derivado de humanos, no hierro del Sahara.

"El hecho de que hayamos encontrado hierro de origen humano en el polvoriento Atlántico Norte demuestra cuán efectivo es este marcador para el hierro antropogénico", dijo Conway.

Luego, utilizaron el trabajo de trazador de isótopos de hierro para mejorar los modelos utilizados para predecir la cantidad de polvo que cae sobre el océano global, y pudieron demostrar que el hierro proveniente del aporte humano es mucho mayor de lo que se pensaba anteriormente.
Un ejercicio de geoingeniería

Desde la década de 1990, los científicos han propuesto la idea de fertilizar el agua con hierro liberado de los barcos para acelerar el crecimiento del fitoplancton. El pensamiento es así:

El hierro es un micronutriente vital que el fitoplancton necesita para crecer, pero generalmente es escaso en el océano. Cuando esté disponible a través de una tormenta de polvo u otra fuente, el fitoplancton sorbe el dióxido de carbono durante la fotosíntesis en la superficie del océano. Cuando mueren y se hunden en el fondo del océano, llevan el carbono consigo, actuando efectivamente como un "sumidero de carbono". Entonces, agreguemos más hierro para disminuir el dióxido de carbono del cambio climático, dicen los entusiastas de la geoingeniería.

Este ejercicio de geoingeniería todavía se debate intensamente hoy, y el estudio de Conway y su equipo agrega combustible al fuego con un giro inesperado.

"Parece que ya hemos estado fertilizando el océano. Simplemente no pudimos cuantificarlo", dijo Conway, aunque los científicos han tenido un presentimiento sobre el aporte humano de hierro desde mediados de la década de 2000.

"Hemos cambiado por completo el sistema", dijo, y habitualmente agregamos hierro al océano al talar bosques o conducir automóviles. Irónicamente, debido a la forma en que funciona el hierro, por lo tanto, es posible que estas fuentes humanas de hierro en el océano puedan haber actuado para mitigar el cambio climático.

"Aún no sabemos la magnitud de esto, pero es una declaración justa", dijo Conway.

Trabajo de investigación: aquí