Crédito: NASA / Jesse Kirsch / cortesía de Tracy Schohr
Hoy en día, las fuentes humanas son responsables del 60% de las emisiones globales de metano, provenientes principalmente de la quema de combustibles fósiles, la descomposición en vertederos y el sector agrícola. Casi una cuarta parte de las emisiones de metano se pueden atribuir a la agricultura, gran parte de la cual proviene de la cría de ganado. El cultivo de arroz y el desperdicio de alimentos también son fuentes importantes de metano agrícola, ya que casi un tercio de todos los alimentos producidos para el consumo humano se pierden o desperdician.
At NASA, los científicos estudian el presupuesto global de metano para comprender mejor las fuentes primarias de emisiones de metano y cómo contribuyen al cambio climático. Además de las fuentes humanas, el metano también se produce en entornos naturales. La mayor fuente natural de metano son los humedales, que contribuyen con el 30% de las emisiones globales de metano. Otras fuentes naturales de emisiones de metano incluyen los océanos, las termitas, el permafrost, la vegetación y los incendios forestales.
Las concentraciones de metano atmosférico más del doble desde la Revolución Industrial debido al uso intensivo de petróleo, gas y carbón, la creciente demanda de carne vacuna y productos lácteos y el aumento de la producción de alimentos y desechos orgánicos. Aunque el aumento de las concentraciones atmosféricas de metano se desaceleró apreciablemente cerca del final del 20th Siglo, las concentraciones se han aumentando sustancialmente desde 2006, probablemente como resultado del aumento de las emisiones de la cría de ganado, la renovada dependencia del gas natural y, en los últimos años, los humedales y el calentamiento global.
El nuevo retrato tridimensional del metano de la NASA muestra al segundo contribuyente más grande del mundo al calentamiento por efecto invernadero a medida que viaja a través de la atmósfera. Combinando múltiples conjuntos de datos de inventarios de emisiones y simulaciones de humedales en un modelo de computadora de alta resolución, los investigadores ahora tienen una herramienta adicional para comprender este gas complejo y su papel en el ciclo del carbono de la Tierra, la composición atmosférica y el sistema climático. La nueva visualización de datos crea una imagen más completa de la diversidad de fuentes de metano en el suelo, así como del comportamiento del gas a medida que se mueve a través de la atmósfera. Crédito: NASA / Scientific Visualization Studio
El efecto invernadero y el metano
Los gases de efecto invernadero, incluido el metano, contribuyen a reacciones químicas y retroalimentaciones climáticas. Las moléculas de gas de efecto invernadero atrapan la energía solar actuando como una manta térmica. La energía del sol es absorbida por la superficie de la Tierra, aunque parte de esta energía se refleja en la atmósfera. La energía absorbida también se vuelve a emitir en longitudes de onda infrarrojas. Parte de la energía reflejada y reemitida vuelve a entrar en el espacio, pero el resto queda atrapado en la atmósfera por los gases de efecto invernadero. Con el tiempo, el calor capturado calienta nuestro clima, aumentando las temperaturas globales.
Los gases de efecto invernadero en nuestra atmósfera actúan como una manta que atrapa el calor del Sol. Esto hace que las temperaturas globales aumenten a medida que aumenta la cantidad de gases de efecto invernadero. Crédito: NASA / Jesse Kirsch
Los aumentos de temperatura provocados por el ser humano pueden tener un impacto en el metano liberado de fuentes naturales. Por ejemplo, el permafrost puede descongelarse naturalmente y emitir metano a la atmósfera, pero los humanos han aumentado la velocidad a la que el permafrost se descongela debido al calentamiento causado por los humanos.
El metano es el mundo segundo mayor contribuyente al calentamiento global, después del dióxido de carbono. Aunque el dióxido de carbono es más abundante que el metano en la atmósfera, una sola molécula de metano atrapa el calor de manera más eficaz que una sola molécula de dióxido de carbono.
Sin embargo, la vida útil de una molécula de metano es más corta que la de una molécula de dióxido de carbono debido a los procesos químicos naturales que eliminan más rápidamente el metano de la atmósfera que el dióxido de carbono. Esto significa que si las emisiones de metano disminuyeran y se mantuviera la depuración química natural del metano, el metano atmosférico podría disminuir drásticamente en solo diez años. Disminuir la cantidad de metano que se emite a la atmósfera podría tener un impacto significativo y casi inmediato en la reducción de los efectos a corto plazo del cambio climático y puede contribuir a mantener el cambio de temperatura global por debajo de 2 grados. Celsius.
Por qué las vacas producen metano
El ganado, como las vacas lecheras o el ganado de carne, produce metano como subproducto de la digestión. El ganado son animales rumiantes, lo que significa que tienen sistemas digestivos especializados que les permiten procesar alimentos que los humanos y la mayoría de los otros animales no pueden digerir, como la hierba fresca y los cereales crudos. Cuando la comida ingresa al estómago de un bovino, se somete a un proceso llamado fermentación entérica: los microbios y las bacterias descomponen parcialmente las partículas de alimentos, que luego fermentan en la parte del estómago llamada rumen. A medida que las partículas de alimentos fermentan, producen metano. Cada vez que el ganado eructa y, en menor medida, se aplasta, el metano es expulsado y entra a la atmósfera, donde actúa como gas de efecto invernadero.
Datos básicos sobre el metano: el metano es responsable del 20% del calentamiento global desde la Revolución Industrial; En 2018, el sistema alimentario contribuyó con el 33% de todas las emisiones de GEI de origen humano; En 2015, el ganado contribuyó al 10% de las emisiones de metano de EE. UU. El metano es aproximadamente 30 veces más potente que el CO2 en el transcurso de un siglo; Europa y el Ártico son las únicas dos regiones cuyas emisiones de metano disminuyeron de 2000 a 2018; Las concentraciones de metano atmosférico se han más que duplicado en los últimos 200 años. Crédito: NASA / Jesse Kirsch
Los ojos de la NASA en el metano
Si bien las concentraciones de metano se observan bien, las emisiones deben inferirse en función de una variedad de factores. Los científicos de la NASA utilizan una variedad de métodos para rastrear las emisiones de metano. Para obtener las estimaciones más precisas posibles, utilizan inventarios de emisiones de países de todo el mundo, simulan las emisiones de metano de los humedales y las combinan con datos terrestres, aéreos y satelitales utilizando modelos atmosféricos.
En California (y algunas otras regiones), los investigadores vuelan aviones equipados con el espectrómetro de imágenes infrarrojas visibles aerotransportadas de la NASA - Next Generation, o AVIRIS-NG, y recopilan datos altamente calibrados. Estos datos se utilizan en el Encuesta de metano de California, un proyecto financiado conjuntamente por la NASA, la Junta de Recursos del Aire de California y la Comisión de Energía de California para identificar e informar rápidamente las fugas de metano.
En Alaska y el noroeste de Canadá, los investigadores de la NASA utilizan satélites, aeronaves y estudios de campo para comprender mejor las emisiones de metano del deshielo del permafrost como parte del Experimento de vulnerabilidad y boreal del Ártico, o ARRIBA. Los investigadores han descubierto que el permafrost rico en carbono se está descongelando a tasas cada vez más altas, probablemente como resultado del cambio climático inducido por el hombre, lo que convierte al Ártico en una importante fuente potencial de emisiones de metano. Según estimaciones científicas, los suelos de esta región almacenan cinco veces más carbono del que han emitido todas las actividades humanas en los últimos 200 años.
Los investigadores de la NASA combinan los datos de misiones como ARRIBA y la Encuesta de metano de California con su conocimiento de cómo se comporta el metano en la atmósfera para crear modelos informáticos de metano. Estos modelos pueden ayudar a los científicos y legisladores a comprender los patrones de metano atmosférico pasados, actuales y futuros.
Caminos hacia la reducción de las emisiones de metano
Investigadores en una variedad de campos han buscado posibles soluciones para disminuir las emisiones globales de metano. Por ejemplo, sistemas de biogás Reducir las emisiones de metano transformando los desechos del ganado, los cultivos, el agua y los alimentos en energía. El biogás se produce mediante el mismo proceso natural que ocurre en los vertederos para descomponer los desechos orgánicos. Sin embargo, los sistemas de biogás aprovechan el gas que se produce y lo utilizan como una fuente de energía limpia, renovable y confiable en lugar de dejar que se libere a la atmósfera como gas de efecto invernadero.
Un estudio dirigido por el profesor Ermias Kebreab de la Universidad de California-Davis descubrió que la introducción de unas pocas onzas de algas marinas en la dieta del ganado de carne podría reducir sus emisiones de metano en más del 82%.
Este tipo de innovaciones tecnológicas y biológicas pueden brindar a los tomadores de decisiones, ganaderos y otros más opciones para manejar nuestro metano en el futuro.
