La influencia del metano en el clima

Nº 19 - Marzo del 2004
La influencia del metano en el clima
Antón Uriarte
Geógrafo
El metano primitivo
Después del vapor de agua y del dióxido de carbono, el metano (CH4) es el gas invernadero más importante
de la atmósfera. Sus cambios de concentración han repercutido —y repercuten hoy también— en la
temperatura del aire.
Algunos investigadores creen que la atmósfera primitiva de la Tierra estaba compuesta esencialmente de
nitrógeno y de metano, como lo está actualmente la atmósfera de Titán, la luna mayor de Saturno. Hasta que
el aire se oxigenó gracias a la actividad fotosintética de las cianobacterias —lo que ocurrió hace unos 2.500
millones de años— las moléculas de gas metano duraban largo tiempo en la atmósfera, lo que permitía que su
concentración fuese entonces muy abundante (por el contrario, en la atmósfera oxigenada de hoy día una
molécula de metano tiene una vida media de tan sólo doce años, debido a que se oxida y desaparece
convertida en dióxido de carbono y agua: CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O; por eso ahora su concentración es muy
pequeña: poco más de una millonésima parte de la composición del aire).
En la atmósfera primitiva el metano atmosférico provenía, o bien de los gases volcánicos, o bien de bacterias
metanogénicas del reino de las arqueas, que vivían en las condiciones sin oxígeno de aquella atmósfera
primitiva (hoy esas bacterias, para las que el oxígeno es un veneno, están confinadas en algunos reductos
anóxicos, como son los intestinos de los bóvidos o en los fangos de los campos inundados; por fermentación
de los carbohidratos fabrican metano: 2CH2O = CO2 + CH4 ).
Una parte del metano producido era consumido por las propias arqueas. Otra parte quedaba enterrado en los
sedimentos y una tercera parte, importante, se escapaba a la atmósfera, en donde se acumulaba y hacía que
su concentración —y su efecto invernadero—, fuese considerable. Así, a pesar de que la intensidad de la
energía solar en aquellos tiempos era mucho más baja que la actual, la abundancia de gases invernadero, y
especialmente de metano, lograba que el planeta no se congelase.
El metano y las glaciaciones.
Las primeras evidencias que tenemos de glaciaciones en los continentes primitivos son del período Huroniano,
entre hace unos 2.700 y 2.300 millones de años. Estas glaciaciones afectaron a gran parte de la Tierra y
probablemente se debieron a que, debido a la aparición del oxígeno en cantidades importantes, el metano se
oxidó, con lo que su concentración atmosférica disminuyó drásticamente. La disminución consecuente del
efecto invernadero enfrió el planeta.
Las glaciaciones mayores que ha conocido la Tierra llegaron más tarde, al final del Precámbrico, entre hace
unos 750 y 580 millones de años. Y no fueron unas glaciaciones normales, sino probablemente las más
intensas que ha habido nunca. Duraron varios millones de años cada una y existen pruebas geológicas de que
afectaron a todos los continentes, de tal forma que las regiones heladas se extendieron hasta latitudes
tropicales.
Durante estas glaciaciones el planeta casi dejó de ser apto para la vida. En muchas series sedimentarias de
localidades situadas entonces en los trópicos aparecen estratos geológicos con depósitos glaciales
correspondientes a una fase tan fría que hace pensar que cesó la actividad biológica marina.
¿Pero cómo acabaron estas gigantescas glaciaciones?
Para algunos investigadores, la causa fue los escapes de metano del subsuelo marino (clatratos o hidratos de
metano congelados) y no un supuesto aumento del dióxido de carbono debido a una presunta actividad
volcánica. El que el culpable del calentamiento fuese el metano, y no el dióxido de carbono, se deduce del
contenido muy bajo en carbono-13 de los carbonatos sedimentados justo al comienzo de las desglaciaciones.
El bajo nivel de la concentración de carbono-13 en esos sedimentos carbonatados se debería a que hubo al
final de la glaciación un aumento brusco de metano (por su origen biológico, el metano es pobre en carbono13, a diferencia del CO2 volcánico, que no lo es).
Figura 1. Valores de carbono-13 en diferentes reservorios. Los valores son muy negativos en la materia orgánica, tanto continental
como marina. El metano, por su origen biológico es muy pobre en carbono-13. Por eso los períodos en los que el carbono
sedimentado es pobre en este isótopo puede delatar la existencia de grandes escapes.
Ese metano que se escapaba en episodios cataclísmicos provenía de los depósitos de clatratos o hidratos de
metano. Estos depósitos consisten en gas metano que en tiempos normales queda enclaustrado en cristales de
agua congelada, que rellena los espacios porosos de los sedimentos costeros de latitudes altas. También se
encuentran hidratos de metano en el permafrost de regiones continentales, pero en menores cantidades. El
metano provendría fundamentalmente de la descomposición bacteriana, metanogénica, de la materia orgánica
que iba cayendo al fondo marino cuando todavía —antes de la glaciación— en el mar había vida (normalmente
las burbujas del gas así formado suben y se escapan a la atmósfera, pero, en donde la temperatura del agua
es muy baja, parte del metano puede quedar atrapado en cristales de hielo, rellenando los espacios porosos
del subsuelo marino).
Tras permanecer estable durante la inerte fase glacial, el metano helado de estos depósitos se habría liberado
respondiendo a una subida inicial de la temperatura del agua, de causa aún desconocida, que tuvo lugar al
comienzo de la desglaciación. Entonces, al ser un potente gas invernadero, el metano habría amplificado el
calentamiento, acabando rápidamente con la glaciación.
Figura 2. Escape de metano del subsuelo marino en zonas polares. Tras permanecer encerrado en celdillas de hielo (clatratos), el
calentamiento de las aguas o los derrumbes del fondo marino costero lo liberan al agua y a la atmósfera.
Durante los últimos 500 millones de años ha habido otros episodios de calentamiento que se han atribuido
también al escape masivo de metano y aún hoy existen enormes depósitos en muchas zonas del subsuelo
marino.
El metano desde la Ultima Glaciación
El análisis de las burbujas de aire atrapado en los hielos de Groenlandia y de la Antártida han permitido
averiguar que durante los últimos 150.000 años la concentración atmosférica de metano ha ido variando de
forma muy pareja a la evolución de la temperatura media planetaria. Su concentración aumenta abruptamente
en los períodos cálidos y disminuye en los períodos fríos.
Durante el Ultimo Máximo Glacial, hace 22.000 años la concentración de metano era la más baja,
aproximadamente 0,35 ppm, y al final de la glaciación, al comienzo del Holoceno, se elevó a 0,70 ppm.
Hay algunos investigadores que creen que el aumento antrópico que se observa desde mediados del Holoceno
se remonta al inicio de la agricultura y, en especial, al del cultivo del arroz en campos encharcados hace 5.000
años. Según Ruddiman el incremento térmico causado por la agricultura (aumento del CO2 por deforestación,
y del metano por regadíos) habría sido superior en la historia de la humanidad al causado por la industria
(Kerr, 2004).
El metano proviene fundamentalmente de la fermentación anaeróbica de materia orgánica en el fondo de
humedales de poco fondo (en el fondo de los lagos también se produce, pero es consumido por otras bacterias
antes de salir a superficie). Como hemos indicado anteriormente, una vez en la atmósfera, su destrucción, por
oxidación, es bastante rápida. Por eso, la concentración atmosférica responde rápidamente a la intensidad de
las emisiones terrestres. Si éstas disminuyen, la concentración se reduce en muy poco tiempo y viceversa. Los
cambios son casi simultáneos a escala global ya que la circulación global del aire hace que las moléculas de
metano se esparzan rápidamente por toda la troposfera.
Figura 3. Evolución de la concentración de metano en la atmósfera en los últimos 14.000 años, estimada a partir de sondeos en los
hielos de Groenlandia y de la Antártida.
Se supone que las emisiones biológicas de metano a la atmósfera son mayores cuando sobre la superficie
terrestre existe más calor y más humedad. Entonces aumenta la metanogénesis, debido a la mayor actividad
bacteriana. Por lo tanto se supone que el frío y la sequedad que acompaña a los períodos más fríos provocan
una disminución de sus emisiones.
Según la teoría tradicional, la evolución del metano en el transcurso de la Ultima Glaciación muestra
fluctuaciones relacionadas con la fuerza de los monzones tropicales del hemisferio norte. Monzones más
intensos crean humedales en algunas regiones de África y Asia que durante los períodos glaciales permanecen
semiáridas, convirtiéndolas, temporalmente, en fuentes de gas metano. Por el contrario, la debilidad de los
monzones provoca la vuelta a condiciones de sequedad y a una menor producción de metano, con lo que su
concentración atmosférica se reduce en poco tiempo.
Sin embargo, algunos modelos recientes discrepan con esta teoría según la cual existe una relación directa a
escala global entre la cantidad de lluvia y la emisión de metano. Paradójicamente, si llueve demasiado,
algunas extensiones pantanosas productoras de metano pasan a convertirse en lagos más profundos, en
donde las burbujas del metano producido en el fondo son consumidas por otras bacterias metanotróficas antes
de salir a la atmósfera.
Por eso se cree que las variaciones de las condiciones tropicales no pueden ser la única causa de los cambios
en la producción natural de metano. Lo que ocurre en las zonas de tundra de las latitudes altas y en las
plataformas costeras del Ártico puede ser más importante. En los períodos cálidos, la descongelación de
regiones anteriormente afectadas por permafrost encharca el suelo, las marismas se extienden y aquí y allá se
forman turberas, que emiten metano intensamente.
También es posible que, durante los períodos cálidos, parte del metano del permafrost, que permanece en el
suelo enjaulado en cristales congelados de hielo, tras la fusión, se fugase a la atmósfera. En las plataformas
sumergidas del Ártico, el calentamiento del agua podía provocar el descongelamiento y la desestabilización del
fondo oceánico, bajo el cual existen grandes bolsas de este metano, dejándolo escapar al aire.
El metano en la actualidad
La concentración atmosférica actual del metano es de 1,7 ppm. Debido a su incremento desde los tiempos
preindustriales —cuando la concentración atmosférica era de sólo 0,7 ppm—, el forzado radiativo producido
desde entonces es importante, unos 0,7 W/m2 . Aunque en el transcurso del siglo pasado, el aumento del
metano atmosférico ha sido muy considerable, el ritmo de incremento en los últimos años ha disminuido. De
hecho, su incremento interanual en la atmósfera es ya casi nulo.
Figura 4. Concentración global estacional (en ppm) de metano desde Enero de 1978 hasta Junio de 2001
Las razones son desconocidas. Algunos ligan esta desaceleración a cambios en la química atmosférica, que
acelerarían la destrucción del metano (más ozono troposférico), y otros piensan más bien en una disminución
de las emisiones. Quizás, mejoras en la utilización del agua en los campos de arroz asiáticos (menos
encharcamientos) hayan contribuido a la modificación de la tendencia.
Hay que tener en cuenta que, como hemos indicado, la vida media en la atmósfera del metano es muy corta.
Por lo tanto, los desequilibrios que se producen entre su producción y su destrucción son rápidamente
apreciables.
La agricultura y la ganadería son una de las principales actividades humanas productoras de metano. Todos los
años 400 millones de toneladas de metano son producidas por microbios que viven en condiciones anaeróbicas
degradando la materia orgánica. Los medios en los que actúan estos microbios son muy variados: el estómago
de un rumiante, el interior de un estercolero, un campo inundado para el cultivo de arroz o el fondo de una
marisma. El cultivo del arroz sobre enormes extensiones encharcadas, favorece la metanogénesis en los barros
de las tierras inundadas. También la prolífica cabaña mundial de animales rumiantes, en cuyos estómagos, por
fermentación entérica, se produce ese gas ha contribuido al incremento: entre el 5 y el 10 % de la masa del
alimento de una vaca se transforma en metano.
Otra fuente antrópica de metano en el siglo XX han sido los escapes en las instalaciones defectuosas de
extracción de gas natural (que en su mayor parte es metano, aunque sea más comercial y ecológico llamarle
gas natural, como si el carbón y el petróleo no fuese naturales) y en los cientos de miles de kilómetros de
gasoductos construidos para su transporte. El auge de la utilización energética del metano hará necesario la
construcción de más pozos de extracción y de más gasoductos, pero es de esperar que las mejoras técnicas
harán disminuir el despilfarro y las fugas a la atmósfera. También es de esperar que las técnicas agrícolas
mejoren de tal forma que se necesiten en el futuro menos campos encharcados para producir los mismos o
más alimentos. En definitiva es muy probable que el cese de la concentración de metano en la atmósfera se
prolongue en el tiempo y que, incluso, comience pronto a disminuir.
Referencias:
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Jacobsen S., 2001, Gas hydrates and deglaciations, Nature, 412, 691
Wiechert U. 2002, Earth’s early atmosphere, Science, 298, 2341-2342
Kerr R., 2004, An early start for greenhouse warming?, Science, 303, 306-307
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