Dióxido de carbono: la maravillosa molécula que mantiene viva la biosfera [*]
| El CO2 es una molécula notable. Con su átomo de carbono estrechamente encajado entre dos átomos de oxígeno, es estable durante mucho tiempo en la atmósfera. Pero también es lo suficientemente reactivo como para ser un elemento crucial del metabolismo de los seres vivos. Demasiado poco CO2 podría matar la biosfera al imposibilitar la reacción de fotosíntesis. Pero demasiado CO2 podría causar un daño enorme a la biosfera debido al calentamiento global extremo, la acidificación de los océanos y el envenenamiento metabólico. |
Por alguna razón, el debate sobre el aumento de la concentración de CO2 en la atmósfera causado por los humanos se centra en el calentamiento global. Los efectos químicos del CO2 se pasan por alto o se dice que son algo bueno porque “el CO2 es alimento para las plantas”. Pero esa es una visión estrecha del problema que descuida la importancia del CO2 como molécula reactiva. Los seres vivos están hechos de polímeros a base de carbono y cada átomo de carbono de cada ser vivo de la biosfera alguna vez fue parte de una molécula de dióxido de carbono. Es el dióxido de carbono el que hace posible la vida en la Tierra: sin CO2, no hay vida. Pero demasiado CO2 también puede tener efectos negativos.
El CO2 es una molécula estable, con el átomo de carbono estrechamente abrazado por dos átomos de oxígeno. No reacciona tan fácilmente con otras entidades, pero cuando lo hace, muchas cosas cambian. A continuación, se muestra un resumen de cómo interactúa el CO2 con la ecosfera.
— El CO2 absorbe fotones infrarrojos. Lo hace principalmente haciendo que sus dos átomos de oxígeno oscilen juntos como las alas de una mariposa. Se llama modo de flexión (bending mode), y ocurre alrededor de 667 cm-1, casi exactamente en el centro de la banda de emisión infrarroja de la Tierra. Es el elemento crucial del “forzamiento radiativo” (también conocido como “efecto invernadero”). Absorbe calor que de otro modo se perdería en el espacio y calienta la atmósfera. El resultado es que la superficie de la Tierra es más cálida de lo que sería sin CO2. El calentamiento global es principalmente una consecuencia del aumento de las concentraciones de CO2.
— El CO2 es un ácido. Cuando interactúa con el agua, absorbe una molécula de H2O y se convierte en ácido carbónico: H2CO3. Esta molécula libera iones de hidrógeno, H+, y lo que queda se llama “bicarbonato”. Las propiedades ácido/base son una propiedad crucial de todas las fases líquidas que forman la biosfera. Incluye los océanos, pero también los líquidos del interior de los animales, por ejemplo, el “plasma” de la sangre. La acidez de la sangre debe controlarse cuidadosamente; de lo contrario, pueden producirse diversas alteraciones desastrosas del metabolismo.
— El CO2 es un aceptor de electrones (otra definición de ácido). Esta propiedad es el núcleo de la reacción fundamental de la fotosíntesis. Primero, el H2O se divide en átomos de hidrógeno y oxígeno utilizando la energía de un fotón solar. Luego, un átomo de hidrógeno altamente reactivo cede un electrón a la molécula de CO2, iniciando las reacciones que producen azúcares y todo tipo de compuestos de carbono (se llama ciclo “Calvin-Benson”). Más CO2 puede acelerar esta reacción, al menos para algunas plantas. El resultado del aumento de las concentraciones de CO2 en la atmósfera se denomina “ecologización global”. Pero el efecto alcanza su punto máximo entre 600 y 1.000 ppm y luego disminuye.
— El CO2 es producto de la reacción de oxidación del ciclo de Krebs en el interior de las mitocondrias. Es la fuente vital de energía metabólica de todos los seres vivos, la molécula de ATP. El CO2 producido en las mitocondrias debe eliminarse rápidamente, o al menos el ciclo de Krebs debería empezar a invertirse (intoxicación por CO2). Es una de las dos tareas de la circulación sanguínea, la otra es el transporte de oxígeno. El transporte de CO2 en la sangre es tan importante que existe una enzima específica, la anhidrasa carbónica, que acelera la reacción de disolución en varios órdenes de magnitud.
Todas estas reacciones se ven afectadas por la concentración de CO2 atmosférico. Demasiado poco CO2 significa que la fotosíntesis se ralentiza y las plantas pueden morir. Se dice que el límite ronda las 150 ppm (actualmente es de unas 420 ppm), pero las plantas han desarrollado un mecanismo de fotosíntesis específico. llamado “C4”. lo que les permite sobrevivir en concentraciones mucho más bajas. Las plantas pueden prosperar con un poco más de CO2, pero lo hacen principalmente acumulando agua dentro de sus tejidos. La “ecologización global” es principalmente una pandemia global de obesidad vegetal.
Las altas concentraciones de CO2 en la atmósfera ponen a prueba la capacidad del sistema circulatorio sanguíneo para eliminarlo. Para concentraciones superiores a ca. 5%, el CO2 es inmediatamente letal para los seres humanos. Sin llegar a estos extremos, concentraciones superiores a 1.000 ppm pueden tener varios efectos metabólicos negativos, desde dolores de cabeza hasta patologías como la inflamación. A este efecto se le ha atribuido el “atontamiento global”, una tendencia mundial de disminución de las capacidades cerebrales promedio de los seres humanos. Aunque la concentración atmosférica actual (aprox. 420 ppm) todavía se encuentra dentro de los límites que se consideran seguros, normalmente se observan concentraciones mucho más altas en espacios cerrados, por ejemplo, en edificios o cuando las personas usan máscaras faciales.
Mis colegas Bierwirth, Huang y McIntyre y yo estamos preparando un artículo sobre este tema. Todavía estamos trabajando en ello. Por el momento, pueden ver un borrador mío sobre “Arxiv”, titulado “El dióxido de carbono como contaminante” (“Carbon Dioxide as a Pollutant”). Aquí hay una tabla del artículo que estamos preparando. Todo lo que aparece en esta tabla es aproximado; está ahí sólo para dar una idea de la situación.
Referencias
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UB
04/12/2024
Fuente: 04.12.2024, desde el substack. com de Ugo Bardi “Living Earth” (“Tierra Viva”) autorizado por el autor.
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