secuestro de carbono

El secuestro de carbono es parte del ciclo natural del carbono mediante el cual el carbono se intercambia entre la biosfera , la pedosfera (suelo), la geosfera , la hidrosfera y la atmósfera de la Tierra . ^{[ 10 ]} El dióxido de carbono es capturado naturalmente de la atmósfera a través de procesos biológicos, químicos o físicos, y almacenado en depósitos a largo plazo.

Las plantas absorben dióxido de carbono del aire a medida que crecen y lo incorporan a su biomasa . Sin embargo, los depósitos biológicos (como los bosques y los lechos de algas ) se consideran sumideros de carbono volátiles , ya que no se puede garantizar su secuestro a largo plazo. Eventos como incendios forestales o enfermedades, presiones económicas y cambios en las prioridades políticas pueden provocar la liberación del carbono secuestrado a la atmósfera. ^{[ 4 ]}

El secuestro de carbono, que actúa como sumidero de carbono , ayuda a mitigar el cambio climático y, por lo tanto, a reducir sus efectos nocivos . Contribuye a frenar la acumulación atmosférica y marina de gases de efecto invernadero , principalmente dióxido de carbono liberado por la quema de combustibles fósiles . ^{[ 11 ]}

El secuestro de carbono para la mitigación del cambio climático puede implicar tanto la mejora de los sumideros naturales de carbono como el empleo de métodos tecnológicos para capturar y almacenar carbono. ^{[ 3 ]}

Dentro de los enfoques de captura y almacenamiento de carbono, el secuestro de carbono se refiere al componente de almacenamiento . Se pueden aplicar tecnologías de almacenamiento artificial de carbono, como el almacenamiento gaseoso en formaciones geológicas profundas (incluidas formaciones salinas y campos de gas agotados) y el almacenamiento sólido mediante la reacción de CO₂ _con óxidos metálicos para producir carbonatos estables . ^{[ 12 ]}

Para que el carbono se secuestre artificialmente —es decir, fuera de los procesos naturales del ciclo del carbono— primero debe capturarse, o su liberación a la atmósfera debe retrasarse o prevenirse significativamente. Esto puede lograrse incorporando materiales ricos en carbono en aplicaciones de larga duración, como la construcción, evitando así la liberación a través de procesos como la combustión o la descomposición. Posteriormente, puede almacenarse pasivamente o seguir utilizándose productivamente a lo largo del tiempo de diversas maneras. Por ejemplo, al cosecharse, la madera (como material rico en carbono) puede incorporarse a la construcción o a una variedad de otros productos duraderos, secuestrando así su carbono durante años o incluso siglos. ^{[ 13 ]} En la producción industrial, los ingenieros suelen capturar el dióxido de carbono de las emisiones de las centrales eléctricas o las fábricas.

Por ejemplo, en Estados Unidos , la Orden Ejecutiva 13990 (oficialmente titulada "Protección de la salud pública y el medio ambiente y restablecimiento de la ciencia para abordar la crisis climática"), aprobada en 2021 y revocada en enero de 2025, incluía varias menciones al secuestro de carbono mediante la conservación y restauración de ecosistemas sumideros de carbono, como humedales y bosques. El documento hacía hincapié en la importancia de los agricultores, los terratenientes y las comunidades costeras en el secuestro de carbono. Asimismo, ordenaba al Departamento del Tesoro que promoviera la conservación de los sumideros de carbono a través de mecanismos basados ​​en el mercado. ^{[ 14 ]}

Tras señalar que la capacidad de secuestro de carbono del planeta no es ilimitada, un estudio de 2025 concluyó que el uso completo de la capacidad de almacenamiento geológico de la Tierra ayudaría a limitar el calentamiento global en tan solo 0,7 °C (1,3 °F) . ^{[ 15 ]}  

Los bosques son una parte importante del ciclo global del carbono porque los árboles y las plantas absorben dióxido de carbono a través de la fotosíntesis . Por lo tanto, juegan un papel importante en la mitigación del cambio climático . ^{[ 23 ] : 37} Al eliminar el gas de efecto invernadero CO ₂ del aire, los bosques funcionan como sumideros de carbono terrestres , lo que significa que almacenan grandes cantidades de carbono en forma de biomasa, que abarca raíces, tallos, ramas y hojas. Al hacerlo, los bosques secuestran aproximadamente el 25% de las emisiones de carbono humanas anualmente, jugando un papel crítico en el clima de la Tierra. ^{[ 24 ]} A lo largo de su vida, los árboles continúan secuestrando carbono, almacenando CO ₂ atmosférico a largo plazo. ^{[ 25 ]} Por lo tanto , la gestión forestal sostenible , la forestación y la reforestación son contribuciones importantes a la mitigación del cambio climático.

Una consideración importante en tales esfuerzos es que los bosques pueden pasar de sumideros a fuentes de carbono. ^{[ 26 ] [ 27 ]} En 2019, los bosques absorbieron un tercio menos de carbono que en la década de 1990, debido a temperaturas más altas, sequías ^{[ 28 ]} y deforestación . Los datos de inventario forestal a escala nacional también muestran tendencias de 1999 a 2020 que indican que algunos bosques ya se estaban acercando a umbrales climáticos que los transformarían de sumideros de carbono a fuentes de carbono. ^{[ 24 ]} El bosque tropical típico podría convertirse en una fuente de carbono para la década de 2060. ^{[ 29 ]}

Los investigadores han descubierto que, en términos de servicios ambientales , es mejor evitar la deforestación que permitirla para luego reforestar, ya que esto último conlleva efectos irreversibles en términos de pérdida de biodiversidad y degradación del suelo . ^{[ 30 ]} Además, la probabilidad de que se libere carbono residual del suelo es mayor en un bosque boreal joven. ^{[ 31 ]} En particular, se ha observado que los bosques boreales favorecen el crecimiento de Armillaria (hongo de la miel), un patógeno de las raíces que descompone compuestos necesarios para la integridad de la madera, aumentando la probabilidad de liberación de carbono. ^{[ 32 ]} Las emisiones globales de gases de efecto invernadero causadas por el daño a las selvas tropicales podrían haber sido subestimadas sustancialmente hasta alrededor de 2019. ^{[ 33 ]} Adicionalmente, los efectos de la forestación y la reforestación se manifestarán más a largo plazo que los de mantener intactos los bosques existentes. ^{[ 34 ]} Se necesita mucho más tiempo —varias décadas— para que los beneficios del calentamiento global se manifiesten en los mismos beneficios de secuestro de carbono de los árboles maduros en los bosques tropicales y, por lo tanto, de la limitación de la deforestación. ^{[ 35 ]} Por consiguiente, los científicos consideran que "la protección y recuperación de ecosistemas ricos en carbono y de larga vida, especialmente los bosques naturales", es "la principal solución climática ". ^{[ 36 ]}

La plantación de árboles en tierras de cultivo y pastizales marginales ayuda a incorporar carbono del CO atmosférico.₂ enbiomasa. ^{[ 37 ] [ 38 ]} Para que este proceso de secuestro de carbono tenga éxito, el carbono no debe regresar a la atmósfera por la quema de biomasa o la descomposición cuando los árboles mueren. ^{[ 39 ]} Se ha observado que varias especies deFicus, comoFicus wakefieldii,secuestran CO₂comooxalato de calcioen presencia debacterias y hongosoxalotróficoscatabolizanel oxalato, lo que produce carbonato de calcio. ^{[ 40 ]} El carbonato de calcio se precipita por todo el árbol, lo que tambiénalcalinizael suelo circundante. Estas especies son candidatas actuales para el secuestro de carbono en la agroforestería. Este proceso de fijación de oxalato de calcio se observó por primera vez en elIroko, que puede secuestrar hasta una tonelada de carbonato de calcio en el suelo a lo largo de su vida. Además, los cactus, como elSaguaro, transfieren carbono del ciclo biológico al ciclo geológico mediante la formación del mineral carbonato de calcio. ^{[ 41 ]}

La Tierra ofrece espacio suficiente para plantar 0,9 mil millones de ha adicionales de cobertura de dosel arbóreo, aunque esta estimación ha sido criticada, ^{[ 42 ] [ 43 ]} y el área real que tiene un efecto de enfriamiento neto en el clima cuando se tienen en cuenta las retroalimentaciones biofísicas como el albedo es entre un 20 y un 80 % menor. ^{[ 44 ] [ 45 ]} Plantar y proteger estos árboles secuestraría 205 mil millones de toneladas de carbono si los árboles sobreviven al estrés climático futuro hasta alcanzar la madurez. ^{[ 46 ] [ 45 ]} Para poner esta cifra en perspectiva, esto equivale a unos 20 años de las emisiones globales de carbono actuales (a partir de 2019). ^{[ 47 ]} Este nivel de secuestro representaría aproximadamente el 25 % del reservorio de carbono de la atmósfera en 2019. ^{[ 45 ]}

La esperanza de vida de los bosques varía en todo el mundo, influenciada por las especies de árboles, las condiciones del sitio y los patrones de perturbación natural. En algunos bosques, el carbono puede almacenarse durante siglos, mientras que en otros, se libera con incendios frecuentes que reemplazan la masa forestal. Los bosques que se cosechan antes de los eventos de reemplazo de masa forestal permiten la retención de carbono en productos forestales manufacturados como la madera . ^{[ 48 ]} Sin embargo, solo una parte del carbono extraído de los bosques talados termina en bienes duraderos y edificios. El resto termina como subproductos de aserraderos como pulpa, papel y paletas. ^{[ 49 ]} Si todas las nuevas construcciones a nivel mundial utilizaran un 90 % de productos de madera, principalmente mediante la adopción de madera laminada en la construcción de baja altura , esto podría secuestrar 700  millones de toneladas netas de carbono por año. ^{[ 50 ] [ 51 ]} Esto se suma a la eliminación de las emisiones de carbono de los materiales de construcción desplazados, como el acero o el hormigón, cuya producción es intensiva en carbono.

Un metaanálisis encontró que las plantaciones de especies mixtas aumentarían el almacenamiento de carbono junto con otros beneficios de la diversificación de los bosques plantados. ^{[ 52 ]}

Aunque un bosque de bambú almacena menos carbono total que un bosque maduro de árboles, una plantación de bambú secuestra carbono a un ritmo mucho más rápido que un bosque maduro o una plantación de árboles. Por lo tanto, el cultivo de madera de bambú puede tener un potencial significativo de secuestro de carbono. ^{[ 53 ]}

La Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) informó que: "El stock total de carbono en los bosques disminuyó de 668 gigatoneladas en 1990 a 662 gigatoneladas en 2020". ^{[ 22 ] : 11} En los bosques boreales de Canadá , hasta el 80% del carbono total se almacena en los suelos como materia orgánica muerta. ^{[ 54 ]}

El Sexto Informe de Evaluación del IPCC afirma: «El rebrote forestal secundario y la restauración de bosques degradados y ecosistemas no forestales pueden desempeñar un papel importante en el secuestro de carbono (alta confianza) con una alta resiliencia a las perturbaciones y beneficios adicionales como una mayor biodiversidad». ^{[ 55 ] [ 56 ]}

Los impactos en la temperatura dependen de la ubicación del bosque. Por ejemplo, la reforestación en regiones boreales o subárticas tiene un menor impacto en el clima. Esto se debe a que sustituye una región de alto albedo , dominada por la nieve, por un dosel forestal de menor albedo. Por el contrario, los proyectos de reforestación tropical generan un cambio positivo, como la formación de nubes . Estas nubes reflejan la luz solar, lo que reduce las temperaturas. ^{[ 57 ] : 1457}

Plantar árboles en climas tropicales con estaciones lluviosas tiene otra ventaja. En tales entornos, los árboles crecen más rápido (fijando más carbono) porque pueden crecer durante todo el año. Los árboles en climas tropicales tienen, en promedio, hojas más grandes, brillantes y abundantes que los de climas no tropicales. Un estudio sobre la circunferencia de 70 000 árboles en África ha demostrado que los bosques tropicales fijan más dióxido de carbono de lo que se creía. La investigación sugiere que casi una quinta parte de las emisiones de combustibles fósiles son absorbidas por los bosques de África, la Amazonia y Asia . Simon Lewis afirmó: «Los árboles de los bosques tropicales absorben alrededor del 18 % del dióxido de carbono que se añade a la atmósfera cada año por la quema de combustibles fósiles, amortiguando sustancialmente la tasa de cambio». ^{[ 58 ]}

La restauración de humedales implica restaurar las funciones biológicas, geológicas y químicas naturales de un humedal a través del restablecimiento o la rehabilitación. ^{[ 60 ]} Es una buena manera de reducir el cambio climático. ^{[ 61 ]} El suelo de los humedales, particularmente en los humedales costeros como los manglares , las praderas marinas y las marismas salinas , ^{[ 61 ]} es un importante reservorio de carbono; entre el 20 y el 30 % del carbono del suelo del mundo se encuentra en los humedales, mientras que solo entre el 5 y el 8 % de la tierra del mundo está compuesta por humedales. ^{[ 62 ]} Los estudios han demostrado que los humedales restaurados pueden convertirse en sumideros productivos _de CO₂ ^{[ 63 ] [ 64 ] [ 65 ]} y muchos están siendo restaurados. ^{[ 66 ] [ 67 ]} Además de los beneficios climáticos, la restauración y conservación de los humedales pueden ayudar a preservar la biodiversidad, mejorar la calidad del agua y contribuir al control de inundaciones . ^{[ 68 ]}

Las plantas que componen los humedales absorben dióxido de carbono ( CO₂ ) de la atmósfera y lo convierten en materia orgánica. La naturaleza anegada del suelo ralentiza la descomposición de la materia orgánica, lo que resulta en la acumulación de sedimentos ricos en carbono, _{que actúan como un} sumidero de carbono a largo plazo . ^{[ 69 ] [ 70 ]} Además, las condiciones anaeróbicas en los suelos anegados dificultan la descomposición completa de la materia orgánica, promoviendo la conversión del carbono en formas más estables. ^{[ 70 ]}

Al igual que en los bosques, para que el proceso de secuestro tenga éxito, el humedal debe permanecer intacto. Si se altera, el carbono almacenado en las plantas y los sedimentos se liberará a la atmósfera y el ecosistema dejará de funcionar como sumidero de carbono. ^{[ 71 ]} Además, algunos humedales pueden liberar gases de efecto invernadero distintos del _CO₂ , como el metano ^{[ 72 ]} y el óxido nitroso ^{[ 73 ],} lo que podría contrarrestar los posibles beneficios climáticos. Las cantidades de carbono secuestradas mediante carbono azul por los humedales también pueden ser difíciles de medir. ^{[ 68 ]}

El suelo de los humedales es un importante sumidero de carbono ; el 14,5 % del carbono del suelo mundial se encuentra en los humedales, mientras que solo el 5,5 % de la superficie terrestre mundial está compuesta por humedales. ^{[ 74 ]} Los humedales no solo son un gran sumidero de carbono, sino que también ofrecen muchos otros beneficios, como la recolección de agua de inundación, la filtración de contaminantes del aire y del agua, y la creación de un hábitat para numerosas aves, peces, insectos y plantas. ^{[ 75 ]}

El cambio climático podría alterar el almacenamiento de carbono en los suelos de los humedales, transformándolos de sumidero a fuente. ^{[ 76 ]} Con el aumento de las temperaturas, se produce un incremento de los gases de efecto invernadero en los humedales, especialmente en aquellos con permafrost . Cuando este permafrost se derrite, aumenta la disponibilidad de oxígeno y agua en el suelo. ^{[ 76 ]} Debido a esto, las bacterias del suelo generarían grandes cantidades de dióxido de carbono y metano que se liberarían a la atmósfera. ^{[ 76 ]}

La relación entre el cambio climático y los humedales aún no se comprende completamente. ^{[ 76 ]} Tampoco está claro cómo los humedales restaurados gestionan el carbono a la vez que contribuyen a la emisión de metano. Sin embargo, preservar estas áreas ayudaría a prevenir una mayor liberación de carbono a la atmósfera. ^{[ 77 ]}

En comparación con la vegetación natural, los suelos agrícolas presentan un menor contenido de carbono orgánico del suelo (COS). Cuando se transforma un suelo natural o seminatural, como bosques, arboledas, pastizales, estepas y sabanas, el contenido de COS se reduce entre un 30 % y un 40 %. ^{[ 83 ]} Esta pérdida se debe a la cosecha , ya que las plantas contienen carbono. Al cambiar el uso del suelo , el carbono presente en él aumenta o disminuye, y este cambio continúa hasta que el suelo alcanza un nuevo equilibrio. Las variaciones climáticas también pueden afectar a este equilibrio . ^{[ 84 ]}

La disminución del contenido de carbono orgánico del suelo (COS) puede contrarrestarse aumentando el aporte de carbono. Esto puede lograrse mediante diversas estrategias, como dejar los residuos de la cosecha en el campo, usar estiércol como fertilizante o incluir cultivos perennes en la rotación. Los cultivos perennes tienen una mayor fracción de biomasa subterránea, lo que aumenta el contenido de COS. ^{[ 83 ]}

Los cultivos perennes reducen la necesidad de labranza y, por lo tanto, ayudan a mitigar la erosión del suelo, y pueden contribuir a aumentar la materia orgánica del suelo. A nivel mundial, se estima que los suelos contienen más de 8580  gigatoneladas de carbono orgánico, aproximadamente diez veces la cantidad presente en la atmósfera y mucho más que en la vegetación. ^{[ 85 ]}

Los investigadores han descubierto que el aumento de las temperaturas puede provocar un auge en la población de microbios del suelo, que convierten el carbono almacenado en dióxido de carbono. En experimentos de laboratorio en los que se calentó el suelo, los suelos ricos en hongos liberaron menos dióxido de carbono que otros suelos. ^{[ 86 ]}

Tras la absorción de dióxido de carbono (CO₂ ) de la atmósfera, las plantas depositan materia orgánica en el suelo. ^{[ 25 ]} Esta materia orgánica, derivada de la descomposición de materia vegetal y sistemas radiculares, es rica en compuestos de carbono. Los microorganismos del suelo descomponen esta materia orgánica y, en el proceso, parte del carbono se estabiliza aún más en el suelo en forma de humus , un proceso conocido como humificación . ^{[ 87 ]}

A nivel mundial, se estima que el suelo contiene aproximadamente 2500 gigatoneladas de carbono. Esto representa más del triple del carbono presente en la atmósfera y cuatro veces el presente en plantas y animales vivos. ^{[ 88 ]} Alrededor del 70 % del carbono orgánico del suelo global en áreas sin permafrost se encuentra en las capas más profundas del suelo, dentro del primer metro, y está estabilizado por asociaciones mineral-orgánicas. ^{[ 89 ]}

Enterrar biomasa (como árboles) imita directamente los procesos naturales que crearon los combustibles fósiles . ^{[ 108 ]} El potencial global de secuestro de carbono mediante el enterramiento de madera se estima en 10 ± 5 GtC/año y las tasas más altas en los bosques tropicales (4,2 GtC/año), seguidos de los bosques templados (3,7 GtC/año) y boreales (2,1 GtC/año). ^{[ 13 ]} En 2008, Ning Zeng de la Universidad de Maryland estimó 65 GtCyacen en el suelo de los bosques del mundo como material leñoso grueso que podría enterrarse y los costos para el secuestro de carbono de enterramiento de madera son de US$50/tC, lo que es mucho menor que la captura de carbono de, por ejemplo, las emisiones de las centrales eléctricas. ^{[ 13 ]} La fijación de CO ₂ en biomasa leñosa es un proceso natural llevado a cabo a través de la fotosíntesis . Esta es una solución basada en la naturaleza y los métodos que se están probando incluyen el uso de "bóvedas de madera" para almacenar el carbono que contiene la madera en condiciones libres de oxígeno. ^{[ 109 ]}

En 2022, una organización de certificación publicó metodologías para el enterramiento de biomasa. ^{[ 110 ]} Otras propuestas de almacenamiento de biomasa han incluido el enterramiento de biomasa a gran profundidad bajo el agua, incluso en el fondo del Mar Negro . ^{[ 111 ]}

El secuestro geológico se refiere al almacenamiento de CO₂ _bajo tierra en yacimientos agotados de petróleo y gas, formaciones salinas o capas profundas de carbón no aptas para la minería. ^{[ 113 ]}

Una vez que el CO₂ _se captura de una fuente puntual, como una fábrica de cemento, ^{[ 114 ]} se puede comprimir a ≈100 bar para convertirlo en un fluido supercrítico . En esta forma , el CO₂ _podría transportarse por tubería hasta el lugar de almacenamiento. El CO₂ _podría inyectarse a gran profundidad, normalmente a unos 1 km (0,6 millas) , donde permanecería estable durante cientos o millones de años. ^{[ 115 ]} En estas condiciones de almacenamiento, la densidad del CO₂ supercrítico _es de 600 a 800 kg/ ^m³ . ^{[ 116 ]}   

Los parámetros importantes para determinar un buen sitio para el almacenamiento de carbono son: porosidad de la roca, permeabilidad de la roca, ausencia de fallas y geometría de las capas de roca. El medio en el que se almacenará el CO₂ idealmente tiene alta porosidad y permeabilidad, como arenisca o caliza. La arenisca puede tener una permeabilidad que oscila entre 1 y 10⁻⁵ _Darcy ^, con una porosidad de hasta ≈30%. La roca porosa debe estar cubierta por una capa de baja permeabilidad, que funciona como sello, o capa de cobertura, para el CO₂ _. La lutita es un ejemplo de una muy buena capa de cobertura, con una permeabilidad de 10⁻⁵ ^a 10⁻⁹ ^Darcy . Una vez inyectada, la pluma de CO₂ _ascenderá por fuerzas de flotación, ya que es menos densa que su entorno. Una vez que encuentre una capa de cobertura, se extenderá lateralmente hasta encontrar un hueco. Si existen fallas geológicas cerca de la zona de inyección, existe la posibilidad de que el CO₂ _migre a lo largo de la falla hasta la superficie, filtrándose a la atmósfera, lo que podría ser peligroso para la vida en la zona circundante. Otro riesgo relacionado con el secuestro de carbono es la sismicidad inducida. Si la inyección de CO₂ _genera presiones subterráneas demasiado elevadas, la formación se fracturará, pudiendo provocar un terremoto. ^{[ 117 ]}

El atrapamiento estructural se considera el principal mecanismo de almacenamiento; rocas impermeables o de baja permeabilidad, como lutitas , anhidritas , halitas o carbonatos impermeables, actúan como barrera para la migración ascendente por flotabilidad del CO₂ _, lo que resulta en la retención de CO₂ _dentro de una formación de almacenamiento. ^{[ 118 ]} Mientras está atrapado en una formación rocosa, el CO₂ _puede estar en fase de fluido supercrítico o disuelto en agua subterránea/salmuera. También puede reaccionar con minerales en la formación geológica para convertirse en carbonatos.

En 2025, las investigaciones indicaron que, de casi 12 000 GtCO2 de capacidad teórica de almacenamiento de carbono, solo 1460 GtCO2 están libres de riesgo, significativamente menos de lo que sugerían la mayoría de las estimaciones. ^{[ 119 ] [ 120 ]}

El secuestro mineral tiene como objetivo atrapar el carbono en forma de sales de carbonato sólidas . Este proceso ocurre lentamente en la naturaleza y es responsable de la deposición y acumulación de piedra caliza a lo largo del tiempo geológico. El ácido carbónico en el agua subterránea reacciona lentamente con silicatos complejos para disolver calcio , magnesio , álcalis y sílice , dejando un residuo de minerales arcillosos . El calcio y el magnesio disueltos reaccionan con bicarbonato para precipitar carbonatos de calcio y magnesio, un proceso que los organismos utilizan para formar conchas. Cuando los organismos mueren, sus conchas se depositan como sedimento y finalmente se convierten en piedra caliza. Las calizas se han acumulado durante miles de millones de años de tiempo geológico y contienen gran parte del carbono de la Tierra. La investigación actual busca acelerar reacciones similares que involucran carbonatos alcalinos. ^{[ 121 ]}

Los marcos de imidazolato zeolítico (ZIF) son marcos metalorgánicos similares a las zeolitas . Debido a su porosidad, estabilidad química y resistencia térmica, se están estudiando los ZIF por su capacidad para capturar dióxido de carbono. ^{[ 122 ]}

El océano secuestra carbono a través de diversos procesos. ^{[ 137 ]} La bomba de solubilidad mueve el dióxido de carbono de la atmósfera hacia la superficie del océano, donde reacciona con las moléculas de agua para formar ácido carbónico. La solubilidad del dióxido de carbono aumenta al disminuir la temperatura del agua. La circulación termohalina mueve el dióxido de carbono disuelto hacia aguas más frías, donde es más soluble, aumentando las concentraciones de carbono en el interior del océano. La bomba biológica mueve el dióxido de carbono disuelto desde la superficie del océano hacia el interior del océano mediante la conversión de carbono inorgánico en carbono orgánico por fotosíntesis. La materia orgánica que sobrevive a la respiración y la remineralización puede ser transportada a través de partículas en hundimiento y migración de organismos hacia el océano profundo.

Las bajas temperaturas, la alta presión y los reducidos niveles de oxígeno en las profundidades marinas ralentizan los procesos de descomposición , impidiendo la rápida liberación de carbono a la atmósfera y actuando como un depósito de almacenamiento a largo plazo. ^{[ 138 ]}

Las algas marinas crecen en zonas costeras y poco profundas, y capturan cantidades significativas de carbono que pueden ser transportadas a las profundidades del océano por mecanismos oceánicos; las algas marinas que llegan a las profundidades del océano secuestran carbono y evitan su intercambio con la atmósfera durante milenios. ^{[ 144 ]} Se ha sugerido cultivar algas marinas en alta mar con el propósito de hundirlas en las profundidades del mar para secuestrar carbono. ^{[ 145 ]} Además, las algas marinas crecen muy rápido y teóricamente pueden cosecharse y procesarse para generar biometano , mediante digestión anaeróbica para generar electricidad, mediante cogeneración/CHP o como sustituto del gas natural . Un estudio sugirió que si las granjas de algas marinas cubrieran el 9% del océano, podrían producir suficiente biometano para abastecer la demanda equivalente de la Tierra de energía de combustibles fósiles, eliminar 53 gigatoneladas de CO₂ por _año de la atmósfera y producir de forma sostenible 200  kg por año de pescado, por persona, para 10  mil millones de personas. ^{[ 146 ]} Las especies ideales para dicho cultivo y conversión incluyen Laminaria digitata , Fucus serratus y Saccharina latissima . ^{[ 147 ]}

Tanto las macroalgas como las microalgas se están investigando como posibles medios de secuestro de carbono. ^{[ 148 ] [ 149 ]} El fitoplancton marino realiza la mitad de la fijación fotosintética global de CO ₂ (producción primaria global neta de ~50  Pg C por año) y la mitad de la producción de oxígeno a pesar de constituir solo ~1% de la biomasa vegetal global. ^{[ 150 ]}

Debido a que las algas carecen de la lignina compleja asociada con las plantas terrestres , el carbono en las algas se libera a la atmósfera más rápidamente que el carbono capturado en la tierra. ^{[ 148 ] [ 151 ]} Se ha propuesto que las algas sean un reservorio de carbono a corto plazo que puede utilizarse como materia prima para la producción de diversos combustibles biogénicos . ^{[ 152 ]}

El cultivo de algas marinas a gran escala podría secuestrar cantidades significativas de carbono. ^{[ 6 ]} Las algas marinas silvestres secuestran grandes cantidades de carbono a través de partículas disueltas de materia orgánica que se transportan a los fondos marinos profundos del océano, donde se entierran y permanecen durante largos períodos de tiempo. ^{[ 7 ]} Con respecto a la agricultura de carbono, el crecimiento potencial de las algas marinas para la agricultura de carbono implicaría que las algas cosechadas se transportarían a las profundidades del océano para su entierro a largo plazo. ^{[ 7 ]} El cultivo de algas marinas se realiza principalmente en las zonas costeras del Pacífico asiático, donde ha sido un mercado en rápido crecimiento. ^{[ 7 ]} El Informe Especial del IPCC sobre el Océano y la Criosfera en un Clima Cambiante recomienda "mayor atención a la investigación" sobre el cultivo de algas marinas como táctica de mitigación. ^{[ 8 ]}

El afloramiento o hundimiento artificial es un enfoque que modificaría las capas de mezcla del océano. Fomentar la mezcla de las distintas capas oceánicas puede mover nutrientes y gases disueltos. ^{[ 161 ]} La mezcla puede lograrse colocando grandes tuberías verticales en los océanos para bombear agua rica en nutrientes a la superficie, lo que desencadena floraciones de algas , que almacenan carbono al crecer y lo exportan al morir. ^{[ 161 ] [ 162 ] [ 163 ]} Esto produce resultados algo similares a la fertilización con hierro. Un efecto secundario es un aumento a corto plazo del CO₂ , lo que limita su atractivo. ^{[ 164 ]}

Las capas de mezcla implican el transporte del agua más densa y fría del océano profundo a la capa de mezcla superficial . A medida que la temperatura del océano disminuye con la profundidad, más dióxido de carbono y otros compuestos pueden disolverse en las capas más profundas. ^{[ 165 ]} Esto puede inducirse invirtiendo el ciclo del carbono oceánico mediante el uso de grandes tuberías verticales que funcionan como bombas oceánicas, ^{[ 166 ]} o una matriz de mezcladores. ^{[ 167 ]} Cuando el agua del océano profundo rica en nutrientes se mueve a la superficie, se produce una floración de algas , lo que resulta en una disminución del dióxido de carbono debido a la absorción de carbono por el fitoplancton y otros organismos eucariotas fotosintéticos . La transferencia de calor entre las capas también hará que el agua de mar de la capa de mezcla se hunda y absorba más dióxido de carbono. Este método no ha ganado mucha popularidad ya que la floración de algas daña los ecosistemas marinos al bloquear la luz solar y liberar toxinas dañinas en el océano. ^{[ 168 ]} El aumento repentino de dióxido de carbono en el nivel de la superficie también disminuirá temporalmente el pH del agua de mar, lo que perjudica el crecimiento de los arrecifes de coral . La producción de ácido carbónico mediante la disolución de dióxido de carbono en el agua de mar dificulta la calcificación biogénica marina y causa importantes alteraciones en la cadena alimentaria oceánica . ^{[ 169 ]}

El secuestro de dióxido de carbono en basalto implica la inyección de CO₂ en formaciones de aguas profundas. ElCO_2. Primero se mezcla con agua de mar y luego reacciona con el basalto, ambos elementos ricos en álcalis. Esta reacción produce la liberación de ^iones Ca²⁺yMg²⁺^,formando minerales de carbonato estables. ^{[ 170 ]}

El basalto submarino ofrece una buena alternativa a otras formas de almacenamiento de carbono oceánico porque posee una serie de mecanismos de atrapamiento que garantizan una mayor protección contra fugas. Estos mecanismos incluyen "geoquímicos, sedimentarios, gravitacionales y de formación de hidratos ". Debido a que el CO_{El hidrato 2} es más denso queel CO₂ en agua de mar, el riesgo de fuga es mínimo. Inyectando elCO₂ a profundidades mayores de2700 metros (8900pies)garantiza que elCO ₂ tiene mayor densidad que el agua de mar, lo que provoca que se hunda. ^{[ 171 ]}

Un posible sitio de inyección es la placa Juan de Fuca . Investigadores del Observatorio Terrestre Lamont-Doherty descubrieron que esta placa, ubicada en la costa occidental de Estados Unidos, tiene una capacidad de almacenamiento potencial de 208 gigatoneladas. Esto podría cubrir la totalidad de las emisiones actuales de carbono de Estados Unidos durante más de 100  años (datos de 2009). ^{[ 171 ]}

Este proceso se está probando como parte del proyecto CarbFix , lo que da como resultado que el 95% de las 250 toneladas de CO₂ inyectadas _se solidifiquen en calcita en dos años, utilizando 25 toneladas de agua por tonelada de _CO₂ . ^{[ 172 ] [ 173 ]}

El dióxido de carbono forma ácido carbónico cuando se disuelve en agua, lo que hace que la acidificación de los océanos sea una consecuencia importante del aumento del CO₂.₂ niveles. La acidificación también limita la velocidad a la queel CO₂ puede ser absorbido por el océano (a través de labomba de solubilidadSe han sugeridovariasbasesel CO₂ absorción. ^{[ 181 ] [ 182 ] [ 183 ] [ 184 ] [ 185 ]} Por ejemplo, agregarpiedra calizaa los océanos mejora la absorción de dióxido de carbono. ^{[ 186 ]} Otro enfoque implica agregarhidróxido de sodio, producido a través dela electrólisisde agua salada o salmuera. Elde ácido clorhídricopuede neutralizarse haciéndolo reaccionar con rocas de silicato volcánico, comola enstatita, acelerando así el proceso de meteorización natural para ayudar a restaurar el pH del océano. ^{[ 187 ] [ 188 ] [ 189 ]}