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Agua de mar

Agua de mar frente a San Andrés Diagrama de temperatura-salinidad de los cambios en la densidad del agua Salinidad del océano en diferentes latitudes del Atlántico y del Pacífic...

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Agua de mar frente a San Andrés
Diagrama de temperatura-salinidad de los cambios en la densidad del agua
Salinidad del océano en diferentes latitudes del Atlántico y del Pacífico.

El agua de mar , o agua de mar , es el agua de un mar u océano . En promedio, el agua de mar en los océanos del mundo tiene una salinidad de aproximadamente 3,5 % (35  g/L, 35 ppt, 600 mM). Esto significa que cada kilogramo (aproximadamente un litro por volumen) de agua de mar tiene aproximadamente 35 gramos (1,2 oz) de sales disueltas (principalmente iones de sodio ( Na + ) y cloruro ( Cl− ) ) . La densidad promedio en la superficie es de 1,025 kg/L. El agua de mar es más densa que el agua dulce y el agua pura (densidad de 1,0 kg/L a 4 °C (39 °F) ) porque las sales disueltas aumentan la masa en una proporción mayor que el volumen. El punto de congelación del agua de mar disminuye a medida que aumenta la concentración de sal. A la salinidad típica, se congela a aproximadamente -2 °C (28 °F) . [ 1 ] El agua de mar más fría jamás registrada en estado líquido se encontró en 2010, en un arroyo bajo un glaciar antártico : la temperatura medida fue de −2,6 °C (27,3 °F) . [ 2 ]         

El pH del agua de mar suele estar limitado a un rango entre 7,5 y 8,4. [ 3 ] Sin embargo, no existe una escala de pH de referencia universalmente aceptada para el agua de mar y la diferencia entre las mediciones basadas en diferentes escalas de referencia puede ser de hasta 0,14 unidades. [ 4 ]

Propiedades

Salinidad

Salinidad media anual de la superficie del mar expresada en la Escala Práctica de Salinidad para el Océano Mundial . Datos del Atlas del Océano Mundial [ 5 ]

Aunque la gran mayoría del agua de mar tiene una salinidad de entre 31 y 38  g/kg, es decir, entre el 3,1 % y el 3,8 %, su salinidad no es uniforme en todo el mundo. En zonas donde se produce la mezcla con agua dulce procedente de las desembocaduras de los ríos, cerca de glaciares en deshielo o con grandes cantidades de precipitación (por ejemplo, durante el monzón ), el agua de mar puede ser considerablemente menos salina. El mar abierto más salino es el Mar Rojo , donde las altas tasas de evaporación , las bajas precipitaciones , el escaso caudal de los ríos y la circulación confinada dan como resultado un agua inusualmente salada. La salinidad en masas de agua aisladas puede ser aún considerablemente mayor , aproximadamente diez veces superior en el caso del Mar Muerto . Históricamente, se utilizaron varias escalas de salinidad para aproximar la salinidad absoluta del agua de mar. Una escala popular fue la «Escala de Salinidad Práctica», donde la salinidad se medía en «unidades prácticas de salinidad (UPS)». El estándar actual para la salinidad es la escala de "Salinidad de Referencia" [ 6 ] con la salinidad expresada en unidades de "g/kg". 

Densidad

La densidad del agua de mar superficial varía entre aproximadamente 1020 y 1029  kg/m³ , dependiendo de la temperatura y la salinidad. A una temperatura de 25  °C, una salinidad de 35  g/kg y  una presión de 1 atm, la densidad del agua de mar es de 1023,6  kg/m³ . [ 7 ] [ 8 ] En las profundidades del océano, bajo alta presión, el agua de mar puede alcanzar una densidad de 1050  kg/m³ o superior. La densidad del agua de mar también cambia con la salinidad. Las salmueras generadas por las plantas desalinizadoras pueden tener salinidades de hasta 120  g/kg. La densidad de una salmuera típica de agua de mar con  una salinidad de 120 g/kg a 25  °C y presión atmosférica es de 1088  kg/ m³ . [ 7 ] [ 8 ]

valor de pH

El valor de pH en la superficie de los océanos en la época preindustrial (antes de 1850) era de alrededor de 8,2. [ 9 ] Desde entonces, ha ido disminuyendo debido a un proceso causado por el hombre llamado acidificación oceánica que está relacionado con las emisiones de dióxido de carbono : entre 1950 y 2020, el pH promedio de la superficie del océano cayó de aproximadamente 8,15 a 8,05. [ 10 ]

El valor de pH del agua de mar es naturalmente tan bajo como 7,8 en aguas oceánicas profundas como resultado de la degradación de la materia orgánica en estas aguas. [ 11 ] Puede llegar a ser tan alto como 8,4 en aguas superficiales en áreas de alta productividad biológica . [ 12 ]

La medición del pH se complica por las propiedades químicas del agua de mar, y existen varias escalas de pH distintas en oceanografía química . [ 13 ] No existe una escala de pH de referencia universalmente aceptada para el agua de mar y la diferencia entre mediciones basadas en diferentes escalas de referencia puede ser de hasta 0,14 unidades. [ 4 ]

Composición química

Diagrama que muestra las concentraciones de varios iones de sal en el agua de mar. La composición del componente total de sal es: Cl − 55%, Na + 30,6%, SO 2− 4 7,7%, Mg 2+ 3,7%, Ca 2+ 1,2%, K + 1,1%, otros 0,7%, en masa.

El agua de mar contiene más iones disueltos que todos los tipos de agua dulce. [ 14 ] Sin embargo, las proporciones de solutos difieren drásticamente. Por ejemplo, aunque el agua de mar contiene aproximadamente 2,8 veces más bicarbonato que el agua de río, el porcentaje de bicarbonato en el agua de mar como proporción de todos los iones disueltos es mucho menor que en el agua de río. Los iones bicarbonato constituyen el 48% de los solutos del agua de río, pero solo el 0,14% en el agua de mar. [ 14 ] [ 15 ] Diferencias como estas se deben a los tiempos de residencia variables de los solutos del agua de mar; el sodio y el cloruro tienen tiempos de residencia muy largos, mientras que el calcio (vital para la formación de carbonato ) tiende a precipitar mucho más rápidamente. [ 15 ] Los iones disueltos más abundantes en el agua de mar son sodio, cloruro, magnesio , sulfato y calcio. [ 16 ] Su osmolaridad es de aproximadamente 1000 mOsm/L. [ 17 ]

Se encuentran pequeñas cantidades de otras sustancias, incluidos aminoácidos en concentraciones de hasta 2 microgramos de átomos de nitrógeno por litro, [ 18 ] que se cree que desempeñaron un papel clave en el origen de la vida .

Componentes microbianos

En 1957, la investigación realizada por la Institución Scripps de Oceanografía tomó muestras de agua en zonas pelágicas y neríticas del Océano Pacífico. Se utilizaron recuentos microscópicos directos y cultivos, y en algunos casos los recuentos directos mostraron hasta 10 000 veces más que los obtenidos mediante cultivos. Estas diferencias se atribuyeron a la presencia de bacterias en agregados, a los efectos selectivos de los medios de cultivo y a la presencia de células inactivas. Se observó una marcada reducción en el número de cultivos bacterianos por debajo de la termoclina , pero no mediante observación microscópica directa. Se observaron grandes cantidades de formas similares a espirilos mediante microscopio, pero no en cultivo. La disparidad en los números obtenidos por ambos métodos es bien conocida en este y otros campos. [ 20 ] En la década de 1990, las técnicas mejoradas de detección e identificación de microbios mediante el análisis de pequeños fragmentos de ADN permitieron a los investigadores que participaban en el Censo de la Vida Marina identificar miles de microbios previamente desconocidos, generalmente presentes solo en pequeñas cantidades. Esto reveló una diversidad mucho mayor de la que se sospechaba anteriormente, de modo que un litro de agua de mar puede contener más de 20 000 especies. Mitchell Sogin, del Laboratorio de Biología Marina, opina que "el número de diferentes tipos de bacterias en los océanos podría superar los cinco o diez millones". [ 21 ]

Las bacterias se encuentran a todas las profundidades de la columna de agua , así como en los sedimentos; algunas son aerobias y otras anaerobias. La mayoría son de vida libre, pero algunas viven en simbiosis con otros organismos, como las bacterias bioluminiscentes. Las cianobacterias desempeñaron un papel importante en la evolución de los procesos oceánicos, posibilitando el desarrollo de los estromatolitos y la oxigenación de la atmósfera.

Algunas bacterias interactúan con las diatomeas y forman un vínculo fundamental en el ciclo del silicio en el océano. Una especie anaeróbica, Thiomargarita namibiensis , desempeña un papel importante en la descomposición de las erupciones de sulfuro de hidrógeno procedentes de sedimentos diatomáceos frente a la costa de Namibia, generadas por las altas tasas de crecimiento del fitoplancton en la zona de afloramiento de la corriente de Benguela , que finalmente caen al fondo marino.

Las arqueas con características bacterianas sorprendieron a los microbiólogos marinos por su supervivencia y proliferación en entornos extremos, como las chimeneas hidrotermales del fondo oceánico. Las bacterias marinas alcalótotolerantes, como Pseudomonas y Vibrio spp., sobreviven en un rango de pH de 7,3 a 10,6, mientras que algunas especies solo crecen a un pH de 10 a 10,6. [ 22 ] Las arqueas también existen en aguas pelágicas y pueden constituir hasta la mitad de la biomasa oceánica , desempeñando claramente un papel importante en los procesos oceánicos. [ 23 ] En 2000, los sedimentos del fondo oceánico revelaron una especie de arquea que descompone el metano , un importante gas de efecto invernadero y un contribuyente importante al calentamiento atmosférico. [ 24 ] Algunas bacterias descomponen las rocas del fondo marino, influyendo en la química del agua de mar. Los derrames de petróleo y la escorrentía que contiene aguas residuales humanas y contaminantes químicos tienen un marcado efecto en la vida microbiana de la zona, además de albergar patógenos y toxinas que afectan a todas las formas de vida marina . Los dinoflagelados protistas pueden, en ocasiones, experimentar explosiones demográficas denominadas floraciones o mareas rojas , a menudo tras la contaminación de origen humano. Este proceso puede producir metabolitos conocidos como biotoxinas, que se propagan a lo largo de la cadena alimentaria oceánica, contaminando a los animales que se alimentan de ellos.

Pandoravirus salinus , una especie de virus muy grande, con un genoma mucho mayor que el de cualquier otra especie de virus, fue descubierto en 2013. Al igual que otros virus muy grandes como Mimivirus y Megavirus , Pandoravirus infecta amebas, pero su genoma, que contiene de 1,9 a 2,5 megabases de ADN, es el doble de grande que el de Megavirus , y difiere enormemente de los otros virus grandes en apariencia y en la estructura de su genoma.

En 2013, investigadores de la Universidad de Aberdeen anunciaron el inicio de una búsqueda de compuestos químicos desconocidos en organismos que han evolucionado en las profundidades marinas, con la esperanza de encontrar la próxima generación de antibióticos, anticipando un posible "apocalipsis antibiótico" debido a la escasez de nuevos fármacos para combatir infecciones. La investigación, financiada por la UE, comenzará en la Fosa de Atacama y posteriormente se extenderá a las fosas frente a las costas de Nueva Zelanda y la Antártida. [ 25 ]

El océano tiene una larga historia de vertido de desechos humanos bajo la suposición de que su vasto tamaño le permite absorber y diluir todo material nocivo. [ 26 ] Si bien esto puede ser cierto a pequeña escala, las grandes cantidades de aguas residuales vertidas rutinariamente han dañado muchos ecosistemas costeros y los han vuelto potencialmente mortales. En estas aguas se encuentran virus y bacterias patógenas, como Escherichia coli , Vibrio cholerae (causante del cólera) , hepatitis A , hepatitis E y poliomielitis , además de protozoos que causan giardiasis y criptosporidiosis . Estos patógenos están presentes habitualmente en el agua de lastre de los grandes buques y se propagan ampliamente cuando se descarga el lastre. [ 27 ]

Otros parámetros

La velocidad del sonido en el agua de mar es de aproximadamente 1500 m/s (mientras que en el aire  suele ser de unos 330 m/s a una presión de aproximadamente 101,3 kPa, 1 atmósfera), y varía con la temperatura, la salinidad y la presión del agua. La conductividad térmica del agua de mar es de 0,6 W/mK a 25 °C y una salinidad de 35 g/kg. [ 28 ] La conductividad térmica disminuye con el aumento de la salinidad y aumenta con el aumento de la temperatura. [ 29 ]      

Origen e historia

Se creía que el agua del mar provenía de los volcanes de la Tierra , a partir de hace 4 mil millones de años, liberada por la desgasificación de la roca fundida. [ 30 ] : 24–25 Trabajos más recientes sugieren que gran parte del agua de la Tierra puede provenir de cometas . [ 31 ]

Las teorías científicas sobre el origen de la sal marina comenzaron con Sir Edmond Halley en 1715, quien propuso que la sal y otros minerales eran transportados al mar por los ríos después de que la lluvia los arrastrara desde el subsuelo. Al llegar al océano, estas sales se concentraban a medida que llegaba más sal con el tiempo (véase Ciclo hidrológico ). Halley observó que la mayoría de los lagos que no tienen salida al océano (como el Mar Muerto y el Mar Caspio , véase Cuenca endorreica ) tienen un alto contenido de sal. Halley denominó a este proceso "meteorización continental".

La teoría de Halley era parcialmente correcta. Además, el sodio se lixivió del lecho marino durante la formación del océano. La presencia del cloruro, el otro ion predominante de la sal, se debe a la desgasificación del cloruro (en forma de ácido clorhídrico ) junto con otros gases del interior de la Tierra a través de volcanes y chimeneas hidrotermales . Posteriormente, los iones de sodio y cloruro se convirtieron en los componentes más abundantes de la sal marina.

La salinidad oceánica se ha mantenido estable durante miles de millones de años, muy probablemente como consecuencia de un sistema químico/ tectónico que elimina tanta sal como se deposita; por ejemplo, los sumideros de sodio y cloruro incluyen depósitos de evaporitas , enterramiento de agua intersticial y reacciones con basaltos del fondo marino . [ 15 ] : 133

Impactos humanos

El cambio climático , el aumento de los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera terrestre , el exceso de nutrientes y la contaminación en sus diversas formas están alterando la geoquímica oceánica global . Las tasas de cambio en algunos aspectos superan ampliamente las registradas en el historial geológico reciente. Las principales tendencias incluyen una mayor acidez , una reducción del oxígeno subsuperficial tanto en aguas costeras como pelágicas, un aumento de los niveles de nitrógeno en las zonas costeras y un incremento generalizado del mercurio y los contaminantes orgánicos persistentes. La mayoría de estas perturbaciones están vinculadas, directa o indirectamente, a la combustión de combustibles fósiles, los fertilizantes y la actividad industrial. Se prevé que las concentraciones aumenten en las próximas décadas, con impactos negativos en la biota oceánica y otros recursos marinos. [ 32 ]

Una de las características más llamativas de esto es la acidificación de los océanos , resultado del aumento de la absorción de CO2 por parte de los océanos relacionado con una mayor concentración atmosférica de CO2 y temperaturas más altas, [ 33 ] porque afecta gravemente a los arrecifes de coral , moluscos , equinodermos y crustáceos (ver blanqueamiento de coral ).

El agua de mar es un medio de transporte en todo el mundo. Diariamente, numerosos barcos cruzan el océano para entregar mercancías a diversos destinos. El agua de mar permite a los países participar de manera eficiente en el comercio y el transporte internacional, pero cada barco emite gases contaminantes que pueden dañar la vida marina y la calidad del aire en las zonas costeras. El transporte marítimo es una de las fuentes de emisiones de gases de efecto invernadero de origen humano que crece más rápidamente. [ 34 ] Las emisiones liberadas por los barcos representan riesgos significativos para la salud humana en las zonas cercanas, ya que el petróleo y el gas liberados durante la operación de los buques mercantes disminuyen la calidad del aire y causan mayor contaminación tanto en el agua de mar como en las áreas circundantes. [ 35 ]

Otro uso humano del agua de mar que se ha considerado es su uso para fines agrícolas . En áreas con regiones de dunas de arena más elevadas , como Israel , el uso de agua de mar para el riego de plantas eliminaría costos sustanciales asociados con el agua dulce cuando no es fácilmente accesible. [ 36 ] Aunque no es común usar agua salada como medio para cultivar plantas, ya que la sal se acumula y daña el suelo circundante, se ha demostrado que es exitosa en suelos arenosos y de grava. [ 36 ] La desalinización a gran escala del agua de mar es otro factor que contribuiría al éxito de la agricultura en entornos secos y desérticos . [ 36 ] Una de las plantas más exitosas en la agricultura de agua salada es la halófita . La halófita es una planta tolerante a la sal cuyas células son resistentes a los efectos generalmente perjudiciales de la sal en el suelo. [ 37 ] La endodermis fuerza un mayor nivel de filtración de sal en toda la planta, ya que permite la circulación de más agua a través de las células. [ 37 ] El cultivo de halófitas irrigadas con agua salada se utilizó para producir alimento para el ganado ; sin embargo, los animales que se alimentaron con estas plantas consumieron más agua que los que no. [ 37 ] Aunque la agricultura con agua salada todavía no es reconocida ni utilizada a gran escala, las investigaciones iniciales han demostrado que podría haber una oportunidad para proporcionar más cultivos en regiones donde la agricultura no suele ser factible.

Consumo humano

El consumo accidental de pequeñas cantidades de agua de mar limpia no es perjudicial, especialmente si se ingiere junto con una mayor cantidad de agua dulce. Sin embargo, beber agua de mar para mantenerse hidratado es contraproducente; se debe excretar más agua para eliminar la sal (a través de la orina ) que la cantidad de agua obtenida del agua de mar misma. [ 38 ] En circunstancias normales, se consideraría desaconsejable consumir grandes cantidades de agua de mar sin filtrar. En la Tahití precolonial , una cantidad mínima de agua de mar era un ingrediente para salsas frescas ( miti ), concretamente miti hue (con coco fermentado) y miti haʻari (mezclado con leche de coco ), como condimentos principales para las comidas, a diferencia de pueblos emparentados como los hawaianos, que desarrollaron la obtención de sal de forma independiente, obteniendo así sales secas para su propio uso. [ 39 ]

El sistema renal regula activamente los niveles de sodio y cloruro en la sangre dentro de un rango muy estrecho, alrededor de 9  g/L (0,9% en masa).

En la mayoría de las aguas abiertas, las concentraciones varían un poco alrededor de valores típicos de aproximadamente 3,5%, mucho más altos de lo que el cuerpo puede tolerar y más allá de lo que el riñón puede procesar. Un punto que a menudo se pasa por alto en las afirmaciones de que el riñón puede excretar NaCl en concentraciones del Báltico del 2% (en argumentos en contra) es que el intestino no puede absorber agua en tales concentraciones, por lo que no hay ningún beneficio en beber esa agua. Sin embargo, la salinidad del agua superficial del Báltico nunca es del 2%; es del 0,9% o menos, y por lo tanto nunca es mayor que la de los fluidos corporales. Beber agua de mar aumenta temporalmente la concentración de NaCl en la sangre. Esto le indica al riñón que excrete sodio, pero la concentración de sodio en el agua de mar está por encima de la capacidad máxima de concentración del riñón. Finalmente, la concentración de sodio en la sangre aumenta a niveles tóxicos, extrayendo agua de las células e interfiriendo con la conducción nerviosa , produciendo en última instancia convulsiones fatales y arritmia cardíaca .

Los manuales de supervivencia desaconsejan sistemáticamente beber agua de mar. [ 40 ] Un resumen de 163 viajes en balsa salvavidas estimó el riesgo de muerte en un 39 % para quienes bebieron agua de mar, en comparación con un 3 % para quienes no lo hicieron. El efecto de la ingesta de agua de mar en ratas confirmó los efectos negativos de beber agua de mar cuando se está deshidratado. [ 41 ]

La tentación de beber agua de mar era mayor para los marineros que habían agotado sus reservas de agua dulce y no podían recoger suficiente agua de lluvia para beber. Esta frustración quedó descrita de forma célebre en un verso de La balada del viejo marinero de Samuel Taylor Coleridge :

Agua, agua por todas partes, y todas las tablas se encogieron; agua, agua por todas partes, y ni una gota para beber.

Aunque los humanos no pueden sobrevivir solo con agua de mar en lugar de agua potable, algunas personas afirman que hasta dos tazas al día, mezcladas con agua dulce en una proporción de 2:3, no producen efectos adversos. El médico francés Alain Bombard sobrevivió a una travesía oceánica en una pequeña lancha neumática Zodiak utilizando principalmente carne de pescado cruda, que contiene alrededor del 40 % de agua (como la mayoría de los tejidos vivos), así como pequeñas cantidades de agua de mar y otros víveres recolectados del océano. Sus hallazgos fueron cuestionados, pero no se pudo ofrecer una explicación alternativa. En su libro de 1948, La expedición Kon-Tiki , Thor Heyerdahl informó haber bebido agua de mar mezclada con agua dulce en una proporción de 2:3 durante la expedición de 1947. [ 42 ] Unos años más tarde, otro aventurero, William Willis , afirmó haber bebido dos tazas de agua de mar y una taza de agua dulce al día durante 70 días sin efectos adversos cuando perdió parte de su suministro de agua. [ 43 ]

Durante el siglo XVIII, Richard Russell abogó por el uso médico de esta práctica en el Reino Unido, [ 44 ] y René Quinton extendió su promoción a otros países, especialmente a Francia, en el siglo XX. Actualmente, se practica ampliamente en Nicaragua y otros países, supuestamente aprovechando los últimos descubrimientos médicos. [ 45 ] [ 46 ]

Purificación

Como cualquier otro tipo de agua cruda o contaminada , el agua de mar puede evaporarse o filtrarse para eliminar la sal, los gérmenes y otros contaminantes que de otro modo impedirían que se considerara potable . La mayoría de los buques transoceánicos desalinizan el agua de mar para obtener agua potable mediante procesos como la destilación al vacío o la destilación instantánea multietapa en un evaporador , o, más recientemente, la ósmosis inversa . Estos procesos de alto consumo energético no solían estar disponibles durante la Era de la Vela . Los buques de guerra de vela más grandes con tripulaciones numerosas, como el HMS Victory de Nelson , estaban equipados con aparatos de destilación en sus cocinas . [ 47 ] La sal marina natural obtenida por evaporación del agua de mar también puede recolectarse y venderse como sal de mesa , generalmente vendida por separado debido a su composición mineral única en comparación con la sal de roca u otras fuentes. 

Varias cocinas regionales alrededor del mundo incorporan tradicionalmente agua de mar directamente como ingrediente, cocinando otros ingredientes en una solución diluida de agua de mar filtrada como sustituto de los condimentos secos convencionales . Entre sus defensores se encuentran los chefs de renombre mundial Ferran Adrià y Quique Dacosta , cuyo país natal, España, cuenta con seis empresas que suministran agua de mar filtrada para uso culinario. [ 48 ] El agua se comercializa como " la sal perfecta", con un menor contenido de sodio y un sabor considerado superior. Un restaurante dirigido por Joaquín Baeza adquiere hasta 60.000 litros al mes del proveedor Mediterranea. [ 48 ]

Animales como peces, ballenas, tortugas marinas y aves marinas , como pingüinos y albatros , se han adaptado a vivir en un hábitat de alta salinidad. Por ejemplo, las tortugas marinas y los cocodrilos de agua salada eliminan el exceso de sal de sus cuerpos a través de sus conductos lagrimales . [ 49 ]

Extracción de minerales

Los minerales se han extraído del agua de mar desde la antigüedad. Actualmente, los cuatro metales más concentrados ( Na , Mg , Ca y K ) se extraen comercialmente del agua de mar. [ 50 ] Durante 2015 en EE. UU. , el 63 % de la producción de magnesio provino del agua de mar y las salmueras. [ 51 ] El bromo también se produce a partir del agua de mar en China y Japón. [ 52 ] La extracción de litio del agua de mar se intentó en la década de 1970, pero las pruebas se abandonaron pronto. La idea de extraer uranio del agua de mar se ha considerado al menos desde la década de 1960, pero solo se extrajeron unos pocos gramos de uranio en Japón a finales de la década de 1990. [ 53 ] El problema principal no es de viabilidad tecnológica, sino que los precios actuales en el mercado del uranio para el uranio de otras fuentes son aproximadamente de tres a cinco veces más bajos que el precio más bajo alcanzado por la extracción de agua de mar. [ 54 ] [ 55 ] Problemas similares obstaculizan el uso del uranio reprocesado y a menudo se presentan en contra del reprocesamiento nuclear y la fabricación de combustible MOX por ser económicamente inviables.

El futuro de la extracción de minerales y elementos

Para que la extracción de minerales y elementos del agua de mar se lleve a cabo teniendo en cuenta las prácticas sostenibles, es necesario implementar sistemas de gestión supervisados. Esto requiere la gestión de las áreas oceánicas y sus condiciones, la planificación ambiental , directrices estructuradas para garantizar el control de las extracciones, evaluaciones periódicas del estado del mar tras la extracción y un monitoreo constante. [ 56 ] El uso de tecnología, como drones submarinos , puede facilitar las extracciones sostenibles. [ 57 ] El uso de infraestructura baja en carbono también permitiría procesos de extracción más sostenibles, reduciendo la huella de carbono de las extracciones de minerales. [ 57 ]

Planta desalinizadora

Otra práctica que se está considerando detenidamente es el proceso de desalinización para lograr un suministro de agua más sostenible a partir del agua de mar. Si bien la desalinización también conlleva preocupaciones ambientales, como los costos y los recursos, los investigadores están trabajando en conjunto para determinar prácticas más sostenibles, como la creación de plantas de tratamiento de agua más productivas que puedan gestionar mayores volúmenes de agua en áreas donde estas plantas no siempre estuvieron disponibles. [ 58 ] Aunque la extracción de agua de mar puede beneficiar enormemente a la sociedad, es crucial considerar el impacto ambiental y garantizar que todas las extracciones se realicen de manera que se reconozcan y consideren los riesgos asociados para la sostenibilidad de los ecosistemas marinos.

Estándar

ASTM International cuenta con una norma internacional para agua de mar artificial : ASTM D1141-98 (Norma original ASTM D1141-52). Se utiliza en diversos laboratorios de investigación como una solución reproducible para el agua de mar en ensayos como los de corrosión, contaminación por petróleo y evaluación de la detergencia. [ 59 ]

Ecosistemas

Los minerales que se encuentran en el agua de mar también pueden desempeñar un papel importante en el ciclo alimentario del océano y su ecosistema. Por ejemplo, el Océano Austral contribuye en gran medida al ciclo ambiental del carbono . Dado que este cuerpo de agua no contiene altos niveles de hierro , la deficiencia afecta la vida marina que habita en sus aguas. Como resultado, este océano no puede producir tanto fitoplancton, lo que dificulta la primera fuente de la cadena alimentaria marina. [ 60 ] Uno de los principales tipos de fitoplancton son las diatomeas , que son la principal fuente de alimento del krill antártico . A medida que el ciclo continúa, varios animales marinos más grandes se alimentan del krill antártico, pero debido a la escasez de hierro proveniente del fitoplancton/diatomeas iniciales, estas especies más grandes también carecen de hierro. Los animales marinos más grandes incluyen ballenas barbadas como la ballena azul y la ballena de aleta . [ 60 ] Estas ballenas no solo dependen del hierro para un equilibrio de minerales en su dieta, sino que también afecta la cantidad de hierro que se regenera de nuevo en el océano. Las excreciones de la ballena también contienen el hierro absorbido, lo que permite que este se reincorpore al ecosistema oceánico. En general, una deficiencia mineral como la del hierro en el Océano Austral puede desencadenar una importante cadena de alteraciones en los ecosistemas marinos, lo que demuestra el papel fundamental que desempeña el agua de mar en la cadena alimentaria .

Tras un análisis más detallado de la relación dinámica entre diatomeas, krill y ballenas barbadas, se examinaron muestras fecales de ballenas barbadas en agua de mar antártica. [ 60 ] Los hallazgos incluyeron que las concentraciones de hierro eran 10 millones de veces mayores que las encontradas en el agua de mar antártica, y se encontró krill de forma constante en sus heces, lo que indica que el krill forma parte de la dieta de las ballenas. [ 60 ] El krill antártico tenía un nivel promedio de hierro de 174,3 mg/kg de peso seco, pero el hierro en el krill variaba de 12 a 174 mg/kg de peso seco. [ 60 ] La concentración promedio de hierro del tejido muscular de las ballenas azules y las ballenas de aleta era de 173 mg/kg de peso seco, lo que demuestra que los grandes mamíferos marinos son importantes para los ecosistemas marinos como lo son para el Océano Austral. [ 60 ] De hecho, tener más ballenas en el océano podría aumentar la cantidad de hierro en el agua de mar a través de sus excreciones, lo que promovería un mejor ecosistema.

El krill y las ballenas barbadas actúan como grandes reservorios de hierro en el agua de mar del Océano Austral. El krill puede retener hasta el 24 % del hierro presente en las aguas superficiales dentro de su área de distribución. [ 60 ] El proceso de alimentación del krill a base de diatomeas libera hierro en el agua de mar, lo que los destaca como una parte importante del ciclo del hierro oceánico . La relación beneficiosa entre el krill y las ballenas barbadas aumenta la cantidad de hierro que puede reciclarse y almacenarse en el agua de mar. [ 60 ] Se crea un ciclo de retroalimentación positiva , que aumenta la productividad general de la vida marina en el Océano Austral.

Organismos de todos los tamaños desempeñan un papel significativo en el equilibrio de los ecosistemas marinos, y tanto los habitantes más grandes como los más pequeños contribuyen por igual al reciclaje de nutrientes en el agua de mar. Priorizar la recuperación de las poblaciones de ballenas, ya que impulsan la productividad general de los ecosistemas marinos y aumentan los niveles de hierro en el agua de mar, permitiría un sistema equilibrado y productivo para el océano. Sin embargo, se requiere un estudio más profundo para comprender los beneficios de las heces de ballena como fertilizante y para obtener más información sobre el reciclaje de hierro en el Océano Austral. [ 60 ] Los proyectos sobre la gestión de ecosistemas y la conservación son vitales para el avance del conocimiento de la ecología marina.

Impacto ambiental y sostenibilidad

Como cualquier práctica de extracción de minerales, existen ventajas y desventajas ambientales. El cobalto y el litio son dos metales clave que pueden utilizarse para contribuir a tecnologías más respetuosas con el medio ambiente en la superficie, como alimentar baterías que impulsan vehículos eléctricos o generar energía eólica . [ 61 ] Un enfoque ecológico para la minería que permita una mayor sostenibilidad sería extraer estos metales del lecho marino. La extracción de litio del lecho marino a gran escala podría proporcionar una cantidad sustancial de metales renovables para promover prácticas más respetuosas con el medio ambiente en la sociedad y reducir la huella de carbono humana . La extracción de litio del lecho marino podría tener éxito, pero este dependería de prácticas de reciclaje más productivas en la superficie. [ 62 ]

Vida marina que florece en el fondo marino

También existen riesgos asociados a la extracción de minerales del lecho marino. Muchas especies con gran biodiversidad tienen una larga vida en el lecho marino, lo que significa que su reproducción requiere más tiempo. [ 56 ] De forma similar a la pesca en el lecho marino, la extracción de minerales en grandes cantidades, demasiado rápido y sin los protocolos adecuados, puede provocar una alteración de los ecosistemas submarinos. [ 56 ] Por el contrario, esto tendría el efecto opuesto e impediría que la extracción de minerales se convirtiera en una práctica sostenible a largo plazo, además de provocar una escasez de los metales necesarios. Cualquier extracción de minerales del agua de mar también conlleva el riesgo de alterar el hábitat de la vida submarina que depende de un ecosistema intacto, ya que las perturbaciones pueden tener consecuencias significativas para las comunidades animales. [ 56 ]

Véase también

Referencias

  1. ↑ "Agua oceánica: temperatura" . Enfoque en ciencia y tecnología . Oficina de Investigación Naval de EE . UU . Archivado del original el 12 de diciembre de 2007.
  2. ↑ Sylte, Gudrun Urd (24 de mayo de 2010). "Den aller kaldaste havstraumen" . Forskning.no (en noruego). Archivado del original el 6 de marzo de 2012. Recuperado el 24 de mayo de 2010 .
  3. ↑ Chester, Jickells; Roy, Tim (2012). Geoquímica marina . Blackwell Publishing. ISBN 978-1-118-34907-6.
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