Tenemos que hablar del metano

Si bien es común que asociemos el calentamiento global con el aumento sostenido del CO2 en la atmósfera, existe un gas de invernadero más poderoso, el metano, cuya abundancia también viene en aumento y que podría dar la estocada final a la crisis ambiental en ciernes.

Calentamiento global
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Pensando en el calentamiento global

Cuando ustedes piensan en las causas del calentamiento global, ¿qué es lo primero que se les viene a la cabeza?

Yo, personalmente, pienso en esas camionetas enormes que usan los campesinos en Texas y que expulsan cientos de kilos de CO2 por día mientras son conducidas (no es mi intención generalizar, estoy hablando desde el prejuicio) por personas que creen que el calentamiento global es un cuento chino (literalmente).

A otras personas tal vez se les vengan a la cabeza las imágenes de miles de aviones despegando y aterrizando en algún aeropuerto del mundo, mientras emiten, cada uno, cientos de toneladas de CO2 por día.

Las personas mejor informadas, sin embargo, pueden evocar las imágenes de siderúrgicas y plantas de producción de cemento en China, con las que se fabrican los materiales de construcción, acero y concreto, de miles de edificios, decenas de puentes y cientos de carreteras por año en el país oriental.

El denominador común de todas estás imágenes es el infame gas carbónico o CO2, el gas cuya presencia creciente en la atmósfera garantiza que el calor que debería escapar de la Tierra al espacio, se quede en el aire (efecto invernadero) produciendo el calentamiento global.

Ante la misma pregunta, ¿podrían encontrar ustedes a alguien a quien, al imaginar las causas del calentamiento global, se le ocurriera pensar en las personas que preparamos a diario un huevito para el desayuno usando “inocuas” estufas de gas?

¿Cuántos de nosotros, al pensar en el horno en el que se está convirtiendo la Tierra, evocamos la imagen de miles de cabezas de ganado pastando pacíficamente en las que una vez fueron las tupidas selvas del Amazonas brasilero o colombiano?

¿Habrá siquiera una persona que piense en los millones de hectáreas de pantanos y aguas poco profundas del mundo, en los que no hay un solo aparato humano emitiendo CO2, pero que están llenas de bichos microscópicos alérgicos al oxígeno?

Los fenómenos que menciono en los últimos párrafos son todos poderosas fuentes de metano. El metano es un gas inoloro, incoloro y con muchos menos “loros” para repetir sus nocivos impactos ambientales. En lo queda de está columna espero convencerlos de que debajo del marisma informativo de CO2 y cambio climático hay un pantano invisible lleno de metano, que está amenazando con dar la estocada definitiva a la crisis ambiental [1].

El origen del metano

Comencemos por el principio. Hablemos sobre el origen del metano: la vida.

Sí, así como lo oyen: uno de los gases más peligrosos para la crisis climática es producido por seres vivos. Y no, no me refiero a especies disruptivas como los humanos. En realidad los expertos en producir metano en la Tierra (y seguramente en el resto del universo) son bichos microscópicos, en su mayoría bacterias, que viven en lugares donde hay poco oxígeno: el fondo de un pantano anóxico, los intestinos de una vaca o el cuerpo de una termita, para citar solo tres ejemplos.

El metano para estos bichos es lo que el CO2 para los animales: un residuo de su metabolismo.

Cuando los animales respiramos, nuestras células toman el carbono de moléculas como azúcares o grasas y lo unen al oxígeno para obtener energía (de allí viene la energía que necesitas, por ejemplo, para entender esta frase). Como es obvio, el proceso da como resultado una molécula que contiene los elementos carbono y oxígeno, a saber, el muy conocido CO2. Literalmente, los animales “oxidamos” la comida y exhalamos el gas carbónico resultante.

Pero el CO2 que exhalamos los animales representa apenas un quinto del total de CO2 que se vierte en la atmósfera y que en últimas produce el calentamiento global. Pero otro cuento es el gas que exhalan las bacterias metanogénicas.

Estas bacterias obtienen su energía al combinar carbono con hidrógeno (este elemento está disponible en los ambientes donde crecen, pantanos e intestinos de animales). Como resultado, se produce CH4 o metano. Las bacterias metanogénicas, entonces, “reducen” la comida y exhalan metano en el proceso.

Pero hay otras maneras de producir metano. En ellas están implicadas las rocas, el calor y en última instancia, los seres humanos.

En los lugares donde hay petróleo, el metano se produce por la acción del peso y el calor de las mismas rocas entre las que está contenido este fluido. Cuando los humanos, a muchos metros por encima, extraemos el petróleo, una buena cantidad de metano sale con él y lo hace a la par con otros hidrocarburos gaseosos formando una mezcla que conocemos como gas natural.

En algunos yacimientos petrolíferos el gas natural se captura y se usa posteriormente (ver más abajo). En otros, el metano constituye un estorbo y es quemado a la salida de los pozos.

En estas dos imágenes, en luz visible (arriba) y en infrarrojo (abajo) podemos ver ejemplos de las dos fuentes comunes de metano en la Tierra: los animales que pastan y que tienen sus intestinos llenos de bacterias metanogénicas y los pozos petrolíferos que, cuando no pueden capturarlo, queman el gas natural que sale del fondo de la Tierra. Como el metano tiene una gran simpatía por la luz infrarroja, su presencia se evidencia usando cámaras sensibles a esta forma de luz. Foto tomada de: https://bit.ly/3eV5WKU, AP News (AP Photo/David Goldman).

Los usos del metano

La mayor parte del metano que liberan en la atmósfera las bacterias y los pozos petrolíferos que no lo capturan, no sirve para casi nada. Bueno, excepto para calentar el planeta como veremos más abajo. 

Sin embargo, el metano capturado en los yacimientos petrolíferos, y que es almacenado y transportado por tuberías, termina siendo usado para producir calor: este gas es uno de los combustibles fósiles que mantienen hoy en movimiento la economía del planeta [2].

Usamos metano (o la combustión de metano, para ser más precisos) para preparar la comida en estufas caseras y para calentar el agua con la que nos bañamos (o se bañan las personas que tienen el privilegio de tener calentadores de gas y red domiciliaria). El metano se quema también para calentar el aire de los hogares en invierno (especialmente en los países con estaciones) y para mover vehículos a gas. En la industria, el calor resultante de la combustión del metano se usa para obtener energía con la que se fabrican desde alimentos hasta muchos objetos que usamos en la vida cotidiana; en algunos lugares se usa para producir electricidad (centrales térmicas a gas) cuando, por ejemplo, otras fuentes primarias de energía (solar o eólica) no están, temporalmente, disponibles.

Sin metano, el mundo sería muy distinto.

Pero no todo el metano destinado por los humanos a producir energía se quema completamente o permanece sin inconvenientes en tanques o tuberías. El metano que escapa durante la combustión y el almacenamiento se une cada año a las decenas de millones de toneladas de gases que se acumulan en ese enorme “escombrero gaseoso” en el que hemos convertido a la atmósfera de la Tierra. Una vez allí, ocurren dos cosas: por un lado, el metano se “oxida” y va desapareciendo con los años; por el otro, y mientras dura en el aire, contribuye con el calentamiento global.

El metano y el calentamiento global

Como a la mayoría de las moléculas en el aire, al metano le gusta la luz infrarroja. El infrarrojo, que es una forma de luz invisible para nuestros ojos, es emitido por casi todos los cuerpos en el universo. En la Tierra, las rocas, el agua, los árboles y las personas, que se calientan a la luz del sol, terminan emitiendo abundante luz infrarroja. Esa luz que todo y todos en la superficie de la Tierra emitimos, y que debería escapar al espacio, termina siendo capturada por las moléculas en la atmósfera. En el proceso la temperatura del aire aumenta. A este fenómeno lo llamamos “efecto invernadero” (los expertos lo llaman “forzamiento radiativo”) y es, en últimas, la causa del calentamiento global.

Pero no a todas las moléculas en el aire les gusta la luz infrarroja por igual. Al nitrógeno y al oxígeno, que son los gases más abundantes, les gusta también el infrarrojo, pero no tanto como al CO2. Este último gas, aunque relativamente escaso (por cada kilo de aire solo hay poco menos de medio gramo de CO2), siente tanta simpatía por la luz infrarroja que su presencia termina explicando la mayor parte del efecto invernadero en la Tierra.

Pero hay gases que sienten una mayor simpatía por el infrarrojo que el CO2 y el metano es uno de ellos.

A pesar de que por miles de millones de años las bacterias han descargado metano en la atmósfera o de que, por más de un siglo, los humanos venimos extrayéndolo, accidental o voluntariamente, de entre las rocas, la cantidad de este gas en el aire es, hoy, bastante pequeña. Por cada kilo de CO2 en la atmósfera del presente, solo se encuentran 5 gramos de metano [3]. El metano es, entonces, casi 200 veces menos abundante que el CO2. Bueno, al menos por ahora (el autor suda mientras escribe).

Cuando combinamos los tres factores mencionados en los párrafos precedentes, es decir, la abundancia, el tiempo de permanencia en la atmósfera y la simpatía por la luz infrarroja, resulta que tan solo en los próximos 20 años, un gramo de metano atmosférico producirá 86 veces más calentamiento que un gramo de CO2 en ese mismo tiempo [4]. Si ampliamos la ventana a 100 años, el factor de sobrecalentamiento producido por el metano se reduce a 27, pero sigue siendo un factor enorme. 

Con esto, manteniendo las cosas como están, el metano podría explicar hasta el 40% del calentamiento global de los próximos 20 años o el 20% en los próximos 100. El metano, aunque poquito, es muy peligroso.

El metano en subida

Es difícil ser un adulto del siglo XXI y no conocer el famoso gráfico de “el palo de Hockey” [5]. Viene apareciendo desde hace más de dos décadas en documentales, libros y artículos sobre el calentamiento global. El gráfico representa el preocupante aumento en la temperatura media del planeta desde tiempos remotos.

El gráfico del palo de Hockey.  Fuente[6]

Un gráfico análogo muestra la cantidad de CO2 en la atmósfera, desde el inicio de la primera revolución industrial, hace más de 250 años, hasta años recientes. 

El famoso gráfico del “palo de hockey” que muestra la cantidad de CO2 en la atmósfera (curva azul) y las emisiones humanas de CO2 (curva gris) en los últimos 250 años, es decir, desde el inicio de la primera revolución industrial. Fuente: https://bit.ly/3S8MBUI.

Menos familiar, sin embargo, es la gráfica que muestra el aumento en la cantidad de metano, especialmente, en las últimas tres décadas.

Abundancia del metano en la atmósfera medido cerca a la superficie de los océanos (los puntos grises corresponden a promedios mensuales, la curva roja a promedios anuales.  Las unidades son “ppb”, partes por mil millones. Para comparación 1 000 ppb son iguales a 1 ppm. Tomado de: https://www.nature.com/articles/d41586-022-00312-2

Como sucede con la temperatura media y el CO2, también el metano en la atmósfera está creciendo de forma sostenida, es decir, tiene su propio “palo de hockey”. Se estima que entre 1750 y el presente, la concentración de metano en el aire se ha triplicado. En contraposición, la concentración del infame CO2 ni siquiera ha alcanzado a duplicarse y ya los efectos del calentamiento derivados de su abundancia creciente son notorios.

Más grave aún es observar que desde 2007, el aumento en la abundancia de metano se ha acelerado con respecto a los años precedentes (1995-2005). En esos años, parecía que el problema del metano, aunque grave, no estaba empeorando. En contraposición, hoy el escenario futuro luce bastante desalentador.

¿Qué pasó entonces en 2007?, ¿de dónde viene todo ese metano que con sus superpoderes de absorción infrarroja podría contribuir a agravar aún más la crisis ambiental?

La clave está en los isótopos

No todas las moléculas de metano son iguales: 1 de cada 100 moléculas del gas es 6% más pesada que las demás. La razón de ese pequeño sobrepeso es que el átomo de carbono que contiene este “metano pesado” es el isótopo carbono-13. La mayor parte del carbón que hay en la Tierra está hecho de átomos de carbono-12, que es precisamente el tipo de átomos del que están hechas la mayoría de las moléculas de metano; moléculas a las que llamaremos en lo sucesivo “metano liviano”.

Las bacterias que exhalan metano, y que como vimos, viven en lugares pobres en oxígeno, tienen una cierta preferencia por el metano liviano. La razón de esta preferencia no se entiende todavía muy bien, pero seguro tiene que ver con la manera como las sustancias que tienen carbono-12 participan preferentemente en las reacciones químicas de la vida.  Con todo, los expertos dicen que la proporción carbono-13 a carbono-12 en el metano biológico es “pequeña”. 

En contraposición, el metano producido por la transformación del petróleo dentro de las rocas (metano no biológico) contiene cantidades normales de carbono-13. Es decir, la proporción de carbono-13 a carbono-12 en el gas natural es más alta que aquella del metano biológico. 

Para saber entonces de dónde viene el metano en exceso que hemos observado en los últimos 15 años, hay que pesar las moléculas de metano. Aunque parezca una hazaña, pesar moléculas es una tarea relativamente regular en los laboratorios científicos, donde se usa un aparatejo conocido como espectrómetro de masas. 

En el gráfico a continuación se muestra el resultado de las medidas de la proporción de metano pesado (con carbono-13) a metano liviano (con carbono-12) acumulado en la atmósfera en los últimos años.

Proporción de metano pesado (que contiene carbono-13) a metano liviano (que contiene carbono-12) promediada mensual (puntos grises) y anualmente (línea naranja). Tomado de: https://www.nature.com/articles/d41586-022-00312-2

Como vemos, el metano nuevo contiene cada vez más metano liviano. Esto es justamente lo que esperaríamos si ese nuevo metano es principalmente metano biológico. Tal vez es temprano para sacar conclusiones definitivas, pero todo parece indicar que son las bacterias metanogénicas las que están causando la mayor parte del aumento de este potente gas de invernadero [7].

Pero las bacterias no saben de cambios climáticos, ni del mal desarrollo humano o de acuerdos internacionales para regularlo. No podemos culparlas de nada. Ellas simplemente aprovechan todas las oportunidades que les damos para crecer y alimentarse.  Y eso es justamente lo que los humanos estamos haciendo. 

Lo hacemos al criar un número creciente de animales dentro de los que viven esas bacterias aprovechando la oscuridad y abundancia de alimento e hidrógeno en sus intestinos. Lo hacemos al destruir la selva y con ellas las cuencas de los ríos, creando grandes extensiones de pantanos anóxicos en los que las bacterias metanogénicas hacen su agosto. Lo hacemos al crear zonas del mar donde el oxígeno escasea y las condiciones para respirar hidrógeno y producir metano se vuelven ideales. Lo hacemos al cubrir enormes extensiones de terreno con cultivos de arroz (una planta que crece en pantanos) para alimentar miles de millones de bocas o simplemente para conseguir multimillonarias rentas para unos pocos.

Si se confirman estas conclusiones, en 2007, el calentamiento global sumado a nuestro crecimiento insostenible, habrían hecho que la biósfera cruzará un punto crítico en el que una poderosa bomba de metano biológico se habría activado, con consecuencias en el aumento de temperatura del planeta que apenas empezamos a dilucidar.

No quiero sonar teleológico o muy apocalíptico (pero sí logro que se asusten mejor, necesitamos actuar rápido) pero el metano biológico podría ser, de alguna manera, el principio de la venganza de la biósfera por nuestro comportamiento insostenible.

No todo es metano bacteriano

Las principales fuentes de emisiones anuales de metano en miles de millones de toneladas. Las que corresponden a wetlands (humedales), livestock (ganado), rice cultivation (cultivos de arroz) y termites and other wild animals (termitas y otros animales salvajes) y que representan el 67% del total de emisiones son biológicas.  Fuente: https://www.nature.com/articles/d41586-022-00312-2

Uno de los problemas que tiene la afirmación al final del apartado precedente, es que puede, bajo una perspectiva oportunista, dejar a los humanos en una posición de víctimas de la naturaleza. Puede también sugerir que no podemos hacer nada, que el calentamiento pasará en breve a las “manos” de las bacterias metanogénicas. ¡Pobrecitos humanos!   Pero eso no es cierto.

Para empezar, como hemos explicado ya, el aumento en el metano biológico se deriva en primer lugar de nuestro comportamiento insostenible. Todas las acciones para corregir este comportamiento modificarán los factores responsables por la emisión biológica de metano (evitar la deforestación y el efecto sobre las cuencas de los ríos para reducir el aumento en el área de pantanos, cultivar menos animales, producir alimentos como arroz de forma más sostenible, etc.)

Pero eso no es todo. Como se muestra en el diagrama arriba y como explicamos antes, casi el 20% del metano vaciado en la atmósfera viene de la explotación petrolera. Usando aviones equipados con cámaras capaces de detectar las huellas infrarrojas características del metano, el proyecto Carbon Mapper [8] ha realizado medidas en muchos sitios de explotación de petróleo y gas, tanto en tierra como en el océano. Los resultados son alarmantes [9]. Tan solo 30 yacimientos de petróleo y gas en el suroeste de los Estados Unidos liberan en el aire en un año, una cantidad de metano suficiente para producir el mismo calentamiento que produce el CO2 producido por más de 100.000 vehículos de gasolina en el mismo período.

Composición de una imagen en infrarrojo (sombreado azul y rojo), que muestra el metano liberado y una imagen en el visible de una plataforma petrolera en el Golfo de México.  Fuente: https://bit.ly/3eOrY1H.

Pero eso no es todo. Un estudio reciente [10], ha revelado que nuestras inocentes instalaciones de gas natural domiciliario son capaces de producir metano en la atmósfera, con un impacto no despreciable en el calentamiento global. Especialmente cuando no se usan. 

En ese estudio se midió la cantidad de metano que se filtra en el aire de la cocina cuando la estufa está apagada, cuando se enciende y una vez está quemando metano. Sí, incluso cuando ves la llama azul y crees que el metano está convirtiéndose en calor y CO2, hay metano que no se quema.

El resultado es preocupante. 

Cada año, las cocinas sólo en los Estados Unidos producen más de 20.000 toneladas de metano nuevo, metano que contribuirá en los próximos 20 años a calentar el planeta.  

Y aunque esas 20.000 toneladas se quedan pequeñas frente a las 20 millones que producen solamente las termitas de la Tierra, ese metano emitido de más cuando calentamos el huevito en la mañana (bueno cuando todos los Estaudinenses calientan el huevito y la carne, y hacen pasteles, etc.) puede producir un calentamiento igual al que produce el CO2 emitido por 500.000 vehículos que funcionan con gas.

Emisiones producidas por estufas de gas tan solo en los Estados Unidos, tanto cuando no se quema metano (steady-state off) como cuando se quema (steady-state on).  La emisión se mide en Gg (giga gramos).  1 Gg = 1.000 toneladas. Fuente: https://bit.ly/3xvEHNv.

Se los dije. Tenemos que hablar del metano.

Referencias y notas del autor

[1] Una búsqueda de Google de las palabras “global+warming+CO2” devuelve cerca de 48 millones de resultados.  Una búsqueda similar pero son las palabras “global+warming+methane” produce poco menos de 18 millones de resultados, es decir casi 3 veces menos.  Igual de curioso resulta comprobar que en el informe de 2022 del IPCC (Panel Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático), al menos en su resumen técnico, el metano aparece mencionado sólo una vez, mientras que el CO2 aparece 10 veces.  Los reportes del IPCC están disponibles aquí: https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg2/.

[2]  La combustión de metano, aunque produce 74% menos CO2 que la combustión de gasolina o de diesel, también es una fuente de gas carbónico. Que no se nos olvide.

[3] La abundancia de gases tan escasos en la atmósfera se mide con unidades especiales. Mientras que el oxígeno representa el 21% del aire que respiramos, o mejor, 21 partes por 100 (en 100 kilos de aire hay 21 kilos de oxígeno), el CO2 corresponde a 415 partes por millón o ppm para abreviar, es decir en 1 millón de kilos hay 415 kilos de CO2. Por otro lado, el metano es tan raro que su abundancia es de solo 1900 partes por cada mil millones; 1900 ppb para abreviar (la b es del “billion” gringo que significa en español mil millones). Si midieramos todo en ppm la abundancia de estos gases sería: oxígeno, 210 000 ppm; CO2, 415 ppm; metano, 1.9 ppm.

[4] Lebel, E. D., Finnegan, C. J., Ouyang, Z., & Jackson, R. B. (2022). Methane and NO x Emissions from Natural Gas Stoves, Cooktops, and Ovens in Residential Homes. Environmental science & technology, 56(4), 2529-2539  (disponible en https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.est.1c04707).

[5] Para una explicación más detallada ver https://en.wikipedia.org/wiki/Hockey_stick_graph.

[6] Espach, R., Zvijac, D., & Filadelfo, R. (2016). Impact of climate change on US military operations in the western Pacific. CENTER FOR NAVAL ANALYSES ARLINGTON United States. Disponible en: https://apps.dtic.mil/sti/pdfs/AD1047830.pdf

[7]Tollefson, J. (2022). Scientists raise alarm over dangerously fast growth in atmospheric methane. Nature (disponible en https://www.nature.com/articles/d41586-022-00312-2).

[8]Para saber más sobre el proyecto ver: https://carbonmapper.org/

[9] Un panorama de los hallazgos de este proyecto puede encontrarse en este completo informe de AP:https://apnews.com/article/science-texas-trending-news-climate-and-environment-0eb6880f7c4532a845155a3bd44c2e4b

[10]  Lebel, E. D., Finnegan, C. J., Ouyang, Z., & Jackson, R. B. (2022). Methane and NO x Emissions from Natural Gas Stoves, Cooktops, and Ovens in Residential Homes. Environmental science & technology, 56(4), 2529-2539  (disponible en https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.est.1c04707).

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Jorge Zuluaga.
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