¿Geoingeniería solar para enfriar la tierra?

En 1982, la erupción del volcán El Chichón en el estado de Chiapas (México) hizo que disminuyera la temperatura global de la Tierra cerca de 0,5 ºC. Un año más tarde, a unos 9.700 kilómetros de allí, nació en Bolzano (Italia) . Tras pasar por la Universidad de Columbia y el Instituto Técnico Federal de Zúrich, este investigador del clima se incorporó el pasado año como científico titular al Instituto de Geociencias del CSIC y la Universidad Complutense de Madrid (IGEO, UCM-CSIC), con un contrato de excelencia del Programa Ramón y Cajal y un proyecto ERC Starting Grant de la Unión Europea. Su trabajo se inspira precisamente en los volcanes para estudiar cómo los efectos en la estratosfera de ciertos materiales, como partículas de diamante y calcita, pueden contribuir a reflejar la radiación solar, provocar un enfriamiento a escala planetaria y reducir el calentamiento global. Lo hace investigando técnicas de geoingeniería solar, un campo de estudio en auge pero que aún no cuenta con la tecnología necesaria para llevarse a cabo.

Al igual que las erupciones volcánicas, estas técnicas implican riesgos potenciales y efectos secundarios en la biosfera aún por entender, y no son una solución única ni definitiva al cambio climático actual. Pero el investigador considera que, bien implementadas, podrían ayudarnos a ganar tiempo mientras se reducen las emisiones y se lleva a cabo la transición energética. Así lo , publicado en la revista Geophysical Research Letters, en el que combinaron modelización climática y medidas de laboratorio.

¿Qué se le puede decir a estas alturas a una persona que sigue pensando que la crisis climática no existe?

Que no hace falta ir a las predicciones climáticas a futuro para comprobarlo. Ya en los últimos treinta años, en la generación actual, se está viendo claramente la crisis climática que vivimos. Los humanos somos los responsables, no es un ciclo natural. Si una persona no quiere ver esta realidad, es porque no quiere ver la evidencia científica.

Esa evidencia muestra por ejemplo que, aunque en el pasado hubo épocas cálidas, nunca se había producido un calentamiento de forma tan rápida. ¿Por qué?

Efectivamente, eso es lo que muestran los registros de reconstrucciones. Hace millones de años también hubo épocas cálidas, pero esas transiciones no fueron, desde luego, tan rápidas como las de ahora, y se podían explicar por ciclos orbitales, fluctuaciones en la distancia entre el sol y nuestro planeta.

Sin embargo, el calentamiento actual no se puede explicar con esos factores naturales. La única forma de hacerlo es la actividad humana: con ella reforzamos el efecto invernadero natural, la absorción de radiación infrarroja de la Tierra es cada vez mayor por los gases de efecto invernadero. En los registros se ve que la concentración de dióxido de carbono que tenemos ahora nunca se ha observado en los últimos cientos de miles de años.

El cambio también se aprecia en los datos de subida del nivel del mar. ¿En qué punto estamos y dónde podemos llegar en los próximos años?

La subida del nivel del mar ya se está registrando, pero no es tan grande como la que se predice para finales de siglo. A escala regional no sabemos si va a subir cincuenta u ochenta centímetros. A nivel global está en el orden de treinta a ochenta; en escenarios pesimistas, incluso más. Hay mucha incertidumbre para calcularla y depende de factores geofísicos, pero sí sabemos que, incluso si tenemos en cuenta un escenario de bajas emisiones futuras, el nivel del mar seguirá subiendo porque hay mucha inercia en el sistema. Todo lo que hemos hecho hasta ahora tendrá repercusiones sobre el nivel del mar en treinta años. Entonces, aunque paráramos las emisiones de gases de efecto invernadero, seguirá aumentando la temperatura global y el nivel del mar continuará subiendo en las próximas décadas. Otra cosa que sabemos que es irrefutable es la pérdida de hielo: se están derritiendo los glaciares, los hielos del Ártico, y ahora está empezando a producirse deshielo en la Antártida.

Subida de la temperatura, del nivel del mar, deshielo… ¿Hay más indicativos?

Otra medida en la que se ve una evidencia muy grande de cambio climático es en el contenido de calor de los océanos. En superficie tenemos el tiempo atmosférico, podemos vivir un invierno más frío de lo normal o más cálido, hay mucha variabilidad, pero en las medidas de la temperatura del agua, sobre todo en profundidad, cada vez sube más. Todo son señales de que tenemos un sistema que se está calentando.

En algunas predicciones puede existir incertidumbre, pero no hay duda en el caso de los tipping points o puntos de no retorno, umbrales que, si se cruzan, suelen ser irreversibles. ¿Cuáles hemos alcanzado ya?

Gabriel Chiodo en el CBA. Foto Miguel Balbuena

Varios, como la destrucción de ciertos arrecifes de coral y cambios en el Amazonas. Son impactos en la biosfera que ya no se pueden revertir tan fácilmente. La circulación termohalina del Atlántico [sistema de corrientes oceánicas profundas impulsado por diferencias de temperatura y salinidad] también está afectada por el cambio climático. Sabemos que podría pararse, pero no sabemos exactamente cuándo, y puede ser otro tipping point. También el derretimiento de ciertas partes del hielo de la superficie de Siberia, que puede que libere gases de efecto invernadero, como reservas de metano subterráneas.

Al final, todos estos efectos dependen de las emisiones y de su efecto en la atmósfera, en la que eres experto. ¿Cómo es la química de la atmósfera?

Existe una serie de ciclos químicos que determinan su composición, como la cantidad de metano o de ozono, y todos están interconectados. Si alteramos el balance que hay de un componente químico frente a otros, cambiamos todas las conexiones entre estos ciclos. Por ejemplo, a medida que aumentamos los gases de efecto invernadero, cambiamos la cantidad de vapor de agua; cambiando la cantidad de vapor de agua, también se puede alterar el ciclo que determina la concentración de ozono en la troposfera, y eso puede tener repercusiones en la calidad del aire. Es decir, la química de la atmósfera es un conjunto de ciclos químicos que están en un equilibrio muy crítico entre sí y, si alteramos uno de los componentes, cambiamos toda la composición atmosférica.

Como has mencionado, los humanos somos responsables del cambio climático actual y de alterar esa química de la atmósfera. Igual que la hemos cambiado, ¿podemos revertirla?

En ciertos aspectos, sí. Por ejemplo, si intentamos reducir la cantidad de dióxido de nitrógeno en la atmósfera disminuyendo la polución, puede tener un impacto positivo en la calidad del aire y es algo reversible en poco tiempo. Por eso, en las últimas dos décadas se ha mejorado mucho respecto a los años setenta y ochenta, sobre todo en zonas como China, donde están intentando implementar más políticas de reducción de la contaminación. Pero hay otras cuestiones que necesitan más tiempo y son más difíciles de revertir y de estabilizar, como reducir la cantidad de dióxido de carbono o de metano en la atmósfera.

Desde que tenemos conciencia de la crisis climática, lo que está en nuestro imaginario como ciudadanos es esa necesidad de reducir emisiones, pero hay otra serie de intervenciones que se están estudiando, como la eliminación de gases de efecto invernadero (greenhouse gas removal) de la atmósfera.

Se trata de una técnica de ingeniería con la que se podría extraer el dióxido de carbono de la atmósfera. No es mi campo de investigación, pero por lo que sé es algo muy complicado y se tardarán bastantes décadas en desarrollar una tecnología de escala suficiente como para que tenga un impacto a nivel global en el contenido de dióxido de carbono en la atmósfera.

Tú investigas otro tipo de intervenciones de ingeniería al cambio climático: la geoingeniería solar. ¿Qué es?

El objetivo del conjunto de técnicas que se llaman geoingeniería solar es conseguir que la Tierra refleje más radiación solar. Al hacerlo, lograríamos enfriar el clima a nivel global de manera más o menos rápida: una vez implementado, en cinco o diez años, podríamos lograr un impacto significativo. Hay diferentes técnicas y cada una tiene sus inconvenientes y sus riesgos. Por eso, en los últimos años se ha disparado la investigación.

Lo que queremos ahora mismo es saber mucho sobre geoingeniería solar antes de que un «actor» empiece a hacerlo por su cuenta. Hay que estar preparados. Si un país, de pronto, decide reducir la cantidad de radiación solar que llega a su superficie para bajar su temperatura, lo que haga tendrá repercusiones a nivel global, sobre todo con ciertas técnicas como la inyección de aerosoles en la estratosfera.

La inyección de aerosoles en la estratosfera (SAI, por sus siglas en inglés), de momento, es una técnica teórica a partir de modelos numéricos, ¿en qué consiste?

La idea es replicar los efectos de un volcán de manera artificial. Un volcán inyecta dióxido de azufre en la estratosfera, la capa de la atmósfera que va de los diez hasta los cincuenta kilómetros. Cuando este dióxido de azufre llega, provoca unas reacciones químicas y se van formando unas gotitas de agua y ácido sulfúrico superpequeñas, del tamaño de nanómetros, que se quedan flotando en esa capa y reflejan la radiación solar. Por eso llega menos radiación a la superficie de la Tierra y se enfría el clima. Eso es lo que pasó con ciertas erupciones volcánicas, como la del Monte Pinatubo (Filipinas) en 1991 o la del volcán El Chichón en 1982: tuvieron impacto a nivel global y hay registros de cómo las temperaturas globales bajaron casi medio grado centígrado.

Lo que haríamos con la inyección de aerosoles en la estratosfera es replicar ese efecto. Pero, en vez de hacerlo solo una vez con una inyección puntual, como sucede con la erupción de un volcán, para enfriar el clima habría que hacerlo de forma continua. Esto supone un reto a nivel tecnológico, medioambiental y político, pues, para que tenga impacto global, hay que hacerlo de manera sincronizada y correcta. Todos los países tienen que estar de acuerdo.

Esto último suena casi a una utopía, pero imagino que los efectos de hacerlo de manera local y descoordinada provocarían más bien una situación distópica.

Claro, haría falta una coordinación absoluta y una gobernanza del proceso. Si, por ejemplo, se hace solo en un hemisferio y en el otro no, tendría repercusiones muy fuertes en el ciclo hidrológico. Lo mismo ocurriría si se hace a nivel global, pero no se mantiene en el tiempo y no se reducen a la vez las emisiones. Por ejemplo, imaginemos que conseguimos enfriar el clima y parar el calentamiento global con estas inyecciones a la estratosfera, mientras seguimos aumentando los gases de efecto invernadero. Si después dejamos de usar estas inyecciones, volveríamos al calentamiento global anterior, o a uno mayor, en poquísimo tiempo. Esto es lo que llamamos termination effect [también conocido como termination shock o shock de terminación] y puede tener efectos destructivos en los ecosistemas.

Aunque la geoingeniería solar se desplegara de manera coordinada y correcta, ¿tendría consecuencias?

Sí, estas medidas de inyección de aerosoles en la estratosfera tendrían efectos secundarios que debemos estudiar. Por ejemplo, en la fase de enfriamiento se producirían cambios en los patrones de precipitación. Esto implicaría que en zonas del planeta como el Amazonas, o en otros lugares con lluvias tropicales, las precipitaciones probablemente irían cambiando, y eso tendría un impacto en los ecosistemas. Otro efecto sería el aumento de la cantidad de radiación difusa. Nos llegaría menos radiación directa del sol, pero más indirecta, y también podría impactar en los ecosistemas, aunque todavía no sabemos cómo.

Si hacemos inyecciones con azufre, podrían aumentar las lluvias ácidas y las partículas de polución, pero eso debería tener un efecto pequeño respecto a otras emisiones antropogénicas que ya vivimos. Es decir, que son efectos secundarios que deben estudiarse más. Los modelos que tenemos hoy en día no nos dan todas las respuestas, pero hay indicios de que ciertos efectos secundarios realmente no serían tan grandes.

Si se consiguieran evitar esos efectos secundarios o no fueran sustanciales, ¿serían estas técnicas la solución al cambio climático?

Utilizar geoingeniería no es la solución al cambio climático. La solución primaria tiene que ser dejar de emitir dióxido de carbono, reducir nuestras emisiones lo máximo posible y hacer una transición hacia energías renovables. La geoingeniería nos podría comprar tiempo y reducir ese pico de calentamiento global. También puede permitirnos evitar ciertos tipping points que sabemos que sucederán si la temperatura global supera 1,5 ºC 
o 2 ºC a nivel global. Además, sabemos que hay cosas que no se pueden solucionar con inyecciones de aerosoles, como la acidificación de los océanos [proceso en el que el agua del mar se vuelve más ácida por la absorción de dióxido de carbono de la atmósfera].

A menudo proliferan desinformaciones y conspiraciones relacionadas con manipulaciones del tiempo o el clima que se asocian al término geoingeniería. ¿Son posibles estas manipulaciones?

Las afirmaciones sobre que estamos cambiando el clima a nivel global o que ciertos fenómenos extremos se deben a una intervención de los gobiernos son bulos. Ahora mismo nos encontramos en un marco puramente teórico. Para que se pueda hacer realidad una intervención climática a ese nivel, harían falta por lo menos veinte años de desarrollo tecnológico y muchísima inversión.

Lo que se ha intentado en ciertas zonas del mundo son experimentos para modificar el tiempo [no el clima] de forma puntual y a una escala muy pequeña. En el caso de la geoingeniería, investigamos intervenciones para paliar el cambio climático, no para dañar a una población a propósito.

Cráter del volcán Pinatubo, Filipinas, meses después de la erupción de junio de 1991. Foto T. J. Casadevall. © U.S. Geological Survey

Con este tipo de investigaciones puede parecer que el ser humano esté jugando «a ser Dios»: primero provoco el aumento del calentamiento global, y después creo una técnica para reducirlo. ¿Qué opinan los activistas ambientales de estas ideas?

Las rechazan rotundamente. Hace unos años se tuvo que parar por completo un proyecto de la Universidad de Harvard que quería lanzar en Suecia un globo con un kilo de polvo de calcita a la estratosfera. Se trataba de un experimento a muy pequeña escala que era literalmente imposible que tuviera efectos secundarios a nivel medioambiental, pero se politizó y algo que era puramente académico se detuvo por las presiones ambientalistas. [Chiodo se refiere al proyecto SCoPEx, cuyo lanzamiento se detuvo en 2021 por la resistencia de organizaciones de la sociedad civil y del Consejo Sami, y se canceló definitivamente en 2024].

Creo que los grupos ambientalistas a veces politizan de más estos asuntos, que son una manera de avanzar en el conocimiento científico y de hacer investigación. Nuestra tarea como científicos es dar toda la información posible sobre cuáles serían los efectos directos y secundarios de este tipo de intervenciones, y luego será decisión de los gobiernos tomar medidas acordes a esos resultados. Además, cuando la gente me dice que la intervención climática es muy peligrosa, les digo que, en realidad, ya estamos interviniendo en el clima cada año nosotros mismos con nuestras actividades humanas que generan emisiones de dióxido de carbono.

Aunque sea a nivel teórico, al principio has hablado de inyecciones de azufre, pero en el caso de este proyecto cancelado se propuso calcita. ¿Se podrían inyectar otros materiales?

El azufre es uno de los componentes químicos que más se ha estudiado porque es más natural y es lo que emiten las erupciones volcánicas, por eso tenemos más registros sobre este tipo de intervención. Pero también se podrían utilizar otros materiales, como la calcita, el aluminio o el diamante, que hemos estudiado recientemente. La idea sería inyectar polvo ultrafino de esos materiales en la baja estratosfera.

Estos materiales alternativos tienen propiedades ópticas mejores que el azufre, y pueden reflejar mucha más radiación solar –haría falta menos cantidad de material para enfriar el clima con ellos– y tener menos efectos secundarios. Pero también hay problemas que aún tenemos que estudiar, por ejemplo, sobre la toxicidad del diamante. En el caso de la calcita, al estar muy presente en la naturaleza, sabemos que no tendría efectos secundarios sobre la biosfera y es probable que tampoco para la salud humana.

Repetimos que todo esto está a nivel teórico y aún no se puede realizar a escala global, pero ¿es posible llevarlo al laboratorio?

Tenemos un programa en marcha con la Escuela Politécnica Federal de Zúrich y varios laboratorios de Suiza, financiado desde Estados Unidos, en el que estamos midiendo lo que ocurre en la superficie de estos materiales a nivel químico si se exponen a condiciones atmosféricas como las de la estratosfera. Son pruebas en un ambiente controlado a puerta cerrada. Pero pasar del laboratorio a la realidad implica muchos órdenes de magnitud.

Las nuevas políticas de Donald Trump están paralizando investigaciones en todo el mundo. ¿Os ha afectado?

De momento, nuestra investigación en Estados Unidos proviene de una fundación privada y no se ha visto afectada, pero yo creo que a futuro sí que es posible que suframos recortes, porque estas políticas están afectando a todas las ciencias e investigaciones en clima. Creo que en los próximos años puede que haya más investigación en Europa que en Estados Unidos en este ámbito, sobre todo en Inglaterra, donde se está haciendo una inversión importante en la investigación de este tipo de geoingeniería solar.

Como experto en cambio climático, ¿cómo ves el futuro?

Yo quiero ser positivo. A lo largo de la historia hemos tenido casos de éxito en los que la comunidad científica ha logrado convencer a los políticos de que hacían falta cambios importantes, como ocurrió con el Protocolo de Montreal en el que se prohibieron los CFC [clorofluorocarbonos]. Esto redujo la crisis de la capa de ozono.

Creo que llegará un momento en el que pase algo parecido, y la sociedad se dará cuenta de los increíbles daños que se están generando con la crisis climática y con las emisiones. Soy optimista y pienso que vamos a lograr reducirlas, no como en los escenarios más favorables, pero sí creo que conseguiremos limitar la subida global de la temperatura y que empezaremos a ver un efecto positivo de las políticas medioambientales.