Retos medioambientales en un mundo cambiante
3 Contaminación atmosférica y cambio climático
UNIDAD 4 Problemática ambiental del nitrógeno reactivo 1. Evaluación de nuestra herencia de nitrógeno Históricamente, la disponibilidad limitada de los compuestos de nitrógeno reactivo (Nr) ha supuesto una constricción para las actividades humanas. Aunque el nitrógeno es muy abundante, constituyendo un 78% de la atmósfera terrestre, en su forma molecular (N2) no tiene utilidad en el ciclo biológico. Para que el nitrógeno pueda ser utilizado por la mayoría de las plantas y los animales se requieren formas reactivas. Tales formas incluyen compuestos oxidados y reducidos del nitrógeno, como ácido nítrico, amoniaco, nitratos, amonio y compuestos orgánicos nitrogenados, encontrándose normalmente todos ellos en bajas concentraciones en los ecosistemas naturales. Las dos necesidades históricas más importantes de nitrógeno reactivo han sido proporcionar fertilizantes para incrementar la producción de alimento y como base para la fabricación de municiones. La fijación biológica de nitrógeno siempre ha introducido nuevo nitrógeno reactivo en el sistema, pero su contribución apenas ha sido suficiente para paliar las necesidades humanas. En consecuencia, la producción agrícola tradicional se volvió dependiente del reciclaje efectivo del nitrógeno presente en el estiércol. A finales del Sg. XIX, el incremento de la población humana, junto con las necesidades militares de expansión, propiciaron la puesta en circulación de grandes cantidades de nitrógeno reactivo extra. Estas demandas fueron satisfechas mediante el incremento de la explotación minera de depósitos de nitrógeno reactivo, incluyendo el salitre de Chile y el guano, suplementada por la extracción de nitrógeno reactivo del carbón y la turba. El mundo occidental se había convertido así en una “economía de nitrógeno fósil”, donde tanto el alimento como la seguridad militar dependían de forma crítica de estas fuentes nitrogenadas. La dependencia creciente de las reservas de nitrógeno fósil era, obviamente, insostenible. El problema del nitrógeno en esa época era que muchas de las explotaciones mineras de nitrógeno se habían agotado y que las existentes eran insuficientes para satisfacer las necesidades de una población mundial en rápido crecimiento. Tal y como puntualizó el químico inglés Sir William Crookes a finales del Sg. XIX, para producir una cantidad de trigo suficiente para alimentar el mundo es necesario encontrar una manera comercialmente viable de fijar el nitrógeno atmosférico en nitrógeno reactivo. La atmósfera representaba potencialmente una fuente casi inagotable a partir de la cual producir nitrógeno reactivo, limitada solo por el coste energético de la reacción química. Los esfuerzos industriales para conseguir la fijación de nitrógeno se
Universidad de Navarra
Jesús Miguel Santamaría
Retos medioambientales en un mundo cambiante
3 Contaminación atmosférica y cambio climático
intensificaron, incluyendo el desarrollo del proceso de la cianamida y del arco eléctrico, pero ambos procesos resultaban extremadamente costosos desde el punto de vista energético. Sin embargo, en 1908 Fritz Haber presentó en Alemania una patente para sintetizar amoniaco directamente a partir de sus constituyentes mediante un nuevo proceso que suponía una gran reducción del coste energético. Posteriormente, Carl Bosch comercializó el método de Haber a escala industrial, haciendo que la síntesis química de nitrógeno reactivo resultara económica y pronto el problema del nitrógeno de principios del siglo XX (se convirtió en un tema del pasado, de manera que para mediados del citado siglo el proceso de Haber-Bosch había reemplazado a las reservas fósiles como principal fuente de nitrógeno reactivo. El logro del proceso de Haber-Bosch no debe infravalorarse, ya que constituye probablemente el mayor experimento en geo-ingeniería global que los humanos jamás hayan realizado, sustentando la alimentación actual y la seguridad militar. Al permitir la expansión de la población mundial, puede afirmarse que dicho proceso ha sentado las bases del cambio global. Por tanto, gracias a los fertilizantes nitrogenados sintéticos la humanidad ha podido alcanzar los más de 7000 millones de habitantes actuales, la mitad de los cuales no estarían vivos sin ellos. Junto con el incremento de la fijación biológica de nitrógeno en los cultivos dirigido por el hombre, este gran esfuerzo de geo-ingeniería ha duplicado la producción de nitrógeno reactivo respecto a los niveles de la era pre-industrial. Este cambio extremo ha ocasionado efectos en otros ciclos elementales a través de interacciones biogeoquímicas directas. Además, puesto que el aumento de nitrógeno ha permitido el crecimiento de la población, se ha incrementado indirectamente el uso de recursos y el cambio global. Debido a este aumento de la fijación de nitrógeno hemos recibido una “herencia” de serias implicaciones medioambientales y que no hemos sido capaces de gestionar correctamente. En general, las prácticas agrícolas tienen una baja eficiencia en el uso del nitrógeno. Como resultado de ello, se ha producido un incremento significativo de las pérdidas de nitrógeno al medio ambiente, incluyendo la contaminación por nitratos de los cursos de agua y las emisiones de amoniaco y óxido nitroso a la atmósfera, con impactos sobre la biodiversidad y el cambio climático. En paralelo a estos cambios, la humanidad se encuentra liberando nitrógeno reactivo directamente a la atmósfera a través de procesos de combustión en la industria y el transporte, convirtiendo el nitrógeno molecular en óxidos de nitrógeno.
Universidad de Navarra
Jesús Miguel Santamaría
Retos medioambientales en un mundo cambiante
3 Contaminación atmosférica y cambio climático
Estos compuestos nitrogenados se producen de forma no intencionada y reaccionan para formar ozono y partículas en el aire que respiramos, dañando la salud humana. Considerando solo estos pocos ejemplos, parece claro que la alteración humana del ciclo del nitrógeno está teniendo una serie de consecuencias que no se pudieron prever hace 100 años. Justo cuando la sociedad se ha dado cuenta de las implicaciones climáticas de la quema de combustibles fósiles hemos percibido también que nuestra herencia de nitrógeno no es buena. Con el nitrógeno reactivo la humanidad ha podido alimentar al mundo, pero al mismo tiempo ha creado una compleja red de impactos que se manifiestan a través del aire, la tierra y las aguas, amenazando nuestro medio ambiente global. 2. Situación actual del nitrógeno en Europa Europa es uno de los principales productores de Nr y las consecuencias ambientales de las pérdidas de Nr son más pronunciadas que en el resto del mundo. Aunque algunos problemas ambientales son estrictamente locales, los problemas asociados al nitrógeno reactivo van desde la escala regional hasta la global. La denominada “cascada del nitrógeno”, que resume las principales fuentes antropogénicas de Nr y su movimiento por los ecosistemas, constituye una herramienta muy eficaz para desarrollar políticas relacionadas con el nitrógeno a escala holística. La producción de nitrógeno reactivo constituye una contribución clave para la agricultura y la industria y es un efecto secundario de los procesos de combustión. La producción industrial de Nr en Europa ronda los 34 Tg por año (1 Tg = 1 millón de toneladas), siendo un 75% para fertilizantes y un 25% para la industria química. La combustión de combustibles fósiles ha generado un incremento sustancial de la producción industrial y el transporte, pero también ha supuesto un gran aumento de las emisiones de óxidos de nitrógeno, que solo han podido controlarse de manera parcial en los últimos 20 años. Por el contrario, la contribución de la fijación biológica de nitrógeno por los cultivos ha disminuido de manera significativa. En comparación con la producción natural de nitrógeno los humanos hemos duplicado globalmente el aporte de Nr al medio ambiente. A partir del año 2000, Europa crea unos 19 Tg/año de Nr, de los cuales 11 proceden de los fertilizantes químicos, 3,5 de las fuentes de combustión, 3,5 de la importación de alimentos y piensos y solo 1 Tg de la fijación biológica por los cultivos.
Universidad de Navarra
Jesús Miguel Santamaría
Retos medioambientales en un mundo cambiante
3 Contaminación atmosférica y cambio climático
La producción humana de Nr a partir del nitrógeno molecular genera una cascada de consecuencias intencionadas y no intencionadas. La cascada intencionada consiste en que cada molécula de Nr contribuye a la fertilidad del suelo e incrementa la producción de los cultivos, que sirven para alimentar al ganado y a los humanos, permitiendo la formación de proteínas y ADN. En un sistema bien gestionado, el propósito es que el Nr del estiércol y de las aguas residuales sea totalmente reciclado a través del sistema agrícola. Sin embargo, el nitrógeno reactivo es extremadamente móvil, con emisiones procedentes de la agricultura, la combustión y la industria que conducen a una cascada no intencionada de pérdidas de Nr en los ecosistemas. Una vez liberado, el Nr circula a través de los diferentes medios, intercambiándose entre las diferentes formas de Nr y contribuyendo a un amplio abanico de efectos ambientales, hasta que finalmente es desnitrificado hasta N2. Un importante efecto de esta cascada es que al final los impactos ambientales se vuelven independientes de las fuentes, de manera que la gestión del nitrógeno requiere un enfoque holístico. Esto es importante tanto para minimizar la llamada “contaminación de intercambio” entre las diferentes formas de Nr y amenazas, y para maximizar el potencial de las sinergias en las estrategias de mitigación y adaptación. La perturbación antropogénica global del ciclo del nitrógeno está ocasionada principalmente por las actividades agrícolas. Aunque las emisiones atmosféricas de NOx procedentes del tráfico y la industria contribuyen a muchos efectos ambientales, estas emisiones resultan insignificantes respecto a los flujos de Nr agrícolas. Resulta importante destacar la magnitud del flujo europeo de Nr en la producción de cultivos, que está soportada fundamentalmente por los fertilizantes nitrogenados. Sin embargo, la utilización primordial del Nr en los cultivos no es alimentar directamente a la población: el 80% de la cosecha de Nr en los cultivos europeos aporta alimento para mantener el ganado (8,7 Tg/año más 3,1 Tg/año en piensos importados, alcanzando un total de 11,8 Tg/año). En comparación, el consumo humano de Nr es mucho menor, ascendiendo solo a 2 Tg/año en cultivos y 2,3 Tg/año en productos animales importados. Por tanto, el uso humano de la ganadería en Europa y la necesidad consiguiente de grandes cantidades de pienso para su alimentación constituyen el principal factor responsable de la alteración del ciclo del N en Europa.
Universidad de Navarra
Jesús Miguel Santamaría
Retos medioambientales en un mundo cambiante
3 Contaminación atmosférica y cambio climático
Estas alteraciones intencionadas de los flujos de Nr ocasionan numerosos flujos de Nr no intencionados. En total, el amoniaco de la agricultura (3,2 Tg/año) contribuye en una cantidad similar a las emisiones atmosféricas de Nr en forma de NOx (3,4 Tg/año), siendo responsable también del 70% de las emisiones de N2O en Europa (1 Tg/año). Así mismo, la cadena alimenticia domina las pérdidas de Nr a las aguas subterráneas y superficiales, principalmente en forma de nitratos, con una carga de 9,7 Tg/año procedente de las pérdidas asociadas a la agricultura (60%) y de las descargas de las aguas residuales y los sistemas de tratamiento de agua. La producción máxima de Nr en Europa se alcanzó en la década de 1980. Desde entonces, la introducción de políticas y otros cambios que han afectado a la agricultura (incluyendo la Política Agrícola Común o la Directiva de Nitratos), así como los rigurosos controles de las emisiones (por ejemplo para las grandes instalaciones de combustión) y la introducción de EURO estándares en los vehículos de transporte terrestre, han conducido a una disminución de las emisiones. En total, las emisiones de NOx se han reducido en un 30% desde 1990, mientras que las medidas agrícolas solo han provocado la reducción de un 15% de Nr. Esta pequeña reducción se refleja en las tendencias de las emisiones de NH3. Aunque las mejoras de gestión han contribuido a la reducción de las emisiones (por ejemplo lixiviación de nitratos y pérdidas a las áreas marinas), todavía no se han alcanzado mejoras cuantitativas para reducir las emisiones de N2O y NH3 de la agricultura a escala Europea. Cabe señalar que se han observado numerosos ejemplos de contaminación de intercambio en el control del Nr. Así, la introducción de los catalizadores de tres vías ha provocado un aumento de las emisiones de NH3 y N2O, aunque en general las emisiones de Nr total se han reducido. También, la implementación de la Directiva de Nitratos, que prohíbe esparcir estiércol en invierno, ha conducido a la aparición de un nuevo pico de NH3 en primavera.
Universidad de Navarra
Jesús Miguel Santamaría
Retos medioambientales en un mundo cambiante
3 Contaminación atmosférica y cambio climático
3. Procesamiento del nitrógeno en la biosfera El ciclo biogeoquímico del nitrógeno incluye procesos microbiológicos (mineralización, nitrificación y desnitrificación), fisiológicos (absorción de nitrógeno y asimilación) y físico-químicos (lixiviación, volatilización). Para determinar las implicaciones del nitrógeno en el medio ambiente es preciso comprender todos estos procesos, analizando las entradas y salidas de las formas reactivas de nitrógeno y su intercambio entre los diferentes compartimentos ambientales. Cualquier perturbación del ciclo del N provoca una pérdida de N al medio ambiente a través de procesos de lixiviación (nitratos) y emisión de gases (N2O NO, N2 y NH3), ocasionando una variedad de efectos ambientales. A escala ecosistémica los suelos constituyen el principal depósito de Nr. Este hecho es más pronunciado en los ecosistemas agrícolas que en los ecosistemas forestales, donde más del 90% del Nr está almacenado en el suelo. En general, las reservas de nitrógeno en los sistemas gestionados se encuentran reducidas y los procesos de retención están afectados negativamente. En el cultivo de cereales, el uso de fertilizantes minerales de Nr en lugar de estiércol animal o compost, así como la simplificación del esquema de rotación de cultivos, han producido en algunos casos un declive de la materia orgánica del suelo. A largo plazo, esta práctica de utilizar solamente fertilizantes minerales ocasiona una disminución de la capacidad amortiguadora de los suelos respecto a los aportes de N inorgánico, incrementando así su tendencia a la lixiviación de Nr. La fijación de N por leguminosas no agrícolas o en otros organismos fijadores de N todavía resulta difícil de cuantificar, lo cual dificulta el conocimiento de la importancia de la fijación biológica de N en la mayor parte de los ecosistemas terrestres. Cabe señalar que los ecosistemas terrestres enriquecidos en N pierden cantidades significativas de N mediante la lixiviación de nitratos y las emisiones gaseosas (N2, N2O, NO y NH3) al medio ambiente. Las estimaciones de la desnitrificación a N2 también son dudosas debido a las dificultades para medirlas y el alto grado de variabilidad espacial y temporal. En los bosques, la relación C:N del desfronde o del suelo mineral superficial es un buen indicador del estado de Nr en relación con la lixiviación de nitrato. Por encima de una ratio C:N de 25 el Nr mineral se retiene, mientras que por debajo de 25 la lixiviación de nitrato aumenta con el incremento del depósito de Nr. En los ambientes acuáticos las principales fuentes de Nr incluyen las descargas de los hogares y las aguas residuales, junto con la contaminación difusa procedente de las prácticas agrícolas. La retención de nitratos por los humedales de ribera es una justificación frecuente para las políticas de conservación y restauración de estos ecosistemas. Sin embargo, su utilización para mitigar la contaminación por nitratos de los sistemas fluviales debe tratarse con precaución, ya que su efectividad es difícil de demostrar y porque se producen efectos colaterales como un aumento de la materia orgánica disuelta y de las emisiones de N2O, junto con una pérdida de biodiversidad.
Universidad de Navarra
Jesús Miguel Santamaría
Retos medioambientales en un mundo cambiante
3 Contaminación atmosférica y cambio climático
La liberación de materia orgánica se infravalora con frecuencia, a pesar de que juega un papel importante en las cuencas semi-naturales de las zonas de montaña. Los efectos del incremento de las cargas de Nr a los ecosistemas acuáticos incluyen acidificación y pérdida de biodiversidad en ambientes semi-naturales, y eutrofización en sistemas más alterados. Los aportes de nitrógeno relacionados con las actividades humanas han conducido a un deterioro ecológico de amplias zonas costeras de Europa, incluyendo el desarrollo de blooms de algas dañinas y situaciones de anoxia. Estos blooms de algas están relacionados con el gran desequilibrio existente entre los aportes de Nr respecto a los de sílice. Algunas zonas especialmente afectadas por la eutrofización son los principales estuarios europeos, el mar del Norte, el mar Báltico y el mar Negro, así como algunas zonas de la costa Mediterránea. La biodiversidad marina se ve reducida debido al alto suministro de nutrientes y su recuperación no resulta posible si las situaciones de anoxia y eutrofización persisten durante periodos de varios años. La zona costera europea juega un papel importante en la desnitrificación de Nr a N2. Se estima que la exportación de Nr al mar alcanza los 4,5 Tg/año, que en su mayoría es desnitrificado a N2. Globalmente, se estima que la desnitrificación costera es de 61 Tg/año, incluyendo 8 Tg/año en los estuarios. En el caso de la atmósfera, los principales componentes de Nr emitidos por actividades antropogénicas son NH3 (3,2 Tg/año en EU-27), principalmente en la agricultura y los NOx (3,5 Tg/año). Las emisiones europeas de NOx surgen principalmente del transporte (50%), la generación eléctrica (25%) y de otras fuentes de combustión (21%). Las emisiones de óxido nitroso (N2O) en Europa son mucho más pequeñas (1 Tg/año), procediendo fundamentalmente de los suelos agrícolas. Estas formas de Nr tienen diferentes destinos en la atmósfera. La química atmosférica del NH3 es bien conocida, experimentando una reacción irreversible con el H2SO4 y una reacción reversible con el HNO3 y el HCl. Poco se sabe sobre los compuestos de nitrógeno orgánico en la atmósfera, aunque pueden contribuir en un 50% al nitrógeno depositado vía húmeda. Sus fuentes pueden incluir emisiones de aminas, amidas, urea y aminoácidos. El NH3 tiene un impacto sustancial cerca de las fuentes de emisión debido a las altas tasas de deposición seca en los ecosistemas, de manera que puede afectar de manera significativa a los ecosistemas en áreas agrícolas. Por el contrario, los NOx tienen poco impacto cerca de las fuentes debido a las bajas tasas de deposición seca, hasta que es convertido en HNO3 (un 5%/h). El transporte a larga distancia de ambos compuestos se produce en forma de aerosoles, que pueden ser transportados más de 1000 km. Las estrategias de reducción necesitan tener en cuenta estas diferencias cuando se evalúa el impacto de la deposición de Nr en ecosistemas sensibles.
Universidad de Navarra
Jesús Miguel Santamaría
Retos medioambientales en un mundo cambiante
3 Contaminación atmosférica y cambio climático
4. Gestión del nitrógeno en relación con los peligros para la sociedad Se han identificado 5 amenazas clave para la sociedad ligados al nitrógeno reactivo: calidad del aire, calidad del agua, calidad del suelo, balance de gases de efecto invernadero, y ecosistemas y biodiversidad. Las emisiones de NOx y NH3 ocasionan diversos efectos perjudiciales para la salud y los ecosistemas, aunque los contaminantes secundarios también juegan un papel importante. Éstos incluyen el ozono troposférico, formado fotoquímicamente en presencia de NO2 y COV, y las partículas inhalables, formadas por oxidación de NO2 a HNO3 y su reacción posterior con NH3 para producir nitrato amónico. Tanto los NOx, como el O3 y el MP causan o agravan el asma, reducen la función pulmonar y producen bronquitis. La exposición crónica a dichos compuestos puede incrementar la mortalidad respiratoria y cardiovascular y la aparición de distintos tipos de cáncer. Los daños del ozono y del NO2 sobre la vegetación han sido ampliamente demostrados desde hace mucho tiempo, afectando también a materiales y edificios del patrimonio cultural. En cuanto a las partículas, en Europa los compuestos de Nr contribuyen en un 30-70% a la masa del PM2,5, contaminante que reduce la esperanza de vida entre 6 y 12 meses en gran parte de Europa central. En los países de la EU-27 la población vive fundamentalmente en áreas urbanas en las que se supera el límite anual de NO2. Aunque los niveles han disminuido desde 1990, a partir de 2000 esta tendencia ha remitido o incluso desaparecido. En este sentido, los episodios de O3 también han disminuido, fundamentalmente debido al control de las emisiones de COV y NOx; sin embargo, los niveles de fondo continental han aumentado, por lo que el O3 sigue constituyendo un peligro para la salud de las personas y los ecosistemas. El incremento antropogénico de Nr en el agua constituye una amenaza directa para las personas y los ecosistemas acuáticos. Las altas concentraciones de nitrato en las aguas de bebida son peligrosas para la salud humana, pudiendo causar cáncer y metahemoglobinemia infantil. También existen evidencias de los beneficios del nitrato para la salud cardiovascular y como protección frente a infecciones. En los ecosistemas acuáticos, el enriquecimiento en Nr produce eutrofización, que es responsable del crecimiento explosivo de algas tóxicas, anoxia, muerte de peces y pérdida de biodiversidad. Además de las altas concentraciones de Nr en las masas de agua europeas, el incremento de las concentraciones de nitrato en las aguas subterráneas pone en peligro la calidad a largo plazo de este recurso, ya que los nitratos tienen altos tiempos de residencia en los acuíferos y es previsible que las estrategias de fertilización aplicadas en el pasado tengan un efecto en la calidad de las aguas subterráneas durante décadas. Aproximadamente un 3% de la población de EU-15 que utiliza aguas subterráneas para beber se encuentra expuesta potencialmente a concentraciones que superan el estándar para aguas potables de 50 mg/l de NO3-, con un 5% de población expuesta de manera crónica a niveles superiores
Universidad de Navarra
Jesús Miguel Santamaría
Retos medioambientales en un mundo cambiante
3 Contaminación atmosférica y cambio climático
a 25 mg/l, lo cual puede duplicar el riesgo a padecer cáncer de colon de los consumidores de carne por encima de la media. El valor límite de Nr por encima del cual las masas de agua dulce pueden sufrir pérdidas de biodiversidad y eutrofización se ha fijado en 1,5 mg/l. Excepto en Escandinavia y las regiones montañosas, este límite se supera en la mayor parte de las masas de agua dulce europeas. En las áreas costeras los aportes de Nr superan en cuatro veces los niveles de fondo natural, de manera que amplias zonas de la costa europea están sufriendo graves problemas de eutrofización. Aunque globalmente la eutrofización está disminuyendo, las políticas internacionales existentes todavía no han sido implementadas totalmente y se prevé que incluso bajo escenarios de uso del suelo favorables este problema continúe en el futuro. Los principales peligros del Nr para la calidad de los suelos son la acidificación, los cambios en el contenido de materia orgánica y la calidad y pérdida de biodiversidad edáfica asociada a la eutrofización. La aplicación de fertilizantes nitrogenados y estiércol y la deposición atmosférica causan la acidificación del suelo, que conduce a una reducción del crecimiento de bosques y cultivos y a la lixiviación de metales pesados, que afectan negativamente a la calidad del agua. Las poblaciones de determinados hongos del suelo y de bacterias fijadoras de N disminuyen cuando la disponibilidad de N es elevada, aunque el efecto del N en la diversidad de los organismos del suelo todavía no se ha estudiado en profundidad. Cabe señalar que en los suelos que contienen pirita, la eliminación de nitrato de las aguas subterráneas por la oxidación de la pirita incrementa las concentraciones de cationes, metales pesados y sulfatos, causando problemas para su uso como agua de bebida. Las emisiones de Nr antropogénico tienen un complejo efecto en el clima debido a la alteración del forzamiento radiactivo global. Afectan directamente al balance de gases de efecto invernadero a través de las emisiones de N2O e indirectamente debido al incremento de los niveles de O3 troposférico, la modificación de los flujos de CH4 y la alteración de la captación del CO2 biosférico. La formación de aerosoles a partir de las emisiones de NOx y NH3 también tiene un efecto de enfriamiento. Globalmente se estima que las emisiones de Nr en Europa tienen un efecto neto de enfriamiento, aunque las incertidumbres de tales estimaciones son elevadas. El depósito de Nr constituye un factor decisivo en la pérdida de biodiversidad. El aporte de Nr ha superado las cargas críticas en amplias zonas de Europa, provocando una pérdida de biodiversidad considerable. El depósito de Nr afecta a la diversidad vegetal a través de daños foliares directos, eutrofización, acidificación e incremento de la sensibilidad a patógenos. Los hábitats más vulnerables son aquellos con especies adaptadas a bajos niveles de nutrientes o sensibles a la acidificación, como pastizales, brezales, humedales y bosques. El NH3 resulta dañino para la vegetación, especialmente para las plantas inferiores, produciendo daños foliares directos. Los cambios en las comunidades vegetales provocan cambios en la biodiversidad faunística. Debido a los efectos acumulativos del Nr, es previsible
Universidad de Navarra
Jesús Miguel Santamaría
Retos medioambientales en un mundo cambiante
3 Contaminación atmosférica y cambio climático
que la recuperación de la biodiversidad, una vez se consiga reducir el aporte de Nr a los ecosistemas, sea un proceso lento. 5. Políticas europeas y retos futuros Los análisis de coste-beneficio pueden aportar una guía para ajustar las prioridades políticas orientadas a combatir las emisiones de Nr bajo una perspectiva integrada. El coste anual de los daños totales asociados al Nr en Europa se estima en 70.000320.000 millones de euros, lo cual representa un 1-4% de los ingresos medios de Europa. Los principales daños sociales detectados son los trastornos en la salud y la contaminación atmosférica. El beneficio social de Nr estimado para el agricultor es de 1-3 € por Kg de fertilizante de nitrógeno añadido. Los costes ambientales marginales totales asociados a las emisiones de N tienden a superar los beneficios marginales para el agricultor. A este respecto, la internalización de los costos ambientales de la fertilización nitrogenada rebajaría la tasa óptima de N para la producción cultivable en el NW de Europa en unos 50 Kg/ha/año. La UE posee diversas medidas políticas destinadas a disminuir las emisiones indeseables de N procedentes de la combustión, la agricultura y los residuos urbanos. Sin embargo, es previsible que incluso bajo escenarios favorables de uso del suelo la exportación de Nr a las aguas y mares siga constituyendo un problema en el futuro, al igual que las emisiones de NH3 y N2O ligadas a las actividades agrícolas. La carencia de una visión holística de la cascada del nitrógeno pone de manifiesto los riesgos de los efectos contradictorios de las políticas que tienen que ver con los diferentes aspectos del problema. Lo prometedor de los enfoques integrados para gestionar el N es que éstos son más efectivos y eficientes que el conjunto de medidas centradas en fuentes individuales y en formas concretas de Nr. Las herramientas para desarrollar este enfoque integrado incluyen los análisis de sistemas, la comunicación, la modelización de la evaluación integrada, las cargas de N, la integración de los puntos de vista de los agentes implicados y la integración regional. Aunque todavía sigue siendo un reto definir el nivel óptimo de integración para los diferentes casos y situaciones, se han detectado una serie de acciones que pueden contribuir a desarrollar medidas integradas para gestionar el N de manera más adecuada. Dichas medidas incluyen: • • • • • •
Mejorar la eficiencia de uso del N en la producción de cultivos y en la producción animal Incrementar el valor fertilizante del estiércol animal Desarrollar sistemas de energía y de combustión eficientes, con bajas emisiones Reciclar el nitrógeno (y el fósforo) de los sistemas de aguas residuales Ahorrar energía y reducir el transporte motorizado Reducir el consumo humano de proteína animal (dieta demitariana)
Los tratados internacionales, incluyendo convenciones y sus protocolos, juegan un papel fundamental para proteger el medio ambiente global. Sin embargo, la
Universidad de Navarra
Jesús Miguel Santamaría
Retos ambientales de un mundo cambiante
Unidad 2 Aguas, residuos y otros impactos humanos
concienciación pública e institucional sobre los peligros y beneficios del Nr es muy escasa. La producción de alimentos, el consumo y la producción de residuos representan sectores donde la sociedad puede jugar un papel clave, influyendo de manera decisiva en el uso eficiente del nitrógeno. Por ejemplo, debido a la baja eficiencia de conversión de las plantas en productos animales, la producción de proteínas animales libera al menos 7 veces más Nr al medio ambiente que la producción de la misma cantidad de proteínas vegetales. Al mismo tiempo, muchos ciudadanos europeos están consumiendo más productos de origen animal que los necesarios para mantener una dieta saludable. Esta tendencia también se observa en España, donde se está pasando de una dieta mediterránea a una dieta basada en el consumo de proteína animal, importando de forma neta una cantidad de proteína equivalente a toda la proteína que producen los cultivos españoles. Por tanto, una pequeña reducción de la cantidad de leche y carne en la dieta europea afectaría de manera sustancial a la cantidad de N total liberado en Europa. Aunque este tema entra en el terreno de la elección personal, las iniciativas públicas, como por ejemplo el fomento de una dieta saludable y la reducción de la cantidad de comida que se desperdicia en casas, colegios, comedores, restaurantes, etc. pueden jugar un papel clave para cambiar el rumbo del problema del nitrógeno. A este respecto, investigadores de la Universidad de Virgina liderados por el Dr. Galloway han creado una calculadora de nitrógeno que permite determinar a cada ciudadano su huella de nitrógeno. Resulta interesante comprobar cómo modificando ligeramente nuestros hábitos de vida, podemos contribuir de manera muy eficaz a reducir la liberación no intencionada de nitrógeno al medio ambiente. En este sentido, la realización de una dieta más vegetariana, además de contribuir a mejorar nuestra salud, es un elemento clave para reducir nuestra huella de N. La problemática del nitrógeno constituye un claro ejemplo de la complejidad que tiene abordar de manera eficaz cualquier problema medioambiental debido a los múltiples factores que se encuentran implicados, lo cual subraya la necesidad de formar equipos multidisciplinares que sean capaces de afrontar el problema con una visión integrada, aspecto que desafortunadamente no siempre se tiene en cuenta. Asimismo, la enorme complejidad del ciclo del N y su alteración a escala global constituye sin duda una barrera a la hora de explicar esta problemática a los ciudadanos, lo cual resalta la necesidad de transmitir un mensaje claro que tenga calado en la población.
Universidad de Navarra
Jesús Miguel Santamaría