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El Ciclo del Carbono

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by

Nelson Alexander Arreaga Tovar

on 15 October 2013

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Transcript of El Ciclo del Carbono

photo credit Nasa / Goddard Space Flight Center / Reto Stöckli
Ciclo del Carbono
Carbono en la Atmósfera
Se encuentra principalmente en forma de CO2
Carbono en los Océanos
El CO2 disuelto regula el pH.

CO2 + H2O <--> H2CO3 <--> H+ + HCO3-

El CO2 oceánico es fuente de C en actividades primarias.
Carbono en la Biosfera
1900 gigatoneladas de CO2 en la biosfera
Biól. Nelson Alexander Arreaga Tovar Q. Nora Mayté Sánchez Padilla
Unidad Saltillo
Maestría en Ciencias en Sustentabilidad de los Recursos Naturales y Energía
El ciclo del carbono es un ciclo biogeoquímico por el cual el carbono se intercambia entre la biosfera, la litosfera, la hidrosfera y la atmósfera de la Tierra.
Introducción
Influencia Humana en el Ciclo del Carbono
El CO2 antropogénico proviene de las actividades del humano. Pero una pequeña parte es proveniente de sus procesos biológicos (respiración). La mayoria proviene de las actividades de éste (quema de combustibles).
Captura del Carbono
Capital Natural / Capital Humano
Costos de la Captura y Almacenamiento de Carbono
Costes relativamente altos, aunque con la evolución tecnológica tenderán a disminuir.

Captura del CO2 emitido en una central eléctrica a gas 15-75 US$/t .

Transporte 1-8 US$/t .

Almacenamiento geológico 0,5-8 US$/t.
Consumo Energético e Impacto Ambiental de la Captura y Almacenamiento de Carbono
Aumento de consumo de combustible por kWh producido:
Instalaciones existentes
que capturen cerca del 90% del CO2 producido,
entre 11% y el 40%

Instalaciones de captura piloto
, energía térmica adicional por cada tonelada de CO2 capturado ronda los 2 GJ (una reducción en la eficiencia de
entre un 15% y un 25%
).
4 reservorios
Biósfera terrestre: Conversión del CO2 en O2 por procesos bioquímicos.

Existen básicamente dos formas de carbono: orgánica (presente en los organismos vivos y muertos, y en los descompuestos) y otra inorgánica, presente en las rocas.

El ciclo se lleva a cabo gracias a procesos químicos, físicos, geológicos y biológicos.

Es importante porque de él depende la producción materia organica, alimento básico de todo ser vivo.
El carbono de la litosfera se encuentra de manera inorgánica en rocas sedimentarias CaCO3 y de manera orgánica en los combustibles fósiles.
Ciclo Geológico del Carbono
Materia: Medio Ambiente y Energía Profesor: Dr. Salvador Carlos Hernández
GRACIAS POR SU ATENCIÓN
Atmósfera: donde está el CO2 proveniente de la respiración y combustión.
Océanos: El CO2 se disulve para alimentar plancton. El ácido carbonico regula el pH.
Sedimentos: El Carbono de seres vivos se convierte en combustible fósil.
El oceáno es el controlador de CO2 de todo el ciclo.



Los océanos son los reguladores de temperatura del planeta, por ello juega un papel muy importante en el ciclo.
Actúa en el ciclo por la erosión de las rocas sedimentarias para formar carbonatos disueltos en agua, muy importantes para los animales marinos.

El carbono orgánico proviene de la descomposición de materia orgánica y da origen al petróleo, hulla y carbón mineral.
La concentración de CO2 es de 381 ml/m³

Aproximadamente 800 gigatoneladas de carbono

Aproximadamente el 0,001% del carbono total global.
Otros Gases con Carbono:
Metanno y CFC´s
ATMÓSFERA
FOTOSÍNTESIS
Zonas de Subsidencia
Productividad Biológica
Erosión de Roca de Silicatos
Depósitos fósiles se estiman entre 4000 y 10000 Gt. Estas actividades humanas transfieren más CO2 a la atmósfera del que es posible remover naturalmente.
Respiración
Descomposición / Putrefacción
Combustión
Producción de Cemento
Zonas de Surgencia
Atmósfera
Erupciones Volcánicas y Metamorfismo
Meteoritos
Autótrofos: Fotosíntesis, Quimiosíntesis
Heterotrofos
Respiración
Aerobia
Anaerobia

Combustión
El CO2 sale de la biosfera por:
Productividad primaria:
Diurna y Estacional
Bosques (Arboles)
Cientos de años
Suelos
Miles de Años

Escalas Temporales
Ciclo Biológico del Carbono
La renovación de CO2 atmosférico ocurre cada 20 años
Tres Stocks:
Terrestre - 20,000 Gt
Atmósfera - 750 Gt
Océanos -
40,000 Gt
Flujo:
Fotosíntesis


Respiración
Curva de Keeling
Reforestación
Aumento CO2 antropogénico
Efecto Invernadero
Alteraciones Climáticas
Acidificación de Oceanos
Mitigantes:
Fotosíntesis
CAC
Absorción de CO2 en biomasa de bosques
[CO2] Actual =
> 370 ppmv
Estrategias de Reforestación
[CO2] Pre-Rev. Ind. =
280 ppmv
Prox. 50 Años:
15 - 30 ppm

Sistemas de Captura y Almacenamiento de CO2 (CAC)
Separación del CO2 emitido por las industrias, en su transporte hasta el local de almacenamiento y en su depósito a largo plazo
La tecnología actual permitiría
capturar entre el 80-90% del CO2 producido
en una central eléctrica,

aumento de la producción de CO2 debido a la reducción de la eficiencia

aumento de la energía necesaria, entre

10% y 40%
, para implementar CAC
Riesgos ambientales y humanos en la captura
Aumento
de las emisiones de contaminantes, como
CO y NOx
, que no son capturados en el proceso.

Riesgos eventuales para la salud humana
por la presencia de CO2 en grandes concentraciones, o en estado sólido (bajas temperaturas: posibles quemaduras en derrames accidentales).
Riesgos ambientales y humanos en el transporte
Existe siempre un eventual riesgo de
fuga o reventón
en el sistema de transporte por gaseoducto.

En el transporte vía terrestre o marítima, existe siempre una posibilidad de riesgo de
accidentes y eventuales derramamientos
de CO2, cuyas consecuencias están por estudiar, pero que pueden eventualmente causar asfixia.
Riesgos ambientales y humanos en el almacenamiento
Riesgos mundiales:
si hubiera una fuga considerable, podría contribuir significativamente en las alteraciones climáticas.

Riesgos locales:
fugas por fallos en los pozos, pueden afectar a los trabajadores locales y a los equipos de reparación de fugas. O bien fugas por fallas geológicas no detectadas, creando una eventual contaminación de los acuíferos y acidificación de los suelos.
Caso de estudio: Proyecto CASTOR
El Proyecto CASTOR integra tres componentes de I+D:

Captura de Carbono
Reducción en las emisiones europeas en un 10%
Análisis de la eficacia y los riesgos del almacenamiento.
Sistema de captura: post-combustión en instalación de producción de energía eléctrica de carbón en Esbjerg (Dinamarca).

- Energía térmica consumida en el proceso:
2,0 GJ/t de CO2, a una tasa del 90% de captura.

- Coste por tonelada de CO2 capturada:
20 a 30 €.

- Reducción de la eficiencia de la instalación:
entre un 15% y un 25%.

- Aumento en los costes de la energía:
cerca del 50%.

- Capacidad de captura:
1 tonelada de CO2 por hora.

El área de la instalación no aumentó significativamente debido al sistema de captura.
Impacto Ambiental de CAC
Almacenamiento oceánico

Riesgo es bastante más elevado, falta de información disponible en cuanto a los efectos del aumento de la concentración de CO2 (acidificación) en los ecosistemas marítimos.
Proyecto CASTOR
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