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07-08-2017 : Análisis

El problema del nitrógeno: ¿por qué el calentamiento global está empeorando las cosas?

Las nuevas investigaciones muestran que el aumento de las precipitaciones y el clima extremo debido al cambio climático incrementarán la contaminación por nitrógeno de ríos y otras masas de agua. Estos hallazgos destacan la urgencia de reformar la agricultura para reducir drásticamente el uso de fertilizantes nitrogenados.

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En julio del 2015 florecen unas algas en el lago Saint Clair. El lago limita al oeste con Detroit, Michigan, y al este con tierras agrícolas canadienses. NASA/NOAA

Es una lección dolorosa de nuestro tiempo el hecho de que las cosas de las que dependemos para hacer que nuestras vidas sean más cómodas también pueden acabar con nosotros. Nuestra adicción a los combustibles fósiles es un ejemplo obvio, ya que nos enfrentamos a la catástrofe del cambio climático a cámara lenta. Pero también somos adictos al nitrógeno en los fertilizantes que nos alimentan, y ahora parece ser que la combinación del cambio climático y la contaminación por nitrógeno multiplica las posibilidades de destruir el mundo que nos rodea.

Un nuevo estudio publicado en Science prevé que el cambio climático aumentará la cantidad de nitrógeno que terminará en los ríos y otras masas de agua de Estados Unidos en una media del 19% durante lo que queda de siglo –y mucho más en áreas muy afectadas, especialmente la cuenca del río Mississippi-Atchafalaya (hasta un 24%) y el noreste (hasta un 28%)—, sin contar los posibles incrementos de las entradas de nitrógeno procedentes de una agricultura más intensiva, o del aumento de la población humana.

En lugar de estas previsiones, la investigadora de la Universidad de Stanford (Stanford University) Eva Sinha y sus coautores simplemente tomaron registros históricos de los vertidos de nitrógeno como resultado de las tormentas de lluvia en las últimas décadas, registradas por el U.S. Geological Survey. Luego, asumiendo el argumento de que no habrá ningún cambio en la cantidad de nitrógeno que se añade al medio ambiente, calcularon cuánto nitrógeno adicional se filtraría de los campos agrícolas y se arrastraría río abajo únicamente por los fenómenos meteorológicos extremos y el aumento de las precipitaciones totales pronosticadas en la mayoría de los escenarios de cambio climático. La conclusión final es que “los cambios anticipados en los futuros patrones de precipitación por sí solos llevarán a importantes y continuos aumentos de los flujos de nitrógeno a nivel de cuenca hidrológica hacia finales del siglo si no cambia el escenario actual”.

Los lagos y otros depósitos de agua dulce se enfrentan ahora a la proliferación de algas verde-azules tóxicas que se alimentan de la contaminación de nitrógeno.

Pero el escenario actual ya está inmerso en problemas, incluso sin el cambio climático. Los titulares han tendido a fijarse en la “zona muerta” del Golfo de México producida por el nitrógeno que pasa por el Mississippi procedente de los campos de maíz del alto Medio Oeste. (Según anunció la semana pasada la National Oceanic and Atmospheric Administration, este año la “zona muerta” es más grande que nunca.) Pero el problema ya es mucho más grave, comenta la principal autora Anna M. Michalak, también de Stanford, citando una serie de incidentes recientes causados por la contaminación de nitrógeno. El verano pasado, por ejemplo, una proliferación de algas de 85 km2 hizo que Florida declarara el estado de emergencia en cuatro condados. Otra obligó el año pasado a suspender la pesca de cangrejos, a lo largo de la mitad de la costa del estado de Washington, y afectó a otras pesquerías situadas más al sur, hasta México.

El efecto combinado del cambio climático y la contaminación por nitrógeno también es evidente en los cursos de agua interiores, según Hans Paerl, ecologista acuático del Institute of Marine Sciences de la Universidad de Carolina del Norte (University of North Carolina). En el pasado, los esfuerzos de limpieza de lagos y otras masas de agua dulce podían lograr mejoras importantes intentando combatir la contaminación por fósforo, procedente también de los fertilizantes. Pero ahora se enfrentan a la aparición de algas verde-azules tóxicas (o cianobacterias), alimentadas por la contaminación de nitrógeno. Este problema está empeorando, según argumentaron Paerl y sus coautores en un estudio realizado el año pasado, por las temperaturas más cálidas y el aumento de precipitaciones asociadas al cambio climático. Los esfuerzos de los gestores de la calidad del agua para proteger el suministro de agua pueden no funcionar en el futuro, escribieron, porque el cambio climático añade muchas incertidumbres nuevas sobre la hidrología, la estratificación y la dinámica de los nutrientes.

Estas algas tóxicas se han extendido de forma alarmante en las últimas décadas, según Paerl. Uno de esos brotes en el extremo occidental del lago Erie obligó a Toledo, Ohio, a cortar el suministro de agua temporalmente a 500.000 residentes en el 2014. Lo mismo ocurrió en el lago Taihu de China en 2007, lo que dejó a 2,3 millones de personas sin agua. La amenaza para la salud humana no era hipotética. Las toxinas de algas verde-azuladas en el agua potable de un centro de diálisis en Brasil causaron 76 muertes por insuficiencia hepática aguda en un incidente ocurrido en 1996. Esas toxinas también han causado daños hepáticos en los niños que beben agua del embalse de las Tres Gargantas de China. En los Estados Unidos, un estudio realizado en el 2015 encontró evidencia de florecimientos de algas verdiazuladas en el 62% de los 3.100 condados de los EE. UU. examinados y concluyó que estas proliferaciones estaban “significativamente relacionadas con el riesgo de muerte por enfermedad hepática no alcohólica”.

El problema con el nitrógeno es evidente, finalmente, incluso en suelos. El nitrógeno atmosférico —procedente de explotaciones agrícolas y ganaderas intensivas, centrales energéticas, tráfico vial y otras fuentes—se deposita ahora en todas partes, consiguiendo que los suelos sean más fértiles. Esto tiene el efecto paradójico de reducir la diversidad vegetal desplazando especies nativas adaptadas a suelos pobres en nutrientes. Un estudio realizado el pasado año en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) estudió más de 15.000 bosques, praderas y herbazales en Estados Unidos y encontró que una cuarta parte de ellos han superado ya los niveles de nitrógeno asociados a la pérdida de especies. Los investigadores aún no saben cómo el nitrógeno y el cambio climático afectarán a la diversidad de las plantas. Pero en un experimento en un árido hábitat del sur de California, el nitrógeno añadido, junto con los cambios en los patrones de precipitaciones, provocó que una comunidad de arbustos nativos se trasladara a pastos no nativos.

Los agricultores son muy conscientes de su papel protagonista en el desastre que se está produciendo. En Europa, han conseguido reducir sustancialmente el uso de nitrógeno sin disminuir la productividad durante el último cuarto de siglo debido a los límites impuestos por la Unión Europea. Hasta ahora, los Estados Unidos han apostado por un enfoque voluntario, con resultados desiguales. No obstante, cuando la ciudad de Des Moines, Iowa, demandó a los condados agrícolas río arriba hace dos años por el coste del equipo necesario para eliminar los restos de nitrógeno en su sistema de suministro de agua potable, muchos agricultores escucharon las alarmas. (Un tribunal federal desestimó finalmente la demanda a principios de este año.)

“En mi vida nunca había visto tanta predisposición a participar en un programa de conservación como este”, dice Nick Goeser, edafólogo y director de Soil Health Partnership. El problema resuena en los agricultores en parte porque la aplicación de fertilizantes nitrogenados representa hasta la mitad del coste de una granja y, naturalmente, preferirían que la inversión reportara un mayor rendimiento, en lugar de que se lo llevara el río. Reconocen que los residuos de nitrógeno están contaminando su propia agua potable, comenta Goeser, y también han notado los efectos del cambio climático en sus cultivos.

El agua fluye de una granja en Tennessee después de una tormenta. Los científicos indican que las lluvias alimentadas por el clima podrían aumentar la escorrentía de nitrógeno a los cursos de agua en Estado Unidos en un 19%. TIM MCCABE/USDA

El Soil Health Partnership, que combina la financiación de los agronegocios con el asesoramiento técnico del Environmental Defense Fund y la Nature Conservancy, trabaja para propagar tres soluciones al problema del nitrógeno: el uso de cultivos de cobertura fuera de temporada, para reducir la escorrentía que inevitablemente se genera cuando los campos permanecen descubiertos durante el invierno; cultivos de siembra baja o directa, y la “gestión avanzada de nutrientes”, o lo que Goeser describe como nitrógeno de “alimentación con cuchara” en la cantidad y el tiempo precisos que la planta necesita.

Pero nada de esto es tan simple como puede parecer. Por ejemplo, el uso de cultivos de cobertura “marca una diferencia increíble, con una mejora del 60-80% en la escorrentía”, indica Goeser. Sin embargo, es caro y podría disminuir el rendimiento de maíz o soja al año siguiente si el agricultor no lo hace bien. La resiliencia solo empieza a mejorar ante fenómenos meteorológicos extremos como inundaciones o sequías y, por lo tanto, no es productivo hasta que han transcurrido de tres a cinco años. Pero en el Medio Oeste de Estados Unidos, comenta Goeser, el 60% de la superficie en hectáreas se opera sobre una base de un año de arrendamiento, lo que significa que los agricultores no tienen incentivos para invertir en la salud de la tierra a largo plazo. Menos del 5% de ellos plantan cultivos de cobertura.

La gestión avanzada de nutrientes significa pasar de la aplicación de fertilizantes de otoño a primavera, sin aplicarlos de una sola vez en primavera, sino en pequeñas dosis a lo largo de la temporada, con sensores que indican exactamente cuánto nitrógeno necesita una sección específica de campo. Pero el equipo de 30 metros de altura necesario para trabajar con un cultivo en crecimiento es costoso.

Entre las soluciones a largo plazo que se proponen se encuentran los cereales modificados genéticamente que fijan el nitrógeno de la atmósfera y la carne cultivada en laboratorio.

La amenaza del cambio climático y la contaminación por nitrógeno podrían obligar pronto a introducir cambios mucho más drásticos en la agricultura. Entre las soluciones a largo plazo propuestas por los investigadores de la Universidad de Victoria (University of Victoria), en una pieza complementaria al nuevo estudio en Science, se encuentran las siguientes: cereales genéticamente modificados, para fijar el nitrógeno de la atmósfera, y carne cultivada en laboratorio, para reducir el ganado mundial de 1.500 millones de cabezas de ganado vacuno a una población de tan solo 30.000, que se utilizaría como donantes de células madre. El cambio climático significa que será necesario, según los coautores, reducir el uso de nitrógeno agrícola en el valle del río Mississippi no en un 32%, como propone ahora la U.S. Environmental Protection Agency, sino en casi el doble de este porcentaje.

El desafío será mucho mayor en los países en vías de desarrollo, especialmente en Asia. El equipo de investigación, liderado por Stanford, identificó tres factores de riesgo que hacen que un área sea más vulnerable a los efectos cumulativos de la contaminación por nitrógeno y del cambio climático: grandes escorrentías de nitrógeno (principalmente a causa de la agricultura), una alta tasa de precipitación actual y un gran aumento previsto en las precipitaciones debido al cambio climático.

El este, el sud y el sudeste de Asia afrontan el mayor peligro, con India especialmente vulnerable “porque exhibe los tres factores de riesgo en más de dos tercios de su área… y tiene una de las poblaciones de crecimiento más rápido”. Los investigadores señalan que la población de esta región “depende en gran medida de los suministros de aguas superficiales. Pero a medida que el cambio climático multiplica la tasa de contaminación por nitrógeno, es posible que cada vez más su agua sea no potable.

Fe de erratas, 8 de agosto de 2017: Una versión anterior de este artículo atribuía a Nick Goeser la afirmación que los agricultores reconocen que la escorrentía de nitrógeno está envenenando su agua potable. Goeser no usó la palabra ‘envenenando’.

 

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Richard Conniff
ACERCA DEL AUTOR Richard Coniff es un escritor ganador del premio National Magazine Award, cuyos artículos han aparecido en las revistas científicas Time, Smithsonian, The Atlantic, National Geographic, así como en otras publicaciones. Ha escrito varios libros, entre ellos The Species Seekers: Heroes, Fools, and the Mad Pursuit of Life on Earth. En artículos anteriores para Yale Environment 360, ha escrito sobre el precio de los servicios del ecosistema y sobre los nuevos avances que podrían ayudar a producir cultivos de alimentos que pudieran prosperar pese a los cambios climáticos.