El Ciclo del Carbono es el ciclo biogeoquímico mediante el cual se intercambia carbono entre la biosfera, la pedosfera, la geosfera, la hidrosfera y la atmósfera de la Tierra.

El Ciclo del Carbono es el ciclo biogeoquímico mediante el cual se intercambia carbono entre la biosfera, la pedosfera, la geosfera, la hidrosfera y la atmósfera de la Tierra. 

El carbono es el componente principal de los compuestos biológicos, así como un componente importante de muchos minerales como la piedra caliza.

Junto con el ciclo del nitrógeno y el ciclo del agua, el ciclo del carbono comprende una secuencia de eventos que son clave para que la Tierra sea capaz de albergar vida

Describe el movimiento del carbono a medida que se recicla y reutiliza en toda la biosfera, así como los procesos a largo plazo de secuestro y liberación de carbono de los sumideros de carbono.

Los sumideros de carbono en la tierra y el océano actualmente absorben cada año alrededor de una cuarta parte de las emisiones antropogénicas de carbono.

Los seres humanos han perturbado el ciclo biológico del carbono durante muchos siglos modificando el uso de la tierra y, además, con la reciente minería a escala industrial de carbono fósil (carbón, extracción de petróleo y gas, y fabricación de cemento) de la geosfera.

El carbono puro es relativamente poco común en la naturaleza. Se encuentra, sobre todo, en dos minerales: el diamante y el grafito

La mayor parte del carbono está enlazado químicamente a otros elementos para formar compuestos como el dióxido de carbono, el carbonato cálcico y los hidrocarburos que se encuentran en el carbón y el petróleo. 

El carbono también es el componente básico de la vida, ya que se combina fácilmente con el hidrógeno y el oxígeno para formar los compuestos orgánicos fundamentales que constituyen los seres vivos.


Depósitos del Ciclo Biogeoquímico del Carbono

El ciclo del carbono hace intercambios de este componente entre numerosas reservas como resultado de procesos biológicos, geológicos, físicos y químicos. Se pueden dividir los depósitos o componentes en los siguientes:


Atmósfera Terrestre

La atmósfera contiene solamente el 0.001% del carbono total del planeta, aunque en forma de metano y dióxido de carbono

Su concentración es muy reducida en el aire que respiramos los humanos y otros seres vivos. Aun así, todos los procesos donde participa este mineral son fundamentales para conservar la vida.

La atmósfera aporta con 764 G toneladas de carbono (C) en forma de dióxido de carbono (CO₂). También aporta con 10 G toneladas de carbono (C) en forma de Metano (CH₄).

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El dióxido de carbono atmosférico es importante porque es un gas invernadero, lo cual significa que es un absorbente eficaz de la energía emitida por la Tierra y, por tanto, influye en el calentamiento de la atmósfera.

Dado que el dióxido de carbono interviene en muchos de los procesos que operan en la Tierra, este gas entra y sale constantemente de la atmósfera.


Biosfera

Es la zona del planeta donde está presente la vida, lo que incluye todos los ecosistemas. Aquí participan los procesos bioquímicos celulares, ya sean de plantas, humanos o animales.

La biosfera aporta con alrededor de 610 G toneladas de Carbono (C) en forma de materia orgánica proveniente de plantas y animales.


La Litósfera y los Suelos

En ellos se guarda aproximadamente un tercio del carbono de manera inorgánica, como por ejemplo el carbonato de calcio.

Tiene una interacción completa con la atmósfera, siendo determinante para que se cumpla el ciclo de la vida. La cantidad de carbono disponible en esta región es tres veces más elevada que el contenido de la atmósfera.

La litosfera y el suelo aportan con 50.000.000 G toneladas de carbono (C) como parte de las rocas sedimentarias (piedras calizas) y sedimentos calcáreos principalmente.


Océanos y la Hidrósfera

Las aguas de la Tierra alojan un 0,05% de todo el carbono disponible en ella. Se presenta como bicarbonato, que se combina con el calcio, formando carbonato de calcio y roca caliza. 

Los océanos, en cuanto a reservas, están por encima de los suelos, ya que absorben aproximadamente la mitad de todo el carbono atmosférico.

Los océanos y la hidrosfera (ríos, lagos, lagunas, etc) aportan con alrededor de 36.000 G toneladas de carbono (C) disuelto en las aguas.


Sedimentos Geológicos

No todo el material vegetal muerto se descompone inmediatamente en dióxido de carbono. Un pequeño porcentaje es depositado como sedimento

Durante largos espacios de tiempo geológico, se entierra una cantidad considerable de biomasa con sedimentos. Bajo las condiciones apropiadas, algunos de estos depósitos ricos en carbono se convierten en combustibles fósiles, como carbón, petróleo o gas natural

Al final algunos de los combustibles se recuperan (mediante excavaciones o bombeos de un pozo) y se queman para hacer funcionar las fábricas y alimentar nuestro sistema de transporte con combustible. 

Evidentemente, este es el mayor depósito del mineral en la faz de la Tierra. Primeramente, se halla inorgánicamente en forma de rocas calizas, con una proporción aproximada de 90%. El sobrante es una mezcla de restos orgánicos ubicados en rocas sedimentarias.

Un resultado de la combustión de combustibles fósiles es la liberación de grandes cantidades de CO₂ a la atmósfera. 

Desde luego una de las partes más activas del ciclo de carbono es el movimiento de CO₂ desde la atmósfera a la biosfera y de vuelta otra vez.


¿Cómo es el proceso del Ciclo del Carbono?

El proceso en el ciclo del carbono es natural, constante y que presenta 4 etapas principales como son:


Combustión

La combustión es una reacción química que libera el calor hacia el ambiente. Es bastante común, ya que un porcentaje muy elevado de la energía que se consume en el planeta es derivada de la quema de combustibles. 

Estas abarcan aceites, gasolina, gas, entre otros productos obtenidos por la destilación del petróleo.


Fotosíntesis

La fotosíntesis es el proceso metabólico por el que las plantas verdes convierten sustancias inorgánicas (dióxido de carbono y agua) en sustancias orgánicas (hidratos de carbono) desprendiendo oxígeno, y lo hacen aprovechando la energía de la luz solar. Además, es el principal proceso de nutrición de las plantas y de otros organismos dotados de clorofila.


Respiración 

Se llama respiración al proceso mediante el cual los seres vivos intercambian gases con el medio externo, este proceso consiste en la entrada de oxígeno al cuerpo de un ser vivo y la salida de dióxido de carbono del mismo. 

Es indispensable para la vida de los organismos aeróbicos. El intercambio puede producirse con el aire atmosférico, como ocurre en las aves y mamíferos, o tener lugar en el medio acuático que también contiene oxígeno y dióxido de carbono disuelto.


Descomposición o Putrefacción

Es llevado a cabo por los organismos vivos que liberan carbono a la atmósfera por la respiración y el proceso de los desechos de plantas, animales y otros organismos.


Resumen del Proceso

Definitivamente, el ciclo del carbono parte con el dióxido de carbono en la atmosfera, que es adsorbido junto con la energía del sol en el proceso de fotosíntesis de las plantas. 

Posteriormente, al morir estos seres vivos el suelo absorbe y por millones de años se transforma el carbono en fósiles y combustibles fósiles

Luego al hacer uso de estos combustibles, el carbono se transforma nuevamente entrando a la atmósfera como dióxido de carbono.

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Finalmente, en los océanos por la disolución de dióxido de carbono, el cual es liberado a la atmósfera por la fotosíntesis de las plantas, la descomposición de la roca caliza y la respiración de los animales.

Todo este proceso se repite con el intercambio de todos los seres vivos y reservorios, abarcando el ciclo biológico y geológico. En la Figura 1, se puede observar un esquemático del proceso general del ciclo del carbono.


Ciclo del Carbono
Fig. 1. Procesos en el Ciclo del Carbono.


La importancia del Ciclo del Carbono

Es normal preguntarse por qué es importante el ciclo del carbono. Como ya se ha expuesto antes, se podría concluir que el carbono es vital para el funcionamiento de la biosfera y para regular el clima de la Tierra.

No obstante, cuando se altera el ciclo natural del carbono y se aumenta su presencia en la atmósfera, entre otros aspectos, se empeora el efecto invernadero.

El ciclo del carbono es uno de los ciclos biogeoquímicos más complejos y es crucial para el equilibrio de la Tierra al ser el carbono el principal componente de la materia de los seres vivos.

Asimismo, el dióxido de carbono influye en el clima del planeta, ya que atrapa parte de la radiación del Sol y así el calor se mantienen constante e idóneo para la supervivencia.

Sin embargo, en las últimas décadas los niveles de dióxido de carbono han aumentado de manera alarmante, debido principalmente a la quema de combustibles fósiles, lo que ha contribuido al fenómeno conocido como calentamiento global, y subsecuentemente, al cambio climático.


Fuente:

  • Tarbuck, E. y Lutgens, F. Ciencias de la Tierra 8va. Edición. Pearson Education. Madrid, España (2005).
  • Colaboradores de Wikipedia. Carbon Cycle. Wikipedia, la enciclopedia libre (2022). https://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_cycle


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