¿Cómo contribuyen las técnicas nucleares a medir el cambio climático y adaptarse a él?
Las técnicas nucleares e isotópicas pueden ayudarnos a comprender mejor el mundo en que vivimos. Los datos que recopilamos con ellas pueden servir para formular unas políticas basadas en la ciencia mejor enfocadas, por ejemplo, en relación con el cambio climático. Podemos estudiar los sistemas terrestres y acuáticos mediante diversas técnicas nucleares, a fin de evaluar los efectos del cambio climático en el medio ambiente. Estas técnicas e instrumentos resultan efectivos para vigilar las emisiones de gases de efecto invernadero, como el dióxido de carbono (CO2), el óxido nitroso (N2O) y el metano (CH4), comprender los cambios ambientales que se dan en los océanos o las montañas y en sus ecosistemas, y desarrollar maneras de adaptarse a una escasez de agua y de alimentos que se ve agravada por unas pautas meteorológicas cambiantes.“Países de todo el mundo reconocen cada vez más el valor de utilizar técnicas nucleares para combatir diversos desafíos a los que se enfrentan debidos al cambio climático. Están descubriendo de primera mano lo beneficiosas que son las tecnologías promovidas por el OIEA”, declaró Najat Mokhtar, Directora General Adjunta del OIEA y Jefa del Departamento de Ciencias y Aplicaciones Nucleares.Las técnicas isotópicas permiten recopilar datos para determinar, vigilar y gestionar las fuentes de emisiones de gases de efecto invernadero y así comprender qué relación guardan con los cambios que suceden en la tierra, los océanos y toda la atmósfera. A continuación explicamos cómo.
¿Qué son los isótopos?
Los átomos de cada elemento químico tienen un número característico de protones, neutrones y electrones.Los átomos con el mismo número de protones pero distinto número de neutrones se denominan isótopos. Aunque tienen prácticamente las mismas propiedades químicas que el elemento original, su masa y sus propiedades físicas son distintas. Hay isótopos estables —que no emiten radiación— e isótopos inestables y radiactivos.
Se utilizan diversas técnicas nucleares para medir las cantidades y proporciones de isótopos y rastrear su origen, historia, fuentes e interacciones en el medio ambiente. Estas mediciones permiten a los expertos conocer mejor el funcionamiento de distintos ecosistemas [1].
Los isótopos estables son formas no radiactivas de átomos. Aunque no emiten radiación, gracias a sus propiedades únicas pueden utilizarse en una gran variedad de aplicaciones, como la gestión del agua y del suelo, los estudios medioambientales, las evaluaciones de la nutrición y la ciencia forense.
De los primeros 82 elementos de la tabla periódica, 80 tienen isótopos estables. A través de la medición y el análisis de su distribución se pueden emplear en muchas aplicaciones prácticas. El OIEA presta asistencia a los Estados Miembros en la utilización de técnicas basadas en isótopos en ámbitos como la hidrología, los estudios ambientales y la agricultura, entre otros.
Una forma de utilizar los isótopos estables es midiendo su cantidad y proporción en muestras, por ejemplo de agua. Los isótopos estables naturales del agua y de otras sustancias se emplean para rastrear el origen, la historia, las fuentes, los sumideros y las interacciones en los ciclos del agua, el carbono y el nitrógeno.
Los isótopos estables también se pueden utilizar como trazadores, que se añaden deliberadamente al sistema que se desea analizar, por ejemplo en la agricultura o la nutrición. Para ello, deben separarse por medio de técnicas muy sofisticadas, como la espectrometría de masas.
Mientras que el deuterio 2H, un isótopo el doble de pesado que el hidrógeno, se usa principalmente en la investigación relativa a la nutrición, el isótopo estable más comúnmente utilizado en la agricultura es el nitrógeno 15. Muchos otros isótopos estables también se están utilizando cada vez con más frecuencia [2].
Reducir las emisiones en la agricultura
Una cuarta parte de las emisiones de gases de efecto invernadero se origina en la agricultura, por ejemplo, cuando el ganado y los fertilizantes químicos liberan CH4 y N2O, un gas que contribuye al calentamiento global 300 veces más que el CO2. El exceso de fertilizante que se convierte en N2O no solo influye en el calentamiento global, sino que además contamina la tierra y el agua dulce. Las técnicas nucleares son útiles para evaluar la cantidad y la calidad de las emisiones de gases de efecto invernadero. Los isótopos pueden ayudar a determinar la cantidad de fertilizante que absorben las plantas y, así, reducir la cantidad de fertilizante aplicado y el volumen de N2O emitido.
Reforzar la producción de cultivos
El cambio climático ha generado unas condiciones de extrema sequedad en muchos países, y por ello es importante comprender cómo la sequía está afectando al crecimiento de los cultivos bajo esas nuevas circunstancias y ayudar a encontrar maneras de ahorrar agua. Los isótopos se utilizan para evaluar el estado y el movimiento del agua en el suelo, a fin de comprender cómo es posible producir unos cultivos resistentes en condiciones cambiantes. Esto ayuda a las comunidades a adaptarse a un entorno seco y a utilizar satisfactoriamente métodos más baratos y eficaces, como el riego por goteo.
La irradiación gamma y con rayos X, que aceleran el proceso natural de modificación genética, se utilizan en el fitomejoramiento por inducción de mutaciones para desarrollar nuevas variedades de cultivo resistentes o tolerantes a la sequía, la salinidad, la enfermedad y las plagas. Se tratan las semillas y otros materiales vegetales para inducir modificaciones genéticas similares a las de las mutaciones espontáneas, lo que da como resultado unas variedades mejoradas de alto rendimiento y unos cultivos mejor adaptados a los cambios en el clima.
El estudio de los océanos
El océano absorbe una cuarta parte del CO2 liberado a la atmósfera, lo que permite almacenar en él 50 veces más CO2 que en la atmósfera. Esas mayores cantidades de CO2 provocan la acidificación de los océanos, que puede afectar a los organismos marinos que no están acostumbrados a condiciones de acidez, y este fenómeno tiene consecuencias en ecosistemas enteros, en la cadena alimentaria y, en último término, en los medios de subsistencia de las comunidades que dependen del océano. Cuando el agua se vuelve demasiado ácida, las condiciones llegan a ser destructivas para los organismos.
Para estudiar el océano y su acidificación se emplean técnicas nucleares e isotópicas. Estas ayudan a evaluar la capacidad del océano para almacenar carbono, el impacto de la acidificación en los organismos marinos, los cambios que ha habido en la acidez de los océanos y las consecuencias en futuros escenarios climáticos. Los radioisótopos estables y naturales se utilizan para entender el ciclo del carbono, incluidas las fuentes y el destino de la materia orgánica.
Cuando los científicos y encargados de formular políticas disponen de esos conocimientos, se encuentran mejor preparados para reaccionar a los cambios y proteger la vida en el océano.
El cambio climático afecta tanto a las fuentes de lluvia de todo el mundo como a la distribución de esta lluvia, y esto produce cambios en el caudal fluvial y en la recarga de aguas subterráneas. La hidrología isotópica sirve para comprender cómo se recargan los acuíferos de aguas subterráneas y cuán vulnerables pueden ser al cambio climático. Estos datos ayudan a proteger y conservar los sistemas de aguas subterráneas.
La hidrología isotópica examina la composición isotópica del hidrógeno y el oxígeno en el agua. Como la composición isotópica del agua es única según el momento y el lugar en el que se produjo la lluvia de la que procede el agua, esta técnica permite rastrear el origen de ese elemento y proteger así su fuente.
Otros isótopos se utilizan para determinar la edad del agua que se encuentra en distintos sistemas acuíferos. Al evaluar su edad, los científicos pueden discernir la mejor manera de gestionar el abastecimiento de agua para garantizar su sostenibilidad a largo plazo.
¿Qué función desempeña el OIEA?
- El OIEA se sirve de la ciencia y la tecnología nucleares para ayudar a los países a vigilar y mitigar los efectos del cambio climático y adaptarse a ellos. Proporciona orientaciones sobre cómo preservar y rehabilitar el medio ambiente, y sobre cómo difundir investigaciones e información en apoyo de la formulación de políticas.
- El Centro Conjunto FAO/OIEA de Técnicas Nucleares en la Alimentación y la Agricultura trabaja para desarrollar y seguir mejorando las técnicas nucleares e isotópicas a fin de intensificar la producción agrícola y conservar los recursos naturales. Al mismo tiempo, el OIEA fortalece la capacidad de expertos de todo el mundo en relación con el uso de estas técnicas.
- El OIEA administra el Centro Internacional de Coordinación sobre la Acidificación de los Océanos, que fomenta la creación de capacidad para el estudio científico de la acidificación de los océanos y la comunicación mundial al respecto.
- Los Laboratorios del OIEA para el Medio Ambiente emplean técnicas nucleares e isotópicas para comprender mejor el ciclo global del carbono y estudiar la capacidad del almacenamiento de carbono del océano y sus repercusiones en futuros escenarios climáticos.
- En colaboración con la Organización Meteorológica Mundial, el OIEA gestiona la Red Mundial sobre Isótopos en la Precipitación, que ofrece asesoramiento científico y apoyo técnico sobre hidrología isotópica y se ocupa de cuestiones logísticas conexas [1].
[2]https://www.iaea.org/es/temas/isotopos-estables
