Entenda como o oceano absorve CO2

A absorção de CO2 pelos oceanos é um fenômeno vital para o equilíbrio ambiental, mas possui consequências nocivas para a vida na Terra

Como o oceano absorve CO2 e quais são as consequências deste fenômeno para o planeta são perguntas importantes para compreender algumas das mudanças climáticas atuais e futuras. As dinâmicas envolvidas neste processo são fundamentais para o equilíbrio climático e dos ecossistemas marinhos, mas uma absorção exacerbada pode gerar impactos nocivos para a vida na Terra.

O que são os oceanos?

Os oceanos são extensos corpos de água salgada situados nas áreas mais baixas da superfície terrestre, representando mais de 96% de toda a água presente na Terra [1]. Estes são classificados em cinco grandes divisões: Oceano Pacífico, Oceano Atlântico, Oceano Índico, Oceano Glacial Antártico e Oceano Glacial Ártico.

As águas dos oceanos são responsáveis por absorver mais de 90% do excesso de calor na atmosfera [2], o distribuindo por meio das circulações marinhas e mitigando o aquecimento global. Estes sistemas de circulação transportam o calor absorvido do Equador para os polos [3], influenciando os padrões de precipitação e as temperaturas superficiais. Além disso, a água oceânica transporta nutrientes que sustentam diversas formas de vida marinha [4].

Consequências do aumento de CO2 na atmosfera

O dióxido de carbono (CO2) é um dos gases de efeito estufa (GEEs), e o aumento de sua concentração na atmosfera se tornou uma questão ambiental crítica nas últimas décadas. Este fenômeno é intensificado principalmente por atividades humanas, como a queima de combustíveis fósseis e o desmatamento [5].

O acúmulo de CO2 no ar gera maior retenção do calor emitido pela superfície terrestre, intensificando o efeito estufa. Este fenômeno é essencial para a manutenção da vida na Terra, mas seu aumento desenfreado pode gerar consequências insustentáveis à vida como conhecemos.

Os fenômenos meteorológicos extremos, como ondas de calor atípicas, secas e inundações, são alguns dos efeitos das mudanças climáticas decorrentes deste aumento [6]. Além disso, o aquecimento global provoca o derretimento das calotas polares e o aumento do nível do mar. Este conjunto de efeitos negativos está cada vez mais presente nas discussões acadêmicas sobre os impactos dos GEEs de origem antrópica. 

Por outro lado, um dos mecanismos naturais de mitigação do efeito estufa é a absorção de CO2 pelos oceanos. Um estudo publicado na revista Nature sugere que, anualmente, os oceanos absorvem de 2,8 a 2,9 bilhões de toneladas de CO2. Esse sistema é benéfico ao planeta, mas existem implicações caso seja exposto a estresses ambientais [7].

Como o CO2 é absorvido pelos oceanos?

Para compreender como esse sistema de absorção complexo funciona, é preciso estar por dentro das interações entre os oceanos, a atmosfera e os continentes.

Ciclo do carbono

O ciclo do carbono é um conjunto de processos que permitem a reciclagem do carbono, possibilitando que esse elemento interaja com o meio ambiente e com os seres vivos. O carbono circula pelos oceanos, na atmosfera e no interior da Terra, no ciclo de longa duração definido como “ciclo biogeoquímico”.

É possível dividir o ciclo do carbono em dois: um ciclo geológico e um ciclo biológico, os quais estão interligados. No ciclo geológico, o carbono movimenta-se pela atmosfera, hidrosfera e litosfera, enquanto, no ciclo biológico, o elemento faz parte dos processos metabólicos dos seres vivos.

Dissolução do CO2

Os oceanos absorvem quimicamente, ao menos, um quarto do CO2 emitido anualmente pelos seres humanos [8]. Quando o dióxido de carbono se dissolve na água do mar, ocorre um aumento dos prótons (íons H+) e uma diminuição de íons carbonatos (CO3^2-), necessários para que muitos organismos marinhos formem seu esqueleto ou casca calcária [9].

Quando a água (H2O) e o gás carbônico (CO2) se encontram, é formado o ácido carbônico (H2CO3), reação essa que promove a acidificação dos oceanos da água por conta da dissolução do íon H+. 

Fatores que influenciam a capacidade de absorção dos oceanos

A temperatura da água e o pH são fatores que influenciam de forma conjunta na capacidade dos oceanos de absorver CO2, impactando a saúde dos ecossistemas marinhos.

Temperatura da água

A temperatura da água é um fator importante na absorção de CO2 pelos oceanos. À medida que a temperatura aumenta, a solubilidade do CO2 na água diminui. Com o aquecimento global, a capacidade de absorção dos oceanos também diminui. Portanto, águas mais quentes têm menos capacidade de absorver CO2, o que pode resultar em maior acumulação deste gás na atmosfera, intensificando o aquecimento do ar e dos oceanos [10].

Além disso, um estudo apontou que os oceanos em regiões polares, com águas relativamente frias, podem absorver mais CO2 do que aqueles localizados nos trópicos mais quentes. Isso faz com que essas águas mais frias tenham seu pH reduzido de forma acelerada, provocando a intensificação de um problema emergente: o aumento da acidez oceânica [11].

Acidificação dos oceanos

Paralelamente, a acidificação dos oceanos decorrente da absorção de grandes quantidades de CO2 pela água do mar também afeta sua capacidade de reter essa molécula. Esse fenômeno altera a química oceânica, tornando-a mais ácida e prejudicando a vida marinha. Os organismos calcificadores são especialmente afetados, pois dependem de íons de carbonato para construir suas estruturas [12].

Além disso, a acidificação pode interferir nos processos biológicos que controlam a absorção e liberação de CO2 pelos organismos marinhos, reduzindo ainda mais a capacidade dos oceanos de atuar como sumidouros de carbono.

Segundo um estudo publicado na revista Geophysical Research Letters [13], o aumento da acidez oceânica pode gerar uma condição denominada “tipping point”, ou ponto de inflexão. Este fenômeno marca o limite da capacidade de absorção de CO2 pelos oceanos, indicando a necessidade urgente de reduzir drasticamente as emissões de CO2 para evitar impactos ambientais drásticos.

O papel dos organismos marinhos na absorção de CO2

Como visto anteriormente, os processos físicos e químicos ocorridos nos oceanos e nas suas interações com a atmosfera são essenciais para o ciclo do carbono. Contudo, os organismos marinhos também contribuem significativamente para esse processo.

Fitoplâncton e fotossíntese

O fitoplâncton, um grupo diversificado de organismos microscópicos que habitam as camadas superiores dos oceanos, é peça-chave na absorção de CO2. Esse grupo de organismos realiza fotossíntese, um processo que usa luz solar para converter CO2 e água em glicose e oxigênio [14].

A glicose é usada para crescimento e reprodução, enquanto o oxigênio é liberado de volta para a atmosfera. Este processo contribui para a remoção do CO2 da água do mar e para a produção do gás oxigênio, essencial para a vida na Terra.

Formação de carbonato de cálcio

Além do fitoplâncton, outros organismos marinhos, como corais, estrelas-do-mar e ouriços, também desempenham um papel importante no ciclo biológico do carbono. Esses organismos usam o carbonato de cálcio (CaCO3) para construir suas conchas e esqueletos. O CaCO3 é formado quando o íon carbonato (CO3^2-) se combina com íons de cálcio (Ca²⁺) presentes na água [12]. Este processo resulta na formação de carbonato de cálcio sólido e na liberação de CO2.

Bomba de carbono

Bomba de carbono, ou bomba biológica, é um termo usado para descrever o processo pelo qual o carbono é absorvido e armazenado nos oceanos. Este processo é mediado por microrganismos marinhos, como bactérias, que metabolizam a matéria orgânica dissolvida na água do mar em uma forma de carbono que pode persistir no oceano por milênios. Este carbono é conhecido como Carbono Orgânico Dissolvido Recalcitrante (RDOC em inglês) [15].

Depósito marinho de carbono

Quando os organismos marinhos morrem, suas células mortas, conchas e outras partes afundam em águas profundas. Durante esse processo, eles liberam dióxido de carbono. Esse CO2 pode acabar se acumulando e sendo aprisionado no fundo do oceano [16].

Neste sentido, o oceano atua como um grande reservatório de carbono, sendo os organismos, sobretudo os calcificadores, de extrema importância para a manutenção desse processo. Portanto, a preservação da vida marinha, dentre todos os inúmeros benefícios, mantém em funcionamento um dos principais mecanismos naturais de regulação de CO2.

Absorção de CO2 pelos oceanos e sustentabilidade

Os oceanos são essenciais para os processos de reciclagem de carbono, ajudando a mitigar o aquecimento global. No entanto, o aumento nas concentrações de CO2 atmosférico está levando à sua acidificação e aquecimento, ameaçando a vida marinha e terrestre.

Para garantir a sustentabilidade ambiental dos oceanos diante desses desafios, a redução das emissões de CO2 é crucial para conter o aquecimento global e proteger os ecossistemas. Além disso, o investimento em tecnologias para monitorar e mitigar os impactos da acidificação dos oceanos é de suma importância.

A cooperação global é fundamental para evitar os impactos da redução da capacidade de absorção de CO2 dos oceanos. Dessa forma, é possível assegurar que estes enormes depósitos naturais de carbono continuem a desempenhar seu papel vital na regulação do clima e na manutenção da vida na Terra.