Karbonoaren zikloa

Karbonoa, (Latinetik carbo, "ikatz") edo ikazkaia elementu kimiko bat da, ikurra C eta zenbaki atomikoa 6 dituena. Taula periodikoan, 14. taldeko eta 2. periodoko elementu tetrabalente ez-metalikoa da. Biziaren oinarria^[3] eta kimika organikoaren oinarria da.

Karbonoa egoera ezberdinetan egon daiteke naturan:

• CO₂ eta CH₄ eran (atmosferan)

• ikatza eta petrolioa (litosferan)

• bikarbonato (HCO₃^-) eta karbonato-ioia (CO₃^2-) (hidrosferan)

• gluzidoak, lipidoak, proteinak eta azido nukleikoak (izaki bizidunengan).

Atmosferan karbonoaren kontzentrazioa txikia da (atmosferaren %0,03 besterik ez da CO₂), azken urteotan berotegi-efektua dela eta zertxobait igo bada ere. Atmoferako CO₂ eta ur lurrunaren garrantzia izugarriakoa da. Beraiek dira planetako tenperaturaren erregulazioa bermatzen dutenak, bi osaigai hauek gabe, gaur egun, bataz besteko temperatura 33ºC baxuagoa izango litzateke, hau da, planeta izoztua egongo litzateke.^[4]

Hidrosferan, aldiz, karbonoaren kopurua nabarmen handiagoa da, CO₂ oso disolbagarria baita uretan.

Karbonoaren zikloaren bitartez atmosferako karbonoa 20 urteetatik behin berritzen da (urtero atmosferako CO₂-ren %5a kontsumitzen baita fotosintesiaren bidez).

 

Sakontzeko, irakurri: «fotosintesi»

Landareek, atmosferako CO2-a hartzen dute difusio bidez estoma izeneko poro txiki batzuetatik, hortik garraiatua izaten da fotosintesia burutuko den tokira. Fotosintesiaren bidez karbohidratoetara bilakatzen den kantitateari lehen mailako produkzio gordina deritzo. Urtean 120 PgC (1 Pg [Petagramo]=10¹⁵g) karbohidrato dira sortzen direnak, erdia, 60PgC landareen sustrai,hosto eta ehunetarako erabiltzen dira eta beste 60PgC-ak landereen arnaste autotrofikoaren bidez atmosferara itzultzen dira.^[4]

Landareek eta zianobakterioek burutzen duten fotosintesiak karbono inorganikoa (CO₂) karbono organiko (gluzidoak) bihurtzen du:

6 H₂O + 6 CO₂ + eguzki-energia => C₆H₁₂O₆ + 6 O₂

ura + karbono dioxidoa + eguzki-energia => glukosa + oxigenoa

Sortutako glukosatik karbono organikoa lipido eta aminoazidoetara pasatzen da.

Landareek ekoiztutako karbono organikoa animalia belarjaleek hartzen dute, eta hauetatik haragijaleengana pasatzen da gero.

Fotosintesia ezinbesteko prozesua da Lur gaineko biziak iraun dezan. Bizidunek duten karbonoa, azken finean, atmosferatik eta hidrosferatik dator, eta fotosintesiaren bidez pasatzen da bizidunengana. "Landarerik gabe, bizitzarik ez" esaldiak, beraz, prozesu horren garrantzia isladatzen du.

Atmosferako CO₂ mailak udaberrian jeitsi egiten dira eta udazkenean igo egiten dira, hau udaberrian zuhaitzen berpiztearekin fotosintesi mailak gora egiten dutelako eta udazkenean kontrakoa gertatzen delakoaren ondorio da.^[5][6]

Basoetako zuhaitz eta landareek karbono kantitate haundiak edukitzen dituzte. Hauek usteldu edo gizakiek basoak garbitzen dituztenean beste erabilpen batzuetarako, artzai lanetarako edo nekazitzarako adibidez, CO₂ -a atmosferara itzultzen da.

Lurreko zein itsasoko animalien eta landareen hondakinak, mendeetan zehar, ikatz, petrolio eta gas naturala bihurtzen dira. Giza-jardueraren ondorioz erragai fosil horiek erretzen dira kopuru handitan, eta errekuntza horrek CO₂ sortzen du, atmosferara joaten dena.

Industrializazioaren ondorioz azken 100 urteotan erregai fosilen errekuntza asko areagotu da, eta horrek eragin nabarmena izan du Lurraren beroketa prozesuan. Fotosintesi eta arnasketaren arteko oreka ekologikoa apurtu du errekuntza industrialak, eta atmosferako CO₂-ren kontzentrazioa handitu da. Berotegi-efektuaren ondorio ezagunak ekarri ditu prozesu honek.

Animaliek, bakterioek eta landareek egiten duten arnasketak CO₂ sortzen du, atmosferara itzultzen dena:

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ => 6 H₂0 + 6 CO₂ + energia

glukosa + oxigenoa => ura + karbono dioxidoa + energia (ATP eran).

Prozesu honetan glukosa oxidatzen da. Esan liteke prozesu hau fotosintesiaren kontrako norabidean gertatzen dela (konparatu bi ekuazio kimikoak)

Materia organikoaren hartzidurak, bestalde, CO₂ ere sortzen du, prozesu honen bitartez:

C₆H₁₂O₆ => 6 CO₂ + energia + beste metabolito batzuk

glukosa =====> karbono dioxidoa + energia (ATP eran) + beste metabolito batzuk (metano, etanol etab.)

Hartzidura gehienak bakterioek burutzen dituzte.

Zenbait mikrobiok (archaea metanogenoak) oxigenorik gabeko arnasketa osa dezakete (arnasketa anaerobioa), metano gasa ekoiztuz (CH₄). Metano hori atmosferara pasa daiteke, eta honek eragina handia du berotegi-efektuaren garapenean.

Ozeanoen zeregin nagusia CO₂-a xurgatzean datza.^[7] Zenbat eta CO₂ gehiago xurgatu, gero eta azidoagoak dira itsasoko urak, ozeanoen azidifikazioa gertatzen delarik. Maila batetik aurrera xurgapen ahalmena galtzen da.

Karbonoaren forma inorganikoak, bereziki garrantzitsuak dira ozeanoen azidifikazioari buruz ari garenean, ozeanoek CO₂ disolbatu forma asko baitituzte.^[8] Ozeanoek 36000 gigatona karbono dute, batez ere bikarbonato ioi moduan, lurreko karbono totalaren %0.05a dena.

 

Fluxu ozeaniko gorakorreko zonaldeetan, karbonoa atmosferara igarotzen da. Bestalde, fluxu beherakorra duten ozeanoko zonaldeetan karbonoa (CO₂) atmosferatik ozeanora transferitzen da. CO₂ ozeanoan sartzen denean azido karbonikoa sortzen da:

CO₂ + H₂O <=>H₂CO₃

Erreakzio hau bi norabidetan gerta daiteke, hau da oreka kimiko bat lortzen da. Bestalde beste erreakzio hau gertatzen da, non hidrogeno eta bikarbonato ioiak askatzen diren:

H2CO3 <=> H⁺ + CO^2-₃

Aurreko erreakzioetan ikusten den moduan, espezie ionikoz eta espezie ez-ionikoz osatutako oreka bat osatzen du urarekin: disolbatutako karbono dioxido askea (CO_{2 (aq.)}), azido karbonikoa (H₂CO₃), bikarbonatoa (HCO₃^-) eta karbonatoa (CO₃^2-)^[9]. Espezie hauen erlazioa itsasoko uraren tenperaturaren menpe, presioaren menpe, gatz kontzentrazioaren menpe, pH-aren menpe eta basetasunaren menpe (Bjerrum-en grafikan ikusten den moduan) dago. Karbono inorganiko espezie hauek ozeanoko gainazaletik ozeano barrukaldera mugitzen dira solubilitate ponparen ondorioz.

Industria-iraultzaren ostean, gizakiaren jarduerek karbonoaren zikloan aldaketak eragin dituzte, partaideen funtzioak aldatuz karbonoa zuzenean atmosferara gehitzen.

Gizakiaren eragin handiena erregai fosilen erabilpenaren ondorioz, geosferatik atmosferara, ematen diren CO₂-ren isuriak dira. Zeharka ere karbonoaren zikloko beste puntuetan eragina du gizakiak lurreko eta itsasoetako biosferan aldaketak eginez.^[10]