La floración de algas en el Golfo de México es un problema realmente grande
Un investigador de la Universidad de Virginia Occidental (WVU) está trabajando para comprender y estimar los costos de limpieza ambiental asociados con la escorrentía agrícola que causa "zonas muertas" contaminadas en los sistemas costeros río abajo.
Levan Elbakidze, profesor de economía y gestión de recursos en la Facultad de Agricultura y Recursos Naturales Davis de la WVU, en la División de Participación en Concesiones de Tierras, el candidato a doctorado de la WVU Taiwo Akinyemi y el investigador postdoctoral Yeulu Xu están colaborando con investigadores del Laboratorio de Investigación de Suelos y Aguas de Texas y la Universidad Estatal de Iowa para estudiar las zonas hipóxicas costeras, también conocidas como "zonas muertas".
Las algas florecen en estas áreas como resultado del nitrógeno de los fertilizantes agrícolas y, cuando las algas mueren, el proceso de descomposición consume el suministro de oxígeno en el agua, matando la vida marina y volviéndola aún más inhabitable.
"La floración de algas en el Golfo de México es un problema realmente grande", dijo Elbakidze. "El nitrógeno proveniente de la agricultura ingresa a los sistemas aguas abajo y produce un exceso de nutrientes en esas aguas, lo que a su vez favorece la proliferación periódica de algas en sistemas costeros como el Golfo de México. Las algas consumen el oxígeno disuelto a medida que mueren y se descomponen, lo que produce un déficit de oxígeno o hipoxia. Debido a esto, los peces mueren o migran fuera del área hipóxica, lo que crea zonas muertas en el Golfo".
Los investigadores han completado un estudio de cuatro años en el que diseñaron un modelo económico que analiza los fertilizantes nitrogenados y su papel en la demanda y la oferta de maíz, trigo, sorgo y soja.
Al estimar cuánto fertilizante utiliza cada uno de estos cultivos y cuánto se planta y se produce, el equipo puede determinar posteriormente cuánto nitrógeno llega a sistemas como el Golfo de México (que el presidente Donald Trump rebautizó como Golfo de América mediante una orden ejecutiva), el lago Erie y la bahía de Chesapeake.
Imagen: Las algas, como se ve aquí, pueden proliferar como resultado del nitrógeno presente en los fertilizantes. Cuando las algas mueren, el proceso de descomposición consume el suministro de oxígeno en el agua, matando la vida marina y volviéndola aún más inhabitable, creando una “zona muerta”. Levan Elbakidze, profesor de la WVU, está estudiando los costos de estas zonas muertas. Crédito: WVU Photo / Alyssa Reeves
También examinaron los impactos de los precios de los fertilizantes y las barreras comerciales internacionales en la escorrentía de nutrientes.
A pesar del objetivo de la Agencia de Protección Ambiental (EPA) de reducir para 2035 el tamaño de la zona muerta del Golfo, se han logrado pocos avances. Los estudios de la EPA determinaron que el escurrimiento de nitrógeno hacia el Golfo debe reducirse en un 45% aproximadamente para cumplir con el objetivo previsto.
La reducción de las zonas muertas y las floraciones de algas en las zonas costeras también debería mejorar la calidad del agua en las cuencas hidrográficas como la del río Misisipi, ya que la escorrentía de nitrógeno también daña los arroyos locales. El modelo de Elbakidze predice cómo influirá la reducción de la escorrentía en los niveles de nitrógeno en una zona local particular río arriba.
"Los beneficios de reducir la contaminación por nitrógeno probablemente serán muy grandes tanto aguas arriba como aguas abajo", afirmó. "Pero supongamos que logramos el objetivo de alguna manera. Supongamos que gravamos los fertilizantes nitrogenados, hacemos que los fertilizantes sean muy caros o regulamos su uso de alguna manera. ¿Qué ocurrirá con los mercados? ¿Qué pasará con el precio de las materias primas, como el maíz y la soja? ¿Cuál será el impacto en los consumidores y productores? Éstas son algunas de las preguntas que abordamos".
Una segunda preocupación es la fuga de contaminantes. Si el vertido de nitrógeno al Golfo se reduce en un 45%, algunas de las fuentes de contaminación (la agricultura que requiere fertilizantes) podrían migrar a otra zona.
"En la cuenca del río Misisipi se produce mucho maíz", dijo Elbakidze. "Si allí limitamos significativamente la producción de maíz, entonces los precios del maíz pueden subir, simplemente porque esa zona es realmente grande y representa una gran cuota de mercado. Y si aumentan los precios del maíz, los productores de otras zonas menos reguladas pueden tener un incentivo para aumentar la producción. De esta manera, la producción de maíz y el nitrógeno que se escurre pueden trasladarse a otras zonas".
Imagen: Cuenca del río Atchafalaya de Mississippi (MARB), cuenca de la bahía de Chesapeake (CBW) y cuenca del río Maumee (MRW).
Para ello, los investigadores descubrieron que una reducción del 45% en la escorrentía hacia el Golfo se traducirá en un aumento del 4% al 5% en la escorrentía hacia el lago Erie y la bahía de Chesapeake.
Si bien restringir la escorrentía a todas las zonas costeras es una opción, Elbakidze dijo que se debe considerar el costo de esa gestión conjunta.
"Los economistas suelen pensar en los costos de esos objetivos en términos de costos para el consumidor debido a precios más altos y menor consumo, y costos para el productor debido a la disminución de la producción que pueden o no ser compensados por precios más altos. Calculamos que el costo de lograr una reducción del 45% en el nitrógeno agrícola que se escurre hacia el Golfo es de aproximadamente 7 mil millones de dólares anuales".
"Sin embargo, sospecho que los beneficios de reducir la escorrentía de nitrógeno probablemente superen estos costos, especialmente si contamos los valores de la reducción de la zona muerta en el Golfo, así como los valores de los ecosistemas mejorados río arriba en la cuenca del río Misisipi".
En la siguiente fase del estudio, los investigadores pretenden ampliar los cultivos incluidos en el modelo. Esto añadirá precisión al modelo y les permitirá ver qué sucede en otros mercados de productos básicos.
"En este momento, si reducimos la escorrentía de nitrógeno, podemos ver qué pasará con los precios de la soja, el trigo, el maíz y el sorgo", dijo Elbakidze, y agregó que el nuevo modelo considerará más cultivos. Los investigadores también incluirán el fósforo en el modelo, que es un problema mayor en el lago Erie que el nitrógeno. Reducir el nitrógeno en el Golfo puede tener un efecto perjudicial en los niveles de fósforo en el lago, un ejemplo de fuga cruzada de nutrientes.
"La idea de fugas de contaminación no es nueva en principio", dijo. "Sin embargo, en nuestro entorno, se necesitan modelos integrados que tengan en cuenta el comportamiento humano y la dinámica de los sistemas naturales de forma conjunta para estimar costos, beneficios e impactos. Estas evaluaciones cuantitativas son fundamentales para el desarrollo de políticas informadas destinadas a gestionar las externalidades ambientales, como la escorrentía de nutrientes de la agricultura. Se necesita más investigación para cuantificar los beneficios y los costos".
El artículo se publica en la revista Environmental Research Letters: Cross-watershed leakage of agricultural nutrient runoff
