El término «acidificación de los océanos» no es del todo exacto; en realidad, los océanos se están volviendo menos alcalinos. El pH del agua de mar de la superficie ha descendido de 8,2 a 8,1, (un pH de 7 es neutro) en unos pocos cientos de años, después de permanecer constante durante millones de años. Un descenso de 0,1 unidades de pH puede no parecer mucho, pero en la escala logarítmica del pH se traduce en un aumento del 30% de la acidez. Se prevé que el pH del agua de mar descienda entre 0,3 y 0,4 unidades más si los niveles de dióxido de carbono alcanzan las 800 ppm -uno de los escenarios previstos por el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático para el año 2100-, aumentando los niveles de iones de hidrógeno, H +, entre un 100 y un 150 por ciento (Orr et al., 2005). La Royal Society of Britain estima que la química de los océanos podría tardar «decenas de miles de años» en volver a los niveles preindustriales.
Una vez disuelto en el agua de mar, el CO2 reacciona con el agua, H2O, para formar ácido carbónico, H2CO3: CO2 + H2O ↔ H2CO3. El ácido carbónico se disuelve rápidamente para formar iones H+ (un ácido) y bicarbonato, HCO3- (una base). El agua de mar está naturalmente saturada de otra base, el ion carbonato (CO3-2) que actúa como un antiácido para neutralizar el H+, formando más bicarbonato. La reacción neta es la siguiente CO2 + H2O + CO3-2→ 2HCO3-
A medida que el ion carbonato se agota, el agua de mar se vuelve subsaturada con respecto a dos minerales de carbonato de calcio vitales para la construcción de conchas, el aragonito y la calcita. Los modelos científicos sugieren que los océanos se están sobresaturando de aragonito en los polos, donde las aguas frías y densas absorben más fácilmente el dióxido de carbono atmosférico. Se prevé que el océano Antártico esté sobresaturado de aragonito en 2050, y el problema podría extenderse al océano Pacífico subártico en 2100 (Orr et al., 2005).
La saturación de aragonito disminuye en las latitudes más altas. Crédito: Kleypas et al., 2006.
Una diminuta especie de zooplancton, el pterópodo, llamado «mariposa de mar» por las alas gelatinosas que utiliza para nadar, puede estar en peligro. En un experimento en el que se sumergió un pterópodo en agua de mar con bajos niveles de aragonito, parte del caparazón del organismo se erosionó en tan sólo dos días (Orr et al., 2005).
Durante cientos de años y más, el ion carbonato del océano se repone a través de la erosión química de la roca caliza y de los animales muertos, como los pterópodos, que utilizan el carbonato cálcico para construir sus caparazones. La formación y disolución del carbonato cálcico depende del estado de saturación (Ω) del agua, o del producto iónico de las concentraciones de calcio y carbonato. El producto de solubilidad en la ecuación, Ω = Ca2+ + CO3-2/K’sp, depende de la temperatura, la salinidad, la presión y el mineral concreto. La formación de conchas suele producirse cuando Ω es mayor que uno, mientras que la disolución se produce cuando Ω es menor que uno.
Con el tiempo suficiente, el carbonato de calcio se disuelve en cantidades lo suficientemente grandes como para devolver el pH de los océanos a su estado natural, lo que puede ser la razón por la que el pH en el pasado no descendió tan drásticamente como podrían sugerir los altos niveles de dióxido de carbono en el pasado.
Hay algunos indicios de que los niveles de ion carbonato podrían aumentar a medida que los océanos se calientan, pero los modelos sugieren que esto compensaría sólo el 10 por ciento de la pérdida de ion carbonato debida a la acidificación de los océanos (Orr et al., 2005).