El agua de mar, también conocida como agua de mar, se deriva de mares y océanos. A nivel mundial, el agua de mar oceánica mantiene una salinidad promedio de aproximadamente el 3,5% (35 g/L, 35 ppt o 600 mM). Esta concentración indica que cada kilogramo (aproximadamente un litro por volumen) de agua de mar contiene aproximadamente 35 gramos (1,2 oz) de sales disueltas, predominantemente iones de sodio (Na+) y cloruro (Cl-). La densidad superficial promedio es de 1,025 kg/L. El agua de mar es más densa que el agua dulce y el agua pura (que tiene una densidad de 1,0 kg/L a 4 °C (39 °F)), característica atribuida a que las sales disueltas aumentan la masa en mayor proporción que el volumen. El punto de congelación del agua de mar disminuye a medida que aumenta su concentración de sal; con una salinidad típica, se congela a aproximadamente -2 °C (28 °F). El agua de mar líquida más fría jamás documentada se registró en 2010, a -2,6 °C (27,3 °F), dentro de un arroyo debajo de un glaciar antártico.
Agua de mar, o agua de mar, es agua de un mar u océano. En promedio, el agua de mar en los océanos del mundo tiene una salinidad de alrededor del 3,5% (35 g/L, 35 ppt, 600 mM). Esto significa que cada kilogramo (aproximadamente un litro por volumen) de agua de mar tiene aproximadamente 35 gramos (1,2 oz) de sales disueltas (predominantemente sodio (Na+) y cloruro (Cl-) iones). La densidad promedio en la superficie es de 1.025 kg/L. El agua de mar es más densa que el agua dulce y el agua pura (densidad 1,0 kg/L a 4 °C (39 °F)) porque las sales disueltas aumentan la masa en una proporción mayor que el volumen. El punto de congelación del agua de mar disminuye a medida que aumenta la concentración de sal. Con una salinidad típica, se congela a aproximadamente -2 °C (28 °F). El agua de mar aún en estado líquido más fría jamás registrada se encontró en 2010, en un arroyo bajo un glaciar antártico: la temperatura medida fue de -2,6 °C (27,3 °F).
El pH del agua de mar generalmente se encuentra dentro de un rango de 7,5 a 8,4. Sin embargo, no existe una escala de pH de referencia universalmente reconocida para el agua de mar, y las discrepancias entre las mediciones derivadas de varias escalas de referencia pueden alcanzar hasta 0,14 unidades.
Propiedades
Salinidad
Aunque la gran mayoría del agua de mar presenta una salinidad entre 31 y 38 g/kg (3,1–3,8%), su contenido salino no se distribuye uniformemente a nivel mundial. El agua de mar puede ser sustancialmente menos salina en áreas influenciadas por la escorrentía de agua dulce de las desembocaduras de los ríos, cerca de glaciares que se derriten o que experimentan precipitaciones significativas, como los monzones. El Mar Rojo es reconocido como el mar abierto más salino, una característica resultante de altas tasas de evaporación, bajas precipitaciones, aportes fluviales mínimos y circulación restringida. La salinidad en cuerpos de agua aislados puede ser considerablemente mayor, como lo ejemplifica el Mar Muerto, que es aproximadamente diez veces más salado. Históricamente, se utilizaron varias escalas, incluida la ampliamente utilizada "Escala de Salinidad Práctica" (que mide la salinidad en "unidades de salinidad prácticas (PSU)"), para aproximar la salinidad absoluta del agua de mar. El estándar actual es la escala de "Salinidad de Referencia", que expresa la salinidad en unidades de "g/kg".
Densidad
La densidad del agua de mar superficial suele oscilar entre aproximadamente 1020 y 1029 kg/m3, dependiendo de la temperatura y la salinidad. En condiciones específicas de 25 °C, 35 g/kg de salinidad y 1 atm de presión, la densidad del agua de mar es de 1023,6 kg/m3. En las profundidades del océano, la alta presión puede elevar la densidad del agua de mar a 1050 kg/m§45§ o más. La densidad del agua de mar también varía con la salinidad. Las salmueras producidas por las plantas desalinizadoras pueden alcanzar salinidades de hasta 120 g/kg, con una densidad típica de 1088 kg/m§67§ a 25 °C y presión atmosférica para tal salinidad.
Valor de pH
Durante la era preindustrial (antes de 1850), el pH superficial promedio de los océanos era aproximadamente 8,2. Posteriormente, este valor ha disminuido debido a la acidificación antropogénica de los océanos, un proceso vinculado a las emisiones de dióxido de carbono. Específicamente, entre 1950 y 2020, el pH promedio de la superficie del océano disminuyó de aproximadamente 8,15 a 8,05.
El pH del agua de mar puede disminuir naturalmente a 7,8 en ambientes oceánicos profundos, como consecuencia de la degradación de la materia orgánica. Por el contrario, en aguas superficiales caracterizadas por una alta productividad biológica, los niveles de pH pueden ascender a 8,4.
Medir el pH del agua de mar es complicado debido a sus complejas propiedades químicas, lo que requiere el uso de varias escalas de pH distintas en la oceanografía química. La ausencia de una escala de pH de referencia universalmente aceptada para el agua de mar significa que las mediciones basadas en diferentes escalas pueden variar hasta en 0,14 unidades.
Composición química
El agua de mar contiene una mayor concentración de iones disueltos que cualquier tipo de agua dulce, pero las proporciones de estos solutos difieren dramáticamente. Por ejemplo, mientras que el agua de mar contiene aproximadamente 2,8 veces más bicarbonato que el agua de río, el porcentaje de bicarbonato en relación con todos los iones disueltos en el agua de mar es sustancialmente menor. Los iones de bicarbonato constituyen el 48% de los solutos del agua de río, pero sólo el 0,14% de los solutos del agua de mar. Estas discrepancias se atribuyen a los diferentes tiempos de residencia de los solutos del agua de mar; el sodio y el cloruro poseen tiempos de residencia muy largos, mientras que el calcio, esencial para la formación de carbonatos, tiende a precipitar mucho más rápidamente. Los iones disueltos más abundantes en el agua de mar son el sodio, el cloruro, el magnesio, el sulfato y el calcio. Su osmolaridad es de aproximadamente 1000 mOsm/L.
El océano también contiene componentes menores, como aminoácidos, presentes en concentraciones que alcanzan los 2 microgramos de átomos de nitrógeno por litro. Se supone que estos aminoácidos fueron fundamentales en la génesis de la vida.
Constituyentes microbianos
Un estudio de 1957 realizado por el Instituto Scripps de Oceanografía implicó tomar muestras de agua de zonas pelágicas y neríticas dentro del Océano Pacífico. Las metodologías empleadas incluyeron recuentos microscópicos directos y técnicas de cultivo. En particular, los recuentos directos ocasionalmente arrojaron números bacterianos hasta 10.000 veces mayores que los obtenidos mediante cultivos. Esta discrepancia se atribuyó a factores como la agregación bacteriana, la naturaleza selectiva de los medios de cultivo y la presencia de células inactivas. Se observó una disminución significativa en los recuentos de cultivos bacterianos debajo de la termoclina, un fenómeno no corroborado por el examen microscópico directo. Además, se identificaron microscópicamente numerosas formas parecidas a espirilos que no pudieron cultivarse. La divergencia en los resultados entre estos dos métodos de enumeración es un desafío reconocido en diversas disciplinas científicas. En la década de 1990, los avances en la detección e identificación microbiana, particularmente a través del sondeo de ADN, permitieron a los investigadores que participaban en el Censo de Vida Marina identificar miles de microbios previamente no caracterizados, a menudo presentes en bajas abundancias. Este progreso tecnológico reveló una diversidad microbiana mucho mayor de lo que se estimaba anteriormente, lo que sugiere que un solo litro de agua de mar podría contener más de 20.000 especies. Mitchell Sogin, del Laboratorio de Biología Marina, postula que el número total de especies bacterianas distintas en los océanos podría superar potencialmente los cinco a diez millones.
Las bacterias habitan en todas las profundidades de la columna de agua y también prevalecen en los sedimentos marinos, exhibiendo estrategias metabólicas tanto aeróbicas como anaeróbicas. Si bien la mayoría nada libremente, algunas bacterias existen como simbiontes dentro de otros organismos, como las bacterias bioluminiscentes. Las cianobacterias fueron fundamentales en la evolución de los procesos oceánicos, facilitando la formación de estromatolitos y contribuyendo a la oxigenación atmosférica.
Ciertas especies bacterianas interactúan con las diatomeas, estableciendo así una conexión crucial en el ciclo del silicio oceánico. Por ejemplo, la especie anaeróbica Thiomargarita namibiensis es importante en la descomposición de las emisiones de sulfuro de hidrógeno procedentes de sedimentos de diatomeas frente a la costa de Namibia. Estas emisiones son consecuencia de las altas tasas de crecimiento del fitoplancton en la zona de afloramiento de la corriente de Benguela, con la posterior deposición de materia orgánica en el fondo marino.
Los microbiólogos marinos se sorprendieron con el descubrimiento de Archaea, similar a una bacteria, que prospera en ambientes extremos, como los respiraderos hidrotermales de las profundidades marinas. Las bacterias marinas alcalotolerantes, incluidas las especies Pseudomonas y Vibrio, pueden sobrevivir en un rango de pH de 7,3 a 10,6, y algunas especies exhiben crecimiento exclusivamente a niveles de pH entre 10 y 10,6. Las arqueas también están presentes en aguas pelágicas y potencialmente comprenden hasta la mitad de la biomasa total del océano, desempeñando así un papel importante en los procesos biogeoquímicos oceánicos. En 2000, los sedimentos del fondo marino produjeron una especie de arquea capaz de degradar el metano, un proceso crítico dado el estatus del metano como un potente gas de efecto invernadero y contribuyente al calentamiento global. Además, determinadas bacterias contribuyen a la descomposición de las rocas del fondo marino, influyendo así en la química del agua de mar. Los impactos antropogénicos, como los derrames de petróleo y las escorrentías que contienen aguas residuales humanas y contaminantes químicos, afectan profundamente a las comunidades microbianas locales. Estas perturbaciones también pueden introducir patógenos y toxinas que impactan todas las formas de vida marina. En condiciones específicas, a menudo después de la contaminación inducida por el hombre, los dinoflagelados protistas pueden experimentar rápidos aumentos de población, conocidos como floraciones o mareas rojas. Estos eventos pueden resultar en la producción de biotoxinas, que luego pueden bioacumularse a través de la red alimentaria marina, contaminando a los consumidores de animales de niveles tróficos superiores.
En 2013, se descubrió el Pandoravirus salinus, que representa una especie de virus excepcionalmente grande caracterizado por un genoma que excede significativamente al de cualquier otra especie viral conocida. Al igual que otros virus gigantes como el Mimivirus y el Megavirus, el Pandoravirus infecta a las amebas. Sin embargo, su genoma, que comprende de 1,9 a 2,5 megabases de ADN, tiene el doble de tamaño que un Megavirus y presenta diferencias sustanciales tanto en morfología como en arquitectura genómica en comparación con otros virus de gran tamaño.
En 2013, investigadores de la Universidad de Aberdeen iniciaron un proyecto para descubrir nuevos compuestos químicos dentro de organismos adaptados a las trincheras de las profundidades marinas. Este esfuerzo tiene como objetivo identificar "la próxima generación" de antibióticos, impulsado por la preocupación por un inminente "apocalipsis de los antibióticos" debido a la escasez de nuevos agentes antimicrobianos. Está previsto que esta investigación financiada por la UE comience en la Fosa de Atacama y posteriormente se amplíe para explorar trincheras cerca de Nueva Zelanda y la Antártida.
Históricamente, el océano se ha utilizado para la eliminación de desechos humanos, basándose en la premisa de que su inmenso volumen podría absorber y diluir todas las sustancias nocivas. Aunque esto podría ser cierto para cantidades mínimas, la descarga rutinaria de volúmenes sustanciales de aguas residuales ha degradado gravemente numerosos ecosistemas costeros, volviéndolos peligrosos. Estas aguas contienen frecuentemente virus y bacterias patógenos, entre ellos Escherichia coli, Vibrio cholerae (el agente causante del cólera), hepatitis A, hepatitis E y polio, junto con protozoos responsables de la giardiasis y la criptosporidiosis. Estos patógenos se encuentran comúnmente en el agua de lastre de barcos grandes y se diseminan ampliamente durante la descarga de lastre.
Otros parámetros
La velocidad del sonido en el agua de mar se aproxima a los 1.500 m/s, en contraste con aproximadamente 330 m/s en el aire a una presión atmosférica estándar (101,3 kPa). Esta velocidad está influenciada por la temperatura, la salinidad y la presión del agua. La conductividad térmica del agua de mar mide 0,6 W/mK a 25 °C y una salinidad de 35 g/kg. La conductividad térmica muestra una relación inversa con el aumento de la salinidad y una relación directa con el aumento de la temperatura.
Origen e Historia
Históricamente, se planteó la hipótesis de que el agua oceánica de la Tierra se originaba a partir de la desgasificación volcánica de roca fundida, que comenzó hace aproximadamente cuatro mil millones de años. Sin embargo, investigaciones más contemporáneas indican que una porción significativa del agua de la Tierra puede haber sido transportada por cometas.
Las teorías científicas sobre la génesis de la sal marina comenzaron con Sir Edmond Halley en 1715. Halley postuló que la lluvia lixiviaba sal y otros minerales del suelo, que posteriormente eran transportados al mar por los ríos. Estas sales luego se acumularon en el océano con el tiempo. Halley observó que la mayoría de los lagos endorreicos, que carecen de salidas oceánicas (por ejemplo, el Mar Muerto y el Mar Caspio), exhiben concentraciones elevadas de sal. Denominó este fenómeno "meteorización continental".
La hipótesis de Halley resultó parcialmente precisa. Además, el sodio se filtró del fondo del océano durante la formación del océano. El otro ion predominante en la sal marina, el cloruro, se origina a partir de la desgasificación de cloruro (en forma de ácido clorhídrico) y otros gases del interior de la Tierra a través de la actividad volcánica y los respiraderos hidrotermales. En consecuencia, los iones de sodio y cloruro surgieron como los componentes más frecuentes de la sal marina.
La salinidad del océano ha mantenido la estabilidad durante miles de millones de años, probablemente atribuible a un sistema químico-tectónico que equilibra la deposición de sal con su eliminación. Los ejemplos de sumideros de sodio y cloruro incluyen depósitos de evaporita, entierro en agua de poros y reacciones que involucran basaltos del fondo marino.
Impactos humanos
La geoquímica oceánica global está experimentando alteraciones significativas debido al cambio climático, el aumento de los niveles de dióxido de carbono atmosférico, los excedentes de nutrientes y diversas formas de contaminación. Las tasas de cambio de ciertos parámetros superan sustancialmente las observadas en registros geológicos históricos y recientes. Las tendencias clave incluyen el aumento de la acidez, la disminución del oxígeno subterráneo en las zonas costeras y pelágicas, las elevadas concentraciones de nitrógeno costero y los aumentos generalizados del mercurio y los contaminantes orgánicos persistentes. La mayoría de estas perturbaciones están directa o indirectamente relacionadas con actividades humanas como la quema de combustibles fósiles, el uso de fertilizantes y los procesos industriales. Las proyecciones indican un crecimiento continuo de estas concentraciones en las próximas décadas, lo que presagia efectos adversos sobre la biota marina y otros recursos oceánicos.
Una manifestación particularmente prominente de estos cambios es la acidificación de los océanos, que se deriva de una mayor absorción oceánica de CO2, correlacionada con un elevado CO atmosférico2 concentraciones y aumento de temperaturas. Este fenómeno afecta profundamente a los arrecifes de coral, moluscos, equinodermos y crustáceos.
El agua de mar sirve como medio de transporte global, y numerosos buques atraviesan los océanos a diario para facilitar el comercio internacional y la entrega de mercancías. Si bien el transporte marítimo permite un comercio global eficiente, cada barco emite contaminantes perjudiciales para la vida marina y la calidad del aire de las regiones costeras. El transporte marítimo representa una de las fuentes de emisiones antropogénicas de gases de efecto invernadero en expansión más rápida. Las emisiones de las operaciones de los buques mercantes, incluidas las liberaciones de petróleo y gas, degradan significativamente la calidad del aire y contribuyen a la contaminación tanto en el entorno marino como en el terrestre adyacente, lo que plantea riesgos sustanciales para la salud humana en las zonas cercanas.
La aplicación de agua de mar con fines agrícolas representa otra posible utilización humana. En regiones áridas caracterizadas por extensas dunas de arena, como Israel, regar los cultivos con agua de mar podría reducir significativamente los costos sustanciales asociados con la adquisición de agua dulce, particularmente donde es escasa. Si bien la agricultura convencional normalmente evita el riego con agua salada debido a la acumulación perjudicial de sal en el suelo, este método ha demostrado ser exitoso en sustratos arenosos y de grava. Además, la desalinización de agua de mar a gran escala podría mejorar la viabilidad de los cultivos agrícolas en ecosistemas áridos y desérticos. Las halófitas, plantas tolerantes a la sal, son especialmente adecuadas para la agricultura en agua salada. Sus estructuras celulares exhiben resistencia a los efectos típicamente nocivos de la salinidad del suelo. La endodermis facilita una mayor filtración de sal en toda la planta, promoviendo una mayor circulación del agua dentro de sus células. Históricamente, las halófitas irrigadas con agua salada se han cultivado como alimento para el ganado; sin embargo, los animales que consumieron estas plantas mostraron una mayor ingesta de agua en comparación con los que siguieron dietas convencionales. A pesar de la limitada adopción a gran escala de la agricultura de agua salada, la investigación preliminar indica su potencial para expandir la producción de cultivos en regiones donde la agricultura convencional suele ser inviable.
Consumo humano
La ingestión de pequeñas cantidades incidentales de agua de mar limpia generalmente no es perjudicial, especialmente cuando va acompañada de un mayor volumen de agua dulce. Sin embargo, consumir agua de mar para hidratarse es contraproducente, ya que el requerimiento fisiológico de excretar su alto contenido en sal (a través de la orina) requiere un mayor volumen de agua que el que se obtiene del agua de mar misma. En condiciones típicas, se desaconseja enfáticamente el consumo de volúmenes sustanciales de agua de mar sin filtrar.
El sistema renal regula meticulosamente las concentraciones de sodio y cloruro en la sangre, manteniéndolas dentro de un rango fisiológico estrecho, típicamente alrededor de 9 g/L (0,9 % en masa).
En la mayoría de los ambientes oceánicos, la salinidad del agua de mar generalmente se aproxima al 3,5 %, una concentración que excede significativamente la tolerancia fisiológica del cuerpo y la capacidad excretora del riñón. Un punto crítico que a menudo se pasa por alto en los argumentos que sugieren que el riñón puede excretar cloruro de sodio en concentraciones supuestamente encontradas en el Mar Báltico (por ejemplo, 2%) es la incapacidad del tracto gastrointestinal para absorber agua con osmolaridades tan altas, lo que hace que su consumo sea ineficaz. Sin embargo, la salinidad real del agua superficial del Báltico es constantemente del 0,9% o menos, por lo que nunca excede la osmolaridad de los fluidos corporales humanos. La ingestión de agua de mar eleva temporalmente la concentración de cloruro de sodio en la sangre. Esto hace que los riñones excreten sodio; sin embargo, la concentración de sodio en el agua de mar supera la capacidad máxima de concentración de los riñones. En consecuencia, los niveles de sodio en sangre aumentan progresivamente hasta alcanzar concentraciones tóxicas, lo que provoca deshidratación celular, alteración de la conducción nerviosa y, en última instancia, convulsiones mortales y arritmias cardíacas.
Las guías de supervivencia advierten universalmente contra el consumo de agua de mar. Un análisis de 163 viajes en balsas salvavidas indicó un riesgo de mortalidad del 39% para las personas que consumieron agua de mar, significativamente mayor que el 3% observado en aquellos que se abstuvieron. Además, los estudios en ratas han corroborado los efectos fisiológicos perjudiciales de la ingestión de agua de mar durante la deshidratación.
La necesidad imperiosa de consumir agua de mar fue más pronunciada entre los marineros que habían agotado sus reservas de agua dulce y no podían recolectar suficiente agua de lluvia para uso potable. Esta profunda desesperación se expresó célebremente en una frase de La rima del antiguo marinero de Samuel Taylor Coleridge:
Si bien los humanos no pueden subsistir únicamente con agua de mar como sustituto del agua potable, algunas personas afirman que consumir hasta dos tazas diarias, diluidas con agua dulce en una proporción de 2:3, no produce efectos adversos. El médico francés Alain Bombard completó con éxito una travesía oceánica en un pequeño bote inflable Zodiac, sustentado principalmente con carne de pescado cruda (que, como la mayoría de los tejidos vivos, contiene aproximadamente un 40% de agua), complementada con cantidades mínimas de agua de mar y otras provisiones recolectadas del océano. Aunque sus conclusiones fueron objeto de escrutinio, no se proporcionó ninguna explicación alternativa definitiva. En su publicación de 1948, The Kon-Tiki Expedition, Thor Heyerdahl documentó el consumo de agua de mar mezclada con agua dulce en una proporción de 2:3 durante la expedición de 1947. Posteriormente, se dice que el aventurero William Willis consumió dos tazas de agua de mar y una taza de agua dulce al día durante 70 días sin consecuencias adversas, tras perder una parte de su suministro de agua.
Aunque los seres humanos no pueden sobrevivir con agua de mar en lugar de agua potable normal, algunas personas afirman que hasta dos tazas al día, mezcladas con agua dulce en una proporción de 2:3, no producen ningún efecto nocivo. El médico francés Alain Bombard sobrevivió a una travesía oceánica en un pequeño bote inflable Zodiak utilizando principalmente carne de pescado cruda, que contiene aproximadamente un 40% de agua (como la mayoría de los tejidos vivos), así como pequeñas cantidades de agua de mar y otras provisiones extraídas del océano. Sus hallazgos fueron cuestionados, pero no se pudo dar una explicación alternativa. En su libro de 1948 La expedición Kon-Tiki, Thor Heyerdahl informó haber bebido agua de mar mezclada con agua fresca en una proporción de 2:3 durante la expedición de 1947. Unos años más tarde, otro aventurero, William Willis, afirmó haber bebido dos tazas de agua de mar y una taza de agua fresca al día durante 70 días sin efectos negativos cuando perdió parte de su suministro de agua.
En el siglo XVIII, Richard Russell impulsó la aplicación médica de esta práctica en el Reino Unido, mientras que René Quinton extendió esta defensa a otras naciones, particularmente en Francia, durante el siglo XX. Actualmente, se adopta ampliamente en Nicaragua y otros países, supuestamente aprovechando los avances médicos contemporáneos.
Purificación
Al igual que otras fuentes de agua cruda o contaminada, el agua de mar se puede evaporar o filtrar para eliminar sales, patógenos y otras impurezas, volviéndola potable. Los buques oceánicos suelen desalinizar agua de mar para uso potable mediante procesos como la destilación al vacío, la destilación instantánea de múltiples etapas en evaporadores o, más recientemente, la ósmosis inversa. Estos métodos que consumen mucha energía generalmente no estaban disponibles durante la Era de la Vela. No obstante, los buques de guerra más grandes que albergaban tripulaciones importantes, como el HMS Victory de Nelson, incorporaron aparatos de destilación en sus galeras. Además, la sal marina natural derivada del agua de mar evaporada se puede recolectar y comercializar como sal de mesa, que a menudo se distingue por su composición mineral única en comparación con la sal de roca u otras fuentes.
A nivel mundial, varias cocinas regionales tradicionalmente integran el agua de mar directamente como ingrediente, empleando una solución diluida de agua de mar filtrada para cocinar otros ingredientes, sustituyendo así los condimentos secos convencionales. Entre sus defensores destacados se encuentran los aclamados chefs Ferran Adrià y Quique Dacosta; su España natal alberga seis empresas distintas que suministran agua de mar filtrada para aplicaciones culinarias. Esta agua se promociona comercialmente como la sal perfecta, caracterizada por un contenido reducido de sodio y un perfil de sabor supuestamente superior. Por ejemplo, un restaurante dirigido por Joaquín Baeza adquiere hasta 60.000 litros mensuales del proveedor Mediterranea.
Varias especies animales, incluidos peces, ballenas, tortugas marinas y aves marinas como pingüinos y albatros, han desarrollado adaptaciones que les permiten sobrevivir en ambientes altamente salinos. Por ejemplo, las tortugas marinas y los cocodrilos de agua salada excretan la sal superflua de sus sistemas a través de conductos lagrimales especializados.
Extracción de minerales
La extracción de minerales del agua de mar se remonta a la antigüedad. Actualmente, los cuatro metales más abundantes: sodio (Na), magnesio (Mg), calcio (Ca) y potasio (K), se recuperan comercialmente del agua de mar. En 2015, el 63% de la producción de magnesio en Estados Unidos provino de agua de mar y salmueras. El bromo también se extrae del agua de mar en China y Japón. En la década de 1970 se produjeron intentos de extraer litio del agua de mar, pero estos esfuerzos experimentales se interrumpieron posteriormente. El concepto de extracción de uranio del agua de mar se ha explorado al menos desde la década de 1960; sin embargo, sólo se recuperaron con éxito unos pocos gramos en Japón a finales de los años 1990. El principal impedimento no es la viabilidad tecnológica, sino más bien que los precios predominantes en el mercado del uranio procedente de fuentes alternativas son aproximadamente de tres a cinco veces más bajos que el costo mínimo alcanzable mediante la extracción de agua de mar. Desafíos económicos análogos impiden la utilización de uranio reprocesado y con frecuencia se citan como argumentos contra la viabilidad económica del reprocesamiento nuclear y la fabricación de combustible MOX.
El futuro de las extracciones de minerales y elementos
Para garantizar la extracción sostenible de minerales y elementos del agua de mar, es imperativa la implementación de sistemas de gestión rigurosamente monitoreados. Dichos sistemas requieren una gestión integral del área oceánica, una planificación del impacto ambiental, directrices estructuradas para la extracción controlada, evaluaciones periódicas de las condiciones marinas posteriores a la extracción y una supervisión continua. Los avances tecnológicos, incluido el despliegue de drones submarinos, pueden mejorar significativamente la sostenibilidad de estos procesos de extracción. Además, la adopción de infraestructura baja en carbono contribuiría a metodologías de extracción más sostenibles y al mismo tiempo mitigaría la huella de carbono asociada con la recuperación de minerales.
El proceso de desalinización también se está examinando rigurosamente como medio para asegurar un suministro de agua más sostenible a partir de agua de mar. Si bien la desalinización presenta preocupaciones ambientales, incluidos costos y consumo de recursos sustanciales, los investigadores están desarrollando activamente metodologías más sostenibles. Estas incluyen el establecimiento de instalaciones de tratamiento de agua altamente eficientes capaces de procesar mayores volúmenes de agua en regiones que antes carecían de dicha infraestructura. A pesar de los importantes beneficios sociales derivados de las extracciones de agua de mar, es imperativo evaluar su impacto ambiental y garantizar que todas esas operaciones se ejecuten teniendo debidamente en cuenta los riesgos inherentes a la sostenibilidad de los ecosistemas marinos.
Estándar
ASTM International mantiene una norma internacional para el agua de mar artificial, denominada ASTM D1141-98 (originalmente ASTM D1141-52). Este estándar sirve como una solución de agua de mar reproducible en diversos laboratorios de pruebas de investigación para aplicaciones tales como estudios de corrosión, evaluaciones de contaminación de petróleo y evaluaciones de detergencia.
Ecosistemas
Los minerales presentes en el agua de mar son cruciales para el ciclo alimentario del océano y el funcionamiento general del ecosistema. Por ejemplo, el Océano Austral influye significativamente en el ciclo global del carbono. Sin embargo, su baja concentración de hierro afecta negativamente a la vida marina que habita en sus aguas. En consecuencia, se reduce la capacidad del océano para producir fitoplancton, el elemento fundamental de la cadena alimentaria marina. Las diatomeas, un tipo predominante de fitoplancton, constituyen la principal fuente de alimento del krill antártico. Posteriormente, los animales marinos más grandes consumen krill antártico; sin embargo, la deficiencia inicial de hierro en el fitoplancton y las diatomeas conduce a un déficit de hierro en estos niveles tróficos superiores. Ejemplos notables de estos animales marinos más grandes incluyen las ballenas barbadas, específicamente la ballena azul y la ballena de aleta. El hierro es esencial para estas ballenas, no sólo para mantener el equilibrio mineral en su dieta sino también para influir en la cantidad de hierro reciclado en el medio oceánico. Sus excreciones, que contienen hierro absorbido, facilitan la reintroducción de este elemento vital en el ecosistema oceánico. En resumen, una deficiencia de un solo mineral, como el hierro en el Océano Austral, puede iniciar una cascada sustancial de alteraciones dentro de los ecosistemas marinos, subrayando así el papel fundamental del agua de mar en la cadena alimentaria.
Una investigación adicional sobre la interrelación dinámica entre las diatomeas, el krill y las ballenas barbadas implicó el análisis de muestras fecales de ballenas barbadas recolectadas en aguas antárticas. Los resultados indicaron que las concentraciones de hierro en estas muestras eran 10 millones de veces mayores que las observadas en el agua de mar de la Antártida. La presencia constante de krill en las heces confirmó su importancia dietética para las ballenas. El krill antártico exhibió un contenido promedio de hierro de 174,3 mg/kg de peso seco, con variaciones individuales que oscilaron entre 12 y 174 mg/kg de peso seco. La concentración promedio de hierro en el tejido muscular de las ballenas azules y de aleta fue de 173 mg/kg de peso seco, lo que destaca el papel crucial que desempeñan estos grandes mamíferos marinos en los ecosistemas marinos, particularmente en el Océano Austral. De hecho, una mayor población de ballenas podría aumentar los niveles de hierro en el agua de mar a través de sus excreciones, fomentando así un ecosistema más robusto.
En el Océano Austral, el krill y las ballenas barbadas sirven como importantes reservorios de hierro dentro del agua de mar. El krill es capaz de retener hasta un 24% del hierro presente en las aguas superficiales de su hábitat. Cuando el krill consume diatomeas, se libera hierro en el agua de mar, lo que subraya su contribución vital al ciclo del hierro oceánico. La relación simbiótica entre el krill y las ballenas barbadas facilita un aumento en el reciclaje y almacenamiento de hierro en el agua de mar. Esta interacción establece un circuito de retroalimentación positiva, que mejora la productividad general de la vida marina en el Océano Austral.
Los organismos de todos los tamaños son cruciales para mantener el equilibrio de los ecosistemas marinos, y tanto los habitantes macroscópicos como los microscópicos contribuyen por igual al ciclo de nutrientes dentro del agua de mar. Dar prioridad a la restauración de las poblaciones de ballenas podría fomentar un sistema oceánico equilibrado y productivo, dado su papel en la mejora de la productividad general del ecosistema marino y la elevación de los niveles de hierro en el agua de mar. Sin embargo, se necesita una investigación exhaustiva para comprender plenamente los beneficios fertilizantes de las heces de ballena y obtener más información sobre los procesos de reciclaje de hierro en el Océano Austral. Las iniciativas de conservación y gestión de ecosistemas son esenciales para avanzar en la comprensión de la ecología marina.
Impacto ambiental y sostenibilidad
Al igual que otras metodologías de extracción de minerales, la minería del fondo marino presenta tanto beneficios como inconvenientes ambientales. El cobalto y el litio, por ejemplo, son metales críticos utilizados en diversas tecnologías ambientalmente sostenibles a nivel de superficie, incluidas las baterías de vehículos eléctricos y la generación de energía eólica. Un enfoque minero potencialmente más sostenible implica extraer estos metales del fondo marino. La extracción de litio a gran escala del fondo marino podría suministrar cantidades significativas de metales renovables, facilitando así prácticas sociales más respetuosas con el medio ambiente y reduciendo la huella de carbono de la humanidad. Sin embargo, el éxito final de la extracción de litio del fondo marino dependería en gran medida de la implementación de prácticas de reciclaje más eficientes en tierra.
Por el contrario, las operaciones de extracción del fondo marino conllevan riesgos inherentes. Numerosas especies biodiversas que habitan el fondo marino exhiben una esperanza de vida prolongada, lo que en consecuencia conduce a tasas de reproducción más lentas. De manera análoga a la pesca insostenible, la extracción rápida y no regulada de grandes cantidades de minerales puede alterar gravemente los ecosistemas submarinos. Tales perturbaciones socavarían la sostenibilidad a largo plazo de la extracción de minerales y potencialmente conducirían a escasez de metales esenciales. Además, cualquier extracción de minerales del agua de mar corre el riesgo de alterar los hábitats de los organismos marinos que dependen de un ecosistema intacto, ya que las perturbaciones ambientales pueden afectar profundamente a las comunidades animales.
Agua de mar artificial: una solución de sales disueltas formulada para replicar la composición promedio del agua de mar natural.
- Agua de mar artificial – Mezcla de sales disueltas que simulan la composición media del agua de mar
- Agua salobre: agua caracterizada por un nivel de salinidad intermedio entre el agua dulce y el agua de mar.
- Salmuera: una solución acuosa de sal altamente concentrada.
- Minería de salmuera: proceso de extracción de diversos materiales de soluciones de agua salada.
- Conjunto de datos CORA: un conjunto de datos oceanográficos que abarca mediciones globales de la temperatura y la salinidad del océano.
- Agua dulce: agua natural caracterizada por una concentración mínima de sales disueltas.
- Color del océano: el estudio científico que explica la coloración de los océanos y la aplicación de técnicas de teledetección del color de los océanos.
- Agua salina: agua que se distingue por una concentración sustancial de sales disueltas.
- Hielo marino: hielo formado a partir de la congelación del agua de mar.
- PH del agua de mar: una métrica que cuantifica la acidez o basicidad de una solución acuosa de agua de mar.
- Tensión superficial del agua de mar: propiedad inherente de la superficie de un líquido de contraerse, minimizando así su superficie.
- Talasoterapia: modalidad terapéutica que utiliza agua de mar.
- Circulación termohalina: un componente del sistema de circulación oceánica a gran escala.
Referencias
Artículos técnicos en ciencias marinas 44, Algoritmos para el cálculo de las propiedades fundamentales del agua de mar, UNESCO 1983
- Artículos técnicos en ciencias marinas 44, Algoritmos para el cálculo de las propiedades fundamentales del agua de mar, ioc-unesco.org, UNESCO 1983
Tablas
- Tablas y software para propiedades termofísicas del agua de mar, MIT
- G. WC Kaye, TH Laby (1995). "Propiedades físicas del agua de mar". En Tablas de constantes físicas y químicas (16ª ed.). Código bibliográfico: 1995tpcc.book.......K. Archivado desde el original el 8 de mayo de 2019.Fuente: Archivo de la Academia TORIma