Il termine carbonio blu viene utilizzato nel contesto della mitigazione del cambiamento climatico e si riferisce a «flussi di carbonio, guidati biologicamente, e stoccaggio in sistemi marini che possono essere gestiti».IPCC, 2021: Annex VII: Glossary [(a cura di) Matthews, J.B.R., V. Möller, R. van Diemen, J.S. Fuglestvedt, V. Masson-Delmotte, C. Méndez, S. Semenov, A. Reisinger]. In Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [(a cura di) Masson-Delmotte, V., P. Zhai, A. Pirani, S.L. Connors, C. Péan, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, M.I. Gomis, M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, J.B.R. Matthews, T.K. Maycock, T. Waterfield, O. Yelekçi, R. Yu, and B. Zhou]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, pp. 2215–2256, doi:10.1017/9781009157896.022. Gli ecosistemi marini possono contribuire alla mitigazione del cambiamento climatico e anche all'adattamento basato sugli ecosistemi; tuttavia, quando gli ecosistemi costieri vengono degradati o persi, rilasciano carbonio nell'atmosfera.
Definizione Il Gruppo intergovernativo sul cambiamento climatico (IPCC) definisce il concetto di "carbonio blu" (blue carbon) come «flussi di carbonio, guidati biologicamente, e stoccaggio in sistemi marini che possono essere gestiti»; il concetto di "carbonio blu costiero" (coastal blue carbon) si riferisce alla «vegetazione radicata nelle zone costiere, come le paludi salmastre, le mangrovie e le praterie di fanerogame marine», per il ruolo che possono svolgere nella cattura e sequestro del carbonio. Alcuni usano una definizione più ampia di "carbonio blu", includendo alghe (macroalghe), sedimenti marini di piattaforma e assorbimento di carbonio negli oceani.(a cura di) Canadell, J.G., P.M.S. Monteiro, M.H. Costa, L. Cotrim da Cunha, P.M. Cox, A.V. Eliseev, S. Henson, M. Ishii, S. Jaccard, C. Koven, A. Lohila, P.K. Patra, S. Piao, J. Rogelj, S. Syampungani, S. Zaehle, and K. Zickfeld, 2021: Chapter 5: Global Carbon and other Biogeochemical Cycles and Feedbacks. In Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [(a cura di) Masson-Delmotte, V., P. Zhai, A. Pirani, S.L. Connors, C. Péan, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, M.I. Gomis, M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, J.B.R. Matthews, T.K. Maycock, T. Waterfield, O. Yelekçi, R. Yu, and B. Zhou]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, pp. 673–816, doi: 10.1017/9781009157896.007. La vegetazione marina viene definita anche "foreste blu", distinguendole dalle "foreste verdi" che crescono sulla terra.
Nell'ambito della cattura e sequestro del carbonio, i metodi di gestione del carbonio blu possono essere raggruppati in metodi di rimozione biologica dell'anidride carbonica (CO₂) basati sugli oceani.
C'è un crescente interesse nello sviluppo del potenziale del carbonio blu. Sono in corso ricerche ed esperimenti. In alcuni casi è stato riscontrato che questi tipi di ecosistemi rimuovono molto più carbonio per area rispetto alle foreste terrestri. Tuttavia, l'efficacia a lungo termine del carbonio blu, come soluzione per la rimozione dell'anidride carbonica, rimane contestata.
Serbatoi di carbonio
Oltre il 55% del carbonio biologico catturato a livello globale proviene da organismi marini viventi.
Storicamente, gli oceani, l'atmosfera, i suoli e gli ecosistemi forestali terrestri sono stati i più grandi serbatoi naturali di carbonio. La ricerca sul ruolo degli ecosistemi costieri con vegetazione ha evidenziato la loro potenziale efficacia come pozzi di assorbimento del carbonio. Benché gli habitat vegetali nell'oceano coprano meno dello 0,5% dei fondali marini, sono responsabili di oltre il 50%, e potenzialmente sino al 70%, dello stoccaggio del carbonio nei sedimenti oceanici. Le paludi salmastre, le mangrovie e le praterie di fanerogame marine costituiscono la maggior parte degli habitat vegetali negli oceani, ma rappresentano solo lo 0,05% della biomassa vegetale terrestre. Possono immagazzinare una quantità equivalente di carbonio all'anno e sono serbatoi di carbonio molto efficienti sequestrando il carbonio nei sedimenti sottostanti, nella biomassa sotterranea e nella biomassa morta. Il carbonio blu può essere trattenuto per milioni di anni nei sedimenti vegetali sottostanti derivanti da foglie, steli, rami o radici. Le stime della capacità di seppellimento del carbonio blu a lungo termine sono ancora incerte. Benché gli ecosistemi costieri con vegetazione coprano un'area inferiore e abbiano meno biomassa fuori terra rispetto alle piante terrestri, gli stessi possono avere un impatto sul sequestro del carbonio a lungo termine, specialmente nei serbatoi di sedimentazione. Una delle principali preoccupazioni è che questi importanti ecosistemi marini stiano scomparendo più velocemente di qualsiasi altro ecosistema del pianeta. Le stime attuali suggeriscono una perdita del 2-7% all'anno, che non è solo una perdita di sequestro di carbonio, ma anche una perdita di habitat importante per la gestione del clima, la protezione delle coste e la conservazione della salute.
Ecosistemi del carbonio blu Paludi salmastre
Le paludi salmastre, ecosistemi intertidali dominati da vegetazione erbacea, si trovano dalle coste nell'Artico a quelle subtropicali, mentre ai tropici dominano le mangrovie. Le paludi hanno un'elevata produttività, con gran parte della produzione primaria di biomassa sotterranea; una biomassa che può formare depositi sino a 8 m di profondità. Le paludi costituiscono un prezioso habitat per piante, uccelli e avannotti, proteggono le coste da mareggiate e inondazioni e possono ridurre l'eutrofizzazione nelle acque costiere. Come le mangrovie e le fanerogame marine, anche le paludi salmastre sono importanti serbatoi di carbonio. Le paludi sequestrano il carbonio nella biomassa sotterranea a causa degli alti tassi di sedimentazione organica e della decomposizione anaerobica. Le paludi salmastre coprono approssimativamente da a in tutto il mondo, con un tasso di seppellimento del carbonio stimato di 210 g di carbonio per per anno. Le paludi marine sono state gestite per secoli dagli uomini, per il pascolo, la fienagione, l'agricoltura, lo sviluppo e i porti, le vasche di evaporazione per la produzione di sale, l'acquacoltura, il controllo degli insetti, l'energia mareomotrice e la protezione dalle inondazioni. Le paludi sono anche sensibili all'inquinamento da petrolio, alle sostanze chimiche industriali e, molto spesso, dall'eutrofizzazione. Le specie introdotte, l'innalzamento del livello del mare, le dighe e la diminuzione della sedimentazione sono cambiamenti a lungo termine che influenzano l'habitat palustre e, a loro volta, possono influire sul loro potenziale di sequestro del carbonio.
Mangrovie
Le mangrovie sono alofite legnose che formano foreste intertidali e forniscono importanti servizi ecosistemici come protezione costiera, vivaio di pesci e molluschi costieri, prodotti forestali, attività ricreative, filtrazione dei nutrienti e sequestro del carbonio. Le mangrovie si trovano in 105 paesi, lungo le coste, in acque subtropicali e tropicali, a seconda della temperatura, delle precipitazioni, delle maree, delle onde e del flusso dell'acqua. Le mangrovie crescono all'intersezione tra terra e mare, hanno componenti semiterrestri e marini e includono adattamenti unici tra cui radici aeree, embrioni vivipari e meccanismi di ritenzione dei nutrienti altamente efficienti.
A livello globale, nel 2012 le mangrovie hanno immagazzinato 4,19 ± 0,62 petagrammi (Pg) di carbonio, di cui il 50% in Indonesia, Brasile, Malaysia e Papua Nuova Guinea. 2,96 ± 0,53 Pg di questo stock era contenuto nel suolo e 1,23 ± 0,06 Pg nella biomassa vivente; di questi 1,23 Pg, circa 0,41 ± 0,02 Pg si trovava nel sistema radicale della biomassa sotterranea e circa 0,82 ± 0,04 Pg si trovava nella biomassa vivente fuori terra.
È stato calcolato che nel 2020 le mangrovie occupavano a livello mondiale , di cui circa il 32% in Indonesia. Le foreste di mangrovie sono responsabili per circa il 10% del seppellimento globale di carbonio, con un tasso stimato di seppellimento di 174 g di carbonio per per anno; rappresentano il 3% del sequestro globale del carbonio da parte delle foreste tropicali e il 14% del seppellimento globale del carbonio degli oceani costieri.
Le mangrovie sono soggette a inondazioni, maremoti, cicloni tropicali, fulmini, malattie, parassiti e cambiamenti nella qualità o nella temperatura dell'acqua. Sebbene siano resistenti a molte interferenze naturali, sono altamente suscettibili agli impatti antropici: sviluppo urbano, acquacoltura, estrazione mineraria e sfruttamento eccessivo di crostacei, molluschi, pesci e legname. Le dighe minacciano gli habitat rallentando la quantità di acqua dolce che raggiunge le mangrovie. Poiché le barriere coralline rallentano l'energia delle onde a un livello più tollerabile per le mangrovie, la loro distruzione ha un ruolo importante per la salute dell'habitat delle mangrovie.
Le mangrovie forniscono servizi ecosistemici e un sequestro del carbonio di importanza mondiale e sono quindi un habitat importante da conservare e da riparare ove possibile.
Praterie marine
Le praterie marine (o fanerogame marine) sono un gruppo di circa 60 specie di angiosperme che si sono adattate alla vita acquatica e possono crescere nelle praterie lungo le coste di tutti i continenti, ad eccezione dell'Antartide. Le praterie marine si formano sino a una profondità massima di 50 m, a seconda della qualità dell'acqua e della disponibilità di luce, e possono comprendere sino a 12 specie diverse per prateria. Queste praterie marine sono habitat altamente produttivi che forniscono molti servizi ecosistemici, tra cui la stabilizzazione dei sedimenti, l'habitat e la biodiversità, il miglioramento della qualità dell'acqua e il sequestro di carbonio e dei nutrienti. La superficie documentata delle praterie marine è di , ma l'area effettiva è stimata tra e . Benché le praterie marine rappresentino solo lo 0,1% della superficie del fondo oceanico, rappresentano dal 10 al 18% del seppellimento totale di carbonio nell'oceano. Le praterie marine mondiali immagazzinano sino a 19,9 Pg di carbonio organico. Il carbonio si accumula principalmente nei sedimenti marini, che sono anossici e quindi conservano il carbonio organico su scale temporali anche millenarie. Elevati tassi di accumulo, basso contenuto di ossigeno, bassa conduttività dei sedimenti e tassi di decomposizione microbica più lenti incoraggiano il seppellimento e l'accumulo di carbonio in questi sedimenti costieri. Mentre gli habitat terrestri perdono le loro riserve di carbonio a causa della decomposizione o di incendi o di deforestazione, i serbatoi di carbonio marini possono trattenere il carbonio per periodi di tempo molto più lunghi. I tassi di sequestro del carbonio nelle praterie marine variano a seconda delle specie, delle caratteristiche dei sedimenti e della profondità dei suoli marini, ma in media il tasso di sequestro del carbonio è di circa 138 g di carbonio per per anno. Gli habitat delle praterie marine sono minacciati dall'eutrofizzazione costiera, dall'aumento della temperatura dell'acqua di mare, dall'aumento della sedimentazione e dello sviluppo costiero, dall'innalzamento del livello del mare che può ridurre la luce disponibile per la fotosintesi, dalle specie invasive, dagli agenti patogeni, dalla sovrapesca. Uno studio del 2009 ha documentato che la perdita di vegetazione è aumentata negli ultimi decenni, passando dallo 0,9% annuo prima del 1940 al 7% annuo nel 1990, con circa 1/3 delle perdite globali dalla Seconda guerra mondiale.