Desde a Revolução Industrial, nossa espécie já emitiu mais de 2 mil giga toneladas de dióxido de carbono na atmosfera [uma giga tonelada é um bilhão de toneladas métricas]. Esse manto espesso de gases de efeito estufa é a causa do aquecimento global que vivemos hoje. Se nada mudar, impactos climáticos como incêndios florestais, ondas de calor sufocantes e o aumento do nível do mar continuarão a se intensificar.
Indispensável para combater a mudança climática é reduzir drasticamente as emissões – por exemplo, aumentando a energia renovável, a eficiência energética, interrompendo o desmatamento e restringindo super poluentes como os hidrofluorcarbonos (HFCs). A mais recente ciência climática nos diz, no entanto, que esses esforços por si só não são suficientes para evitar mudanças climáticas perigosas. Para manter a temperatura global subindo até 1,5 a 2 graus Celsius, o limite que os cientistas dizem ser necessário para evitar os piores impactos climáticos, precisaremos não apenas reduzir as emissões, mas também remover e armazenar carbono da atmosfera. Na verdade, a maioria dos cenários climáticos mostra que precisamos remover bilhões de toneladas métricas de dióxido de carbono por ano até meados do século, ao mesmo tempo em que aumentamos as reduções de emissões.
A remoção de carbono pode ser realizada de várias formas, desde novas tecnologias até práticas de manejo da terra. A grande questão é se essas abordagens podem fornecer a remoção de carbono na escala necessária nas próximas décadas.
Nota: Este é um cenário conceitual consistente com uma chance de pelo menos 66% de limitar o aquecimento global a menos de 2°C. Algumas emissões brutas residuais de gases de efeito estufa (CO2 e não-CO2) permanecerão no final do século, mesmo com uma ação climática ambiciosa, porque são muito difíceis ou dispendiosas para serem removidas completamente. Uma vez que as emissões negativas excedam aquelas que permanecem, as emissões líquidas zero são atingidas. Reduções de emissões mais rápidas e/ou mais profundas poderiam moderar o papel da remoção de carbono; reduções de emissões mais lentas e/ou mais fracas aumentariam a necessidade de remoção de carbono.
Cada abordagem enfrenta seus próprios desafios e limitações. A nova série de estudos do WRI explora as possibilidades e os desafios de usar a remoção de carbono para combater as mudanças climáticas. Aqui estão seis opções:
1) Florestas
A fotossíntese remove dióxido de carbono naturalmente – e as árvores são especialmente boas para armazenar o carbono removido da atmosfera pela fotossíntese. Expandir, manejar e restaurar florestas existentes para incentivar mais absorção de carbono podem alavancar o poder da fotossíntese para converter o dióxido de carbono do ar em carbono armazenado em madeira e solos. Os cientistas dizem que o potencial de remoção de carbono para essas medidas nos Estados Unidos é de centenas de milhões de toneladas por ano. Por exemplo, cada acre de terra restaurada para a floresta temperada pode sequestrar cerca de 3 toneladas métricas de CO2 por ano. Essas abordagens podem ser relativamente baratas (geralmente menos de US$ 50 por tonelada métrica) e produzir água e ar mais limpos ao mesmo tempo.
Um grande desafio é garantir que a expansão da floresta em uma área não aconteça às custas de florestas em outros locais. Por exemplo, o reflorestamento das terras agrícolas reduziria a oferta de alimentos. Isso pode exigir a conversão de outras florestas em terras agrícolas, a menos que melhorias na produtividade agrícola possam preencher essa lacuna. Da mesma forma, não colher madeira de uma floresta pode resultar em exploração excessiva em outra. Essas dinâmicas fazem a restauração e o manejo de florestas existentes e o reflorestamento de terras fora das terras agrícolas, especialmente importante.
2) Fazendas
Os solos naturalmente armazenam carbono, mas os solos agrícolas estão com um grande déficit nesse aspecto devido ao uso intensivo. Como a terra agrícola é extensa – mais de 900 milhões de acres apenas nos Estados Unidos –, mesmo pequenos aumentos no carbono do solo por acre, se puderem ser feitos, podem ser impactantes. Aumentar a presença de carbono no solo também é bom para agricultores e pecuaristas, pois contribui para a saúde do solo e para a produtividade das culturas. Plantar mais árvores nas fazendas também pode ajudar a remover o carbono, além de oferecer outros benefícios, como sombra e forragem para o gado.
Existem muitas maneiras de aumentar o carbono nos solos. O plantio de culturas de cobertura quando os campos estão vazios pode estender a fotossíntese ao longo do ano, sequestrando cerca de meia tonelada de CO2 por acre por ano. O uso de adubo pode melhorar os rendimentos, enquanto se armazena o conteúdo de carbono do adubo no solo. Os cientistas também estão trabalhando para criar culturas com raízes mais profundas, tornando-as mais resistentes à seca, enquanto depositam mais carbono no solo.
Manejar solo para carbono em larga escala, no entanto, é uma proposta complicada. Os sistemas naturais são inerentemente variáveis, e isso torna um verdadeiro desafio prever, medir e monitorar os benefícios do carbono de longo prazo de qualquer prática em um determinado acre. A eficácia de algumas práticas também está sujeita a um contínuo debate científico. Além disso, mudanças nas condições ou práticas de gestão de ano para ano poderiam apagar os ganhos anteriores. E porque muitas terras agrícolas seriam necessárias para remover uma quantidade significativa de carbono, os governos e outros atores precisariam criar as condições adequadas para que os proprietários de terras armazenassem mais carbono.
3) Bioenergia com captura e armazenamento de Carbono
O BECCS (sigla em inglês) é outra forma de usar a fotossíntese para combater as mudanças climáticas, mas o processo é mais complicado do que plantar árvores ou gerenciar solos – e nem sempre funciona para o clima. BECCS é o processo de utilização de biomassa para energia nos setores industrial, de energia ou de transporte; capturar o carbono incorporado antes de ser lançado de volta à atmosfera; e depois armazená-lo no subsolo ou em produtos de vida longa, como concreto. Se o BECCS faz com que mais biomassa cresça em relação ao quanto cresceria de outra forma, ou mais carbono seja armazenado onde seria de outra forma liberado de volta para a atmosfera, ele pode fornecer uma remoção líquida de carbono.
Mas nem sempre é fácil determinar se essas condições foram cumpridas. Além disso, se o BECCS depende de culturas de bioenergia, pode deslocar a produção de alimentos ou ecossistemas naturais, eliminando os benefícios climáticos aparentes e exacerbando a insegurança alimentar e a perda de ecossistemas.
Algumas formas de BECCS converteriam resíduos como resíduos agrícolas ou lixo em combustível. Essas matérias-primas podem ser essenciais para o futuro do BECCS, uma vez que não exigiriam o uso dedicado da terra. Mesmo assim, a conta tem que estar certa - e há muitas maneiras de errar – ou o BECCS pode não fornecer os benefícios climáticos esperados.
4) Captura direta do ar
A captura direta do carbono presente no ar é o processo de depurar quimicamente o dióxido de carbono diretamente do ar ambiente e, em seguida, armazená-lo no subsolo ou em produtos de vida longa. Essa nova tecnologia não é diferente da tecnologia de captura e armazenamento de carbono para várias fontes de emissões, como usinas de energia e instalações industriais. A diferença é que a captura direta de ar remove o carbono da atmosfera em vez de reduzir as emissões. É relativamente simples medir e explicar os benefícios climáticos da captura direta de ar e sua escala potencial de implantação é enorme. Mas a tecnologia ainda é cara e consome muita energia. Muitas vezes é difícil definir os custos de novas tecnologias, mas um estudo recente estima que custaria entre US$ 94 e US$ 232 por tonelada métrica. As estimativas anteriores foram maiores.
A captura direta de ar também requer insumos substanciais de calor e energia – a lavagem de 1 giga tonelada de dióxido de carbono do ar exigiria cerca de 7% de toda a produção projetada de energia dos EUA em 2050. A tecnologia também precisaria ser alimentada por fontes de energia de baixo ou zero carbono para resultar na remoção líquida de carbono.
Investir em desenvolvimento tecnológico e experiência de implantação, juntamente com o progresso contínuo na implantação de energia limpa e barata, pode fazer avançar as perspectivas de captura direta de ar em larga escala. Várias empresas já desenvolveram sistemas de trabalho direto de captura de ar, apesar da quase ausência de incentivos públicos em pesquisa e desenvolvimento com a tecnologia. O resultado é que a captura direta de ar ainda é uma tecnologia nova, e esses sistemas são apenas os primeiros do tipo.
5) Captura na água do mar
A captura do carbono presente na água do mar é semelhante à captura direta do ar, exceto pelo fato de que o CO2 é extraído da água. Ao reduzir a concentração de CO2 no oceano, a água extrai mais carbono do ar para recuperar o equilíbrio. A água marítima é uma solução mais concentrada de CO2 do que o ar ambiente, o que significa que menos trabalho é necessário para separá-la do que na captura direta de ar. Mas a água do mar também é consideravelmente mais pesada que o ar, o que significa mais trabalho para movê-la pelo sistema. A captura de água do mar também terá que lidar com as complexidades adicionais da implantação de tecnologia em ambientes marítimos adversos.
A Marinha dos EUA já desenvolveu um protótipo de dispositivo de captura de água do mar. Como o CO2 pode ser convertido em combustível pela adição de energia (e alguns navios da Marinha tendem a ter a bordo reatores nucleares), tal tecnologia poderia permitir que as embarcações criassem seu próprio combustível e evitassem parar para reabastecer. É claro que, se o carbono capturado for convertido em combustível e queimado, ele simplesmente retornará à atmosfera, mas as futuras aplicações desse tipo de tecnologia poderão fornecer armazenamento de longo prazo para o carbono capturado.
6) Reforço do intemperismo
Alguns minerais reagem naturalmente com CO2, transformando carbono de um gás em sólido. O processo é comumente chamado de "intemperismo" e normalmente ocorre muito lentamente – em uma escala de tempo geológica. Mas os cientistas estão descobrindo como acelerar o processo, especialmente aumentando a exposição desses minerais ao CO2 no ar ou no oceano. Isso poderia significar bombear água de fonte alcalina do subsolo para a superfície onde os minerais podem reagir com o ar; mover o ar através de grandes depósitos de resíduos de mineração – pedras que sobraram das operações de mineração – que contêm a composição mineral correta; esmagar ou desenvolver enzimas que retenham depósitos minerais para aumentar sua área de superfície; e encontrar maneiras de resistir a certos subprodutos industriais, como cinzas volantes, poeira de fornos ou entulho de ferro e aço. Os cientistas demonstraram que reforçar e acelerar o processo de intemperismo é possível, mas há mais trabalho a ser feito para mapear aplicações rentáveis e cautelosas dessa abordagem.
O futuro da remoção de carbono
Não sabemos hoje quais dessas estratégias podem garantir a remoção de carbono em grande escala no futuro e que, em última análise, pode ser menos útil. Cada abordagem oferece promessas e desafios. Mas o que sabemos é que, se quisermos evitar níveis perigosos de aquecimento global, capturar e armazenar carbono já no ar deve fazer parte da estratégia climática em todo o mundo. É hora de começar a investir nas opções de métodos de remoção de carbono – em pesquisa, desenvolvimento, demonstração, implantação em estágio inicial e condições de capacitação – para que elas se tornem opções viáveis na escala que precisamos nas próximas décadas.
Por: James Mulligan, Gretchen Ellison e Kelly Levin. Fonte: World Resources Institute.
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