Em um relatório sobre a viabilidade de remover dióxido de carbono da atmosfera, os físicos dizem que essas tecnologias “não são uma bala mágica, mas também não é um não”.
As atividades humanas continuam a bombear bilhões de toneladas de dióxido de carbono na atmosfera a cada ano, aumentando as temperaturas globais e impulsionando eventos climáticos extremos. À medida que os países lidam com os impactos climáticos e as maneiras de reduzir significativamente as emissões de carbono, houve vários esforços para promover as tecnologias de remoção de dióxido de carbono (CDR) que removem diretamente o dióxido de carbono do ar e o isolam por longos períodos de tempo.
Ao contrário das tecnologias de captura e armazenamento de carbono, projetadas para remover o dióxido de carbono em fontes de ponto, como plantas de combustível fóssil, o CDR visa remover as moléculas de dióxido de carbono que já estão circulando na atmosfera.
Um novo relatório pela Sociedade Física Americana e liderada por um físico do MIT, fornece uma visão geral das principais abordagens experimentais de CDR e determina seus limites físicos fundamentais. O relatório se concentra nos métodos que têm o maior potencial para remover o dióxido de carbono, na escala de gigatons por ano, que é a magnitude necessária para ter um impacto estabilizador do clima.
O novo relatório foi encomendado pelo Painel de Assuntos Públicos da American Bodily Society e apareceu na semana passada no Journal Prx. O relatório foi presidido pelo professor de física do MIT Washington Taylor, com quem falou MIT Information sobre as limitações físicas da CDR e por que vale a pena buscar em conjunto os esforços globais para reduzir as emissões de carbono.
Q: O que o motivou a olhar para os sistemas de remoção de dióxido de carbono de uma perspectiva científica física?
UM: A principal coisa que impulsiona a mudança climática é o fato de estarmos tomando carbono que está preso no chão há 100 milhões de anos e colocando -o na atmosfera, e isso está causando aquecimento. Nos últimos anos, houve muito interesse tanto pelo governo quanto pelas entidades privadas em encontrar tecnologias para remover diretamente o CO2 do ar.
Como gerenciar o carbono atmosférico é o Pergunta crítica ao lidar com o nosso impacto no clima da Terra. Portanto, é muito importante entendermos se podemos afetar os níveis de carbono não apenas alterando nosso perfil de emissões, mas também tirando diretamente o carbono da atmosfera. A física tem muito a dizer sobre isso, porque as possibilidades são fortemente restringidas pela termodinâmica, questões de massa e coisas assim.
Q: Quais métodos de remoção de dióxido de carbono você avaliou?
UM: Eles estão todos em um estágio inicial. É uma espécie de oeste selvagem por aí em termos das diferentes maneiras pelas quais as empresas estão propondo remover o carbono da atmosfera. Neste relatório, dividimos os processos de CDR em duas courses: cíclico e uma vez.
Think about que estamos em um barco que tem um buraco no casco e está rapidamente pegando água. Obviamente, queremos conectar o buraco o mais rápido possível. Mas mesmo quando fixamos o buraco, precisamos tirar a água para que não estejamos o risco de afundar ou ser inundados. E isso é particularmente urgente se não corrigirmos completamente o orifício, por isso ainda temos um vazamento lento. Agora, think about que temos algumas opções de como tirar a água para não afundar.
O primeiro é uma esponja que podemos usar para absorver água, que podemos espremer e reutilizar. Esse é um processo cíclico no sentido de que temos algum materials que estamos usando repetidamente. Existem processos cdr cyclicos como “captura direta de ar” química (DAC), que age basicamente como uma esponja. Você configura um grande sistema com ventiladores que explodem em algum materials que captura o dióxido de carbono. Quando o materials é saturado, você fecha o sistema e usa energia para espremer essencialmente o carbono e armazená -lo em um repositório profundo. Então você pode reutilizar o materials, em um processo cíclico.
A segunda classe de abordagens é o que chamamos de “uma vez”. Na analogia do barco, seria como se você tentasse consertar o vazamento usando caixas de toalhas de papel. Você os deixa saturar e depois jogá -los ao mar e usa cada rolo uma vez.
Existem abordagens de CDR antes, como intemperismo de rocha aprimorado, projetado para acelerar um processo pure, pelo qual certas rochas, quando expostas ao ar, absorverão o carbono da atmosfera. Em todo o mundo, estima -se que este intemperismo de rocha pure remova cerca de 1 gigaton de carbono a cada ano. “Equipes de rocha” é uma abordagem de CDR, onde você desenterra muito dessa rocha, tritura -a muito pequena, com menos do que a largura de um cabelo humano, para que o processo aconteça muito mais rápido. A idéia é que você desenterra algo, espalhe -o e absorve o CO2 de uma só vez.
A principal diferença entre esses dois processos é que o processo cíclico está sujeito à segunda lei da termodinâmica e há uma restrição de energia. Você pode definir um limite actual da física, dizendo que qualquer processo cíclico levará uma certa quantidade de energia, e isso não pode ser evitado. Por exemplo, descobrimos que para plantas cíclicas de captura direta ao ar (DAC), com base nos segundos limites da lei, a quantidade mínima absoluta de energia necessária para capturar um gigaton de carbono é comparável ao consumo anual de energia elétrica anual do Estado da Virgínia. Os sistemas atualmente em desenvolvimento usam pelo menos três a ten vezes tanta energia por tonelada (e capturam dezenas de milhares, não bilhões, de toneladas). Tais sistemas também precisam mover muito ar; O ar que precisaria passar por um sistema DAC para capturar um gigaton de CO2 é comparável à quantidade de ar que passa por todos os sistemas de resfriamento de ar no planeta.
Por outro lado, se você tiver um processo único, poderá, em alguns aspectos, evitar a restrição de energia, mas agora tem uma restrição de materiais devido às leis centrais da química. Pois processos de uma vez como o intemperismo de rocha aprimorados, isso significa que, se você deseja capturar um gigaton de CO2, de maneira grosseira, precisará de um bilhão de toneladas de rocha.
Portanto, para capturar gigatons de carbono através de métodos projetados requer quantidades tremendas de materials físico, movimento do ar e energia. Por outro lado, tudo o que estamos fazendo para colocar esse CO2 na atmosfera também é extenso, portanto, as reduções de emissões em larga escala enfrentam desafios comparáveis.
Q: O que o relatório conclui, em termos de se e como remover o dióxido de carbono da atmosfera?
UM: Nosso preconceito inicial foi que o CDR apenas aceitará tanta energia, e não há como contornar isso por causa da segunda lei da termodinâmica, independentemente do método.
Mas, como discutimos, existe essa nuance sobre sistemas cíclicos versus uma vez. E há dois pontos de vista que acabamos enfiando uma agulha entre. Uma é a visão de que o CDR é uma bala de prata, e nós apenas faremos CDR e não nos preocuparemos com as emissões – apenas sugamos tudo da atmosfera. E esse não é o caso. Será muito caro e levará muita energia e materiais para fazer CDR em larga escala. Mas há outra visão, onde as pessoas dizem, nem sequer pensam em CDR. Mesmo pensar em CDR comprometerá nossos esforços para obter reduções de emissões. O relatório cai em algum lugar no meio, dizendo que o CDR não é uma bala mágica, mas também não é um não.
Se levamos a sério o gerenciamento das mudanças climáticas, provavelmente desejaremos CDR substancial, além de reduções agressivas de emissões. O relatório conclui que a pesquisa e o desenvolvimento dos métodos de CDR devem ser seletivos e prudentes, apesar dos requisitos esperados de custo e energia e materiais.
Em um nível político, a principal mensagem é que precisamos de uma estrutura econômica e política que incentiva as reduções de emissões e o CDR em uma estrutura comum; Isso naturalmente permitiria o mercado otimizar as soluções climáticas. Como em muitos casos, é muito mais fácil e barato cortar as emissões do que provavelmente será remover o carbono atmosférico, entender claramente os desafios do CDR deve ajudar a motivar reduções rápidas de emissões.
Para mim, estou otimista no sentido de que cientificamente entendemos o que será necessário para reduzir as emissões e usar o CDR para reduzir os níveis de CO2 para um nível ligeiramente mais baixo. Agora, é realmente um problema social e econômico. Eu acho que a humanidade tem o potencial de resolver esses problemas. Espero que possamos encontrar um terreno comum para que possamos tomar ações como uma sociedade que beneficie a humanidade e os ecossistemas mais amplos no planeta, antes de acabarmos tendo problemas maiores do que já temos.
