Uma 'árvore mecânica' é cerca de 1,000 vezes mais rápida na remoção de dióxido de carbono do ar do que uma árvore natural. A primeira é começar a operar no Arizona em 2022. Ilustração via Arizona State University
Dois séculos de queima de combustíveis fósseis colocaram na atmosfera mais dióxido de carbono, um poderoso gás de efeito estufa, do que a natureza pode remover. À medida que esse CO2 se acumula, retém o excesso de calor perto da superfície da Terra, causando o aquecimento global. Há tanto CO2 na atmosfera agora que a maioria dos cenários mostra acabar com as emissões por si só não será suficiente para estabilizar o clima – a humanidade também terá que remover o CO2 do ar.
O Departamento de Energia dos EUA tem um novo meta para aumentar Captura direta de ar, uma tecnologia que utiliza reações químicas para capturar CO2 do ar. Embora o financiamento federal para captura de carbono muitas vezes atraia críticas porque algumas pessoas o veem como uma desculpa para o uso de combustível fóssil continuar, a remoção de carbono de alguma forma provavelmente ainda ser necessário, mostram os relatórios do IPCC. A tecnologia para remover o carbono mecanicamente está em desenvolvimento e operando em uma escala muito pequena, em parte porque os métodos atuais são proibitivamente caros e consomem muita energia. Mas novas técnicas estão sendo testados este ano, o que pode ajudar a reduzir a demanda e o custo de energia.
Perguntamos ao professor da Universidade Estadual do Arizona Klaus Lackner, pioneira em captura direta de ar e armazenamento de carbono, sobre o estado da tecnologia e para onde ela está indo.
O que é remoção direta de carbono e por que é considerada necessária?
Quando me interessei pela gestão do carbono no início dos anos 1990, o que me motivou foi a observação de que o carbono se acumula no meio ambiente. É preciso natureza milhares de anos para remover esse CO2, e estamos em um trajetória em direção a muito mais CO2 concentrações, muito além de qualquer coisa que os humanos tenham experimentado.
A humanidade não pode se dar ao luxo de ter quantidades crescentes de excesso de carbono flutuando no meio ambiente, então temos que tirá-lo de volta.
Nem todas as emissões são de grandes fontes, como usinas ou fábricas, onde podemos capturar CO2 à medida que sai. Portanto, precisamos lidar com a outra metade das emissões – de carros, aviões, tomar banho quente enquanto seu forno a gás está emitindo CO2. Isso significa extrair CO2 do ar.
Como o CO2 se mistura rapidamente no ar, não importa onde o CO2 é removido no mundo – a remoção tem o mesmo impacto. Assim, podemos colocar a tecnologia de captura direta de ar exatamente onde planejamos usar ou armazenar o CO2.
O método de armazenamento também é importante. Armazenar CO2 por apenas 60 ou 100 anos não é suficiente. Se daqui a 100 anos todo esse carbono estiver de volta ao meio ambiente, tudo o que fizemos foi cuidar de nós mesmos, e nossos netos terão que descobrir novamente. Enquanto isso, o consumo mundial de energia está crescendo em cerca de 2% ao ano.
Uma das reclamações sobre a captação direta de ar, além do custo, é que consome muita energia. Esse consumo de energia pode ser reduzido?
Dois grandes usos de energia na captura direta de ar são os ventiladores para atrair o ar e, em seguida, o aquecimento para extrair o CO2. Existem maneiras de reduzir a demanda de energia para ambos.
Por exemplo, tropeçamos em um material que atrai CO2 quando está seco e o libera quando molhado. Percebemos que poderíamos expor esse material ao vento e ele carregaria CO2. Então poderíamos molhá-lo e seria liberar o CO2 de uma forma que requer muito menos energia do que outros sistemas. A adição de calor gerado a partir de energia renovável aumenta ainda mais a pressão de CO2, então temos um gás CO2 misturado com vapor de água do qual podemos coletar CO2 puro.
Podemos economizar ainda mais energia se a captura for passiva – não é necessário ter ventiladores soprando o ar ao redor; o ar se move sozinho.
Meu laboratório está criando um método para fazer isso, chamado árvores mecânicas. São colunas verticais altas de discos revestidos com uma resina química, com cerca de 5 metro de diâmetro, com os discos separados por cerca de 2 centímetros, como uma pilha de discos. À medida que o ar sopra, as superfícies dos discos absorvem CO2. Após cerca de 20 minutos, os discos estão cheios e afundam em um barril abaixo. Enviamos água e vapor para liberar o CO2 em um ambiente fechado, e agora temos uma mistura de baixa pressão de vapor d'água e CO2. Podemos recuperar a maior parte do calor que foi usado para aquecer a caixa, então a quantidade de energia necessária para o aquecimento é bem pequena.
Ao usar a umidade, podemos evitar cerca de metade do consumo de energia e usar energia renovável para o resto. Isso requer água e ar seco, então não será ideal em todos os lugares, mas também existem outros métodos.
O CO2 pode ser armazenado com segurança a longo prazo, e esse tipo de armazenamento é suficiente?
Comecei a trabalhar no conceito de sequestro mineral na década de 1990, liderando um grupo em Los Alamos. O mundo pode realmente eliminar o CO2 permanentemente, aproveitando o fato de que é um ácido e certas rochas são básicas. Quando o CO2 reage com minerais ricos em cálcio, forma carbonatos sólidos. Por mineralizando o CO2 assim, nós pode armazenar uma quantidade quase ilimitada de carbono permanentemente.
Por exemplo, há muito basalto – rocha vulcânica – em Islândia que reage com CO2 e o transforma em carbonatos sólidos em poucos meses. A Islândia poderia vender certificados de sequestro de carbono para o resto do mundo porque libera CO2 para o resto do mundo.
Há também enormes reservatórios subterrâneos de produção de petróleo na Bacia do Permiano, no Texas. Existem grandes aquíferos salinos. No Mar do Norte, um quilômetro abaixo do fundo do oceano, a empresa de energia Equinor vem capturando CO2 de uma planta de processamento de gás e armazenando um milhão de toneladas de CO2 por ano desde 1996, evitando a Noruega imposto sobre emissões de CO2. A quantidade de armazenamento subterrâneo onde podemos fazer o sequestro mineral é muito maior do que precisaremos para o CO2. A questão é quanto pode ser convertido em reserva comprovada
.Também podemos usar a captura direta de ar para fechar o ciclo de carbono – o que significa que o CO2 é reutilizado, capturado e reutilizado novamente para evitar produzir mais. Neste momento, as pessoas usam carbono de combustíveis fósseis para extrair energia. Você pode converter CO2 em combustíveis sintéticos – gasolina, diesel ou querosene – que não contêm carbono misturando o CO2 com hidrogênio verde criado com energia renovável. Esse combustível pode ser facilmente transportado por dutos existentes e armazenado por anos, para que você possa produzir calor e eletricidade em Boston em uma noite de inverno usando a energia que foi coletada como luz do sol no oeste do Texas no verão passado. Um tanque cheio de “synfuel” não custa muito e é mais econômico do que uma bateria.
O Departamento de Energia estabeleceu uma nova meta para reduzir os custos de remoção de dióxido de carbono para US$ 100 por tonelada e ampliá-lo rapidamente em uma década. O que tem que acontecer para que isso se torne realidade?
O DOE está me assustando porque eles fazem parecer que a tecnologia já está pronta. Depois de negligenciar a tecnologia por 30 anos, não podemos apenas dizer que existem empresas que sabem como fazê-lo e tudo o que temos a fazer é empurrá-lo. Temos que assumir que esta é uma tecnologia nascente.
A Climeworks é a maior empresa de captura direta comercialmente e vende CO2 a cerca de $ 500 a $ 1,000 por tonelada. Isso é muito caro. Por outro lado, a US$ 50 por tonelada, o mundo poderia fazê-lo. Acho que podemos chegar lá.
Os EUA consomem cerca de 7 milhões de toneladas de CO2 por ano em comerciante CO2 – pense em refrigerantes, extintores de incêndio, silos de grãos, use-o para controlar o pó de grãos, que é um risco de explosão. O preço médio é de US$ 60 a US$ 150. Então, abaixo de US $ 100, você tem um mercado.
O que você realmente precisa é de uma estrutura regulatória que diga que exigimos que o CO2 seja descartado, e então o mercado passará da captura de quilotons de CO2 hoje para a captura de gigatons de CO2.
Onde você vê essa tecnologia indo em 10 anos?
Eu vejo um mundo que abandona os combustíveis fósseis, provavelmente gradualmente, mas tem um mandato para capturar e armazenar todo o CO2 a longo prazo.
Nossa recomendação é que quando o carbono sai do solo, deve ser combinado com uma remoção igual. Se você produz 1 tonelada de carbono associada a carvão, petróleo ou gás, precisa guardar 1 tonelada. Não precisa ser a mesma tonelada, mas tem que haver um certificado de sequestro que garante que foi guardado e que deve durar mais de 100 anos. Se todo o carbono for certificado desde o momento em que sai do solo, é mais difícil burlar o sistema.
Uma grande incógnita é o quanto a indústria e a sociedade vão se esforçar para se tornarem neutras em carbono. É encorajador ver empresas como Microsoft e Stripe comprando créditos de carbono e certificados para remover CO2 e dispostos a pagar preços bastante elevados.
A nova tecnologia pode levar uma década ou duas para penetrar, mas se a força econômica estiver lá, as coisas podem ir rápido. O primeiro jato comercial estava disponível em 1951. Em 1965, eles eram onipresentes.
Sobre o autor
Klaus Lackner, Professor de Engenharia e Diretor do Centro de Emissões de Carbono Negativas, Arizona State University
Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.
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