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6 maneiras de retirar gás carbônico da atmosfera

Esse artigo foi escrito por James Mulligan, Gretchen Ellison e Kelly Levin e publicado originalmente em Insights.


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.

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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. Uma nova série de estudos do WRI explora as possibilidades e os desafios de usar a remoção de carbono para combater as mudanças climáticas e recomenda um conjunto prioritário de ações de política federal para os EUA. 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.

O WRI estima que o potencial de remoção de carbono apenas das árvores fora das florestas nos Estados Unidos é de mais de meia gigatonelada por ano, equivalente a todas as emissões anuais do setor de agricultura do país. A abordagem de remover CO2 pelas florestas pode ser relativamente barata (geralmente menos de US$ 50 por tonelada métrica) quando comparada a outras, além de 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. Integrar o plantio de 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 excesso de carbono da atmosfera em vez de capturar nas fontes de 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 ainda 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 poderia exigir cerca de 10% de toda a produção de energia atual. 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. No final de 2019, no entanto, o Congresso americano destinou US$ 60 milhões para tecnologias de remoção de carbono, incluindo pelo menos US$ 35 milhões para captura direta de ar, um passo importante em direção ao nível de investimento necessário para aumentar os esforços de desenvolvimento.

O ponto principal é que a captura direta de ar ainda é uma nova tecnologia e, embora mostre um enorme potencial de expansão, esses sistemas são os primeiros do tipo e precisam de apoio público para avançar.

5) 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 de centenas ou milhares de anos. 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.

O intemperismo também pode ser usado como uma maneira de armazenar CO2 injetando em alguns tipos de rochas, onde reage para formar um carbonato sólido. Além disso, algumas aplicações podem substituir os métodos de produção convencionais de produtos como concreto, que é usado em uma escala de vários bilhões de toneladas em todo o mundo.

Os cientistas demonstraram que o intemperismo é possível e várias startups já estão desenvolvendo materiais de construção baseados em mineralização, mas há mais trabalho a ser feito para mapear aplicativos prudentes e econômicos para implantação em escala.

6) Captura através dos oceanos

Vários conceitos de remoção de carbono baseados no oceano foram propostos para alavancar a capacidade do oceano de armazenar CO2. No entanto, quase todos eles estão em estágios iniciais de desenvolvimento e precisam de mais pesquisas e, em alguns casos, testes-piloto para entender se são apropriados para o investimento, considerando os possíveis impactos ecológicos, sociais e de governança.

Cada abordagem visa acelerar os ciclos naturais de carbono no oceano. Poderiam incluir o aproveitamento da fotossíntese em plantas costeiras, algas ou fitoplâncton; adição de certos minerais para aumentar o armazenamento de bicarbonato dissolvido; ou executar uma corrente elétrica na água do mar para ajudar a extrair CO2.

Algumas opções de remoção de carbono baseadas no oceano também podem fornecer co-benefícios. Por exemplo, o cultivo costeiro de carbono azul e algas marinhas poderia remover carbono, além de apoiar a restauração do ecossistema, e adicionar minerais para ajudar o oceano a armazenar carbono também poderia reduzir a acidificação do oceano. No entanto, ainda não se sabe muito sobre os impactos ecológicos mais amplos dessas abordagens e mais pesquisas são necessárias para entender melhor os riscos potenciais antes que essas abordagens sejam buscadas em qualquer escala.

No curto prazo, as algas cultivadas podem ser usadas para produtos como alimentos, combustível e fertilizantes, que podem não resultar na remoção de carbono, mas podem reduzir as emissões em comparação à produção convencional e proporcionar um retorno econômico que apóie o crescimento da indústria.

Dados os possíveis impactos ecológicos, sociais e de governança das abordagens propostas, pesquisas adicionais podem começar a esclarecer incertezas e informar onde e quando os conceitos de remoção de dióxido de carbono baseados no oceano devem ser ampliados.

O futuro da remoção de carbono

A análise do WRI mostrou que a estratégia mais econômica e de menor risco para desenvolver a capacidade de remoção de carbono envolve o desenvolvimento e a implantação de uma variedade de abordagens em conjunto.

Cada abordagem de remoção de carbono oferece promessas e desafios, mas capturar e armazenar CO2 que já está no ar deve fazer parte de nossa estratégia de mudança climática nos Estados Unidos e em todo o mundo para evitar níveis perigosos de aquecimento global.

É hora de começar a investir em todo o portfólio de abordagens de remoção de carbono – as que estão em pesquisa, desenvolvimento, demonstração, implantação em estágio inicial e condições facilitadoras – para que se tornem opções viáveis ​​na escala necessária nas próximas décadas.

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