Você pode estar familiarizado com a captura direta de ar, ou DAC, na qual o dióxido de carbono é removido da atmosfera em um esforço para retardar os efeitos das mudanças climáticas. Agora, um cientista do Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) propôs um esquema para captura direta do oceano. Removendo CO₂ dos oceanos permitirá que eles continuem fazendo seu trabalho de absorver o excesso de CO₂ da atmosfera.
A maioria dos especialistas concorda que o combate às mudanças climáticas exigirá mais do que deter as emissões de gases que aquecem o clima. Devemos também remover o dióxido de carbono e outros gases de efeito estufa que já foram emitidos, na ordem das gigatoneladas de CO₂ removidos todos os anos até 2050, a fim de atingir zero emissões líquidas. Os oceanos contêm significativamente mais CO₂ do que a atmosfera e vêm atuando como um importante sumidouro de carbono para o nosso planeta.

Peter Agbo é um cientista da equipe do Berkeley Lab na Divisão de Ciências Químicas, com uma nomeação secundária na Divisão de Biofísica Molecular e Bioimagem Integrada. Ele recebeu uma doação por meio da Iniciativa Negativa de Carbono do Berkeley Lab, que visa desenvolver tecnologias inovadoras de emissões negativas, por sua proposta de captura oceânica. Seus co-investigadores neste projeto são Steven Singer no Joint BioEnergy Institute e Ruchira Chatterjee, cientista da Divisão de Biofísica Molecular e Bioimagem Integrada do Berkeley Lab.

Q. Você pode explicar como você imagina que sua tecnologia funcione?

O que estou essencialmente tentando fazer é converter CO₂ ao calcário, e uma maneira de fazer isso é usar água do mar. A razão pela qual você pode fazer isso é porque o calcário é composto de magnésio, ou o que é chamado de magnésio e carbonatos de cálcio. Há muito magnésio e cálcio naturalmente residentes na água do mar. Então, se você tem CO₂ grátis flutuando na água do mar, junto com o magnésio e o cálcio, formará naturalmente calcário até certo ponto, mas o processo é muito lento – escalas de tempo geológicas limítrofes.

Acontece que o gargalo na conversão de CO₂ a esses carbonatos de magnésio e cálcio na água do mar é um processo que é naturalmente catalisado por uma enzima chamada anidrase carbônica. Não é importante saber o nome da enzima; é apenas importante saber que quando você adiciona anidrase carbônica a esta mistura de água do mar, você pode basicamente acelerar a conversão de CO₂ a estes calcários em condições adequadas.

E então a ideia é ampliar isso — desenhando CO₂ da atmosfera para o oceano e, finalmente, para algum produto calcário que você poderia sequestrar.

Q. Fascinante. Então você quer transformar dióxido de carbono em rocha usando um processo que ocorre naturalmente na água do mar, mas acelerando-o. Isso soa quase como ficção científica. Quais são os desafios para fazer isso funcionar?

Para absorver CO₂ do ar rápido o suficiente para que a tecnologia funcione, você tem que resolver o problema de como fornecer o suficiente dessa enzima para que você possa implantar esse processo em uma escala significativa. Se simplesmente tentássemos fornecer a enzima como um produto puro, não seria possível fazê-lo de maneira economicamente viável. Então, a pergunta que estou tentando responder aqui é:como você faria isso? Você também precisa encontrar maneiras de estabilizar o pH e misturar ar suficiente para aumentar e manter seu CO₂ concentração em água.

A solução que me ocorreu foi, tudo bem, dado que sabemos que a anidrase carbônica é uma proteína, e as proteínas são sintetizadas naturalmente por sistemas bioquímicos, como as bactérias, que podemos manipular, então poderíamos pegar as bactérias e depois projetá-las para fazer carbônico anidrase para nós. E você pode continuar cultivando essas bactérias desde que as alimente. Um problema, porém, é que agora você transferiu a carga de custos para o fornecimento de alimentos suficientes para produzir bactérias suficientes para produzir enzimas suficientes.

Uma maneira de contornar esse problema seria usar bactérias que podem crescer usando energia e nutrientes que estão prontamente disponíveis no ambiente natural. Então isso apontou para bactérias fotossintéticas. Eles podem usar a luz solar como fonte de energia e também podem usar CO₂ como sua fonte de carbono para se alimentar. E certas bactérias fotossintéticas também podem usar os minerais que ocorrem naturalmente na água do mar essencialmente como vitaminas.

Q. Interessante. Portanto, o caminho para capturar o excesso de CO₂ está em ser capaz de projetar um micróbio?

Potencialmente um caminho, sim. O que tenho trabalhado neste projeto é desenvolver uma bactéria geneticamente modificada que seja fotossintética e projetada para produzir muita anidrase de carbono em sua superfície. Então, se você colocá-lo na água do mar, onde você tem muito magnésio e cálcio, e também CO₂ presente, você veria uma rápida formação de calcário. Essa é a ideia básica.

É um projeto pequeno por enquanto, então decidi me concentrar em obter o organismo projetado. No momento, estou simplesmente tentando desenvolver o sistema de catalisador primário, que são as bactérias modificadas por enzimas para conduzir a mineralização. As outras partes não triviais desta abordagem - como projetar adequadamente o reator para estabilizar o CO₂ concentrações e pH necessários para que este esquema funcione - são desafios futuros. Mas tenho usado simulações para informar minhas abordagens para esses problemas.

É um projeto divertido porque em qualquer dia meus co-PIs e eu poderíamos estar fazendo eletroquímica física ou manipulação de genes no laboratório.

Q. Como isso ficaria depois de ampliado? E quanto carbono seria capaz de sequestrar?

O que eu imaginei é que a bactéria seria cultivada em um biorreator em escala de planta. Você basicamente flui a água do mar para este biorreator enquanto mistura ativamente o ar e processa a água do mar, convertendo-a em calcário. Idealmente, você provavelmente tem algum tipo de processo de centrifugação a jusante para extrair os sólidos, que talvez possa ser impulsionado pelo próprio fluxo de água, o que ajuda a retirar os carbonatos de calcário antes de ejetar a água do mar esgotada. Uma alternativa que poderia resolver as restrições de pH da mineralização seria implementá-lo como um processo reversível, onde você também usa a enzima para reconverter o carbono capturado na água do mar de volta a um CO2 (o comportamento da anidrase carbônica é reversível).

O que eu calculei para este sistema, assumindo que a proteína anidrase carbônica se comporta na superfície bacteriana, mais ou menos, da mesma forma que em solução livre, sugeriria que você precisaria de uma planta que tivesse apenas cerca de 1 milhão de volume de litro, que na verdade é muito pequeno. Um desses pode levar você a aproximadamente 1 megaton de CO₂ capturados por ano. No entanto, muitas suposições são incorporadas a esse tipo de estimativa, e é provável que mude à medida que o trabalho avança.

A construção de 1.000 instalações desse tipo em todo o mundo, que é um número pequeno em comparação com as 14.000 instalações de tratamento de água apenas nos Estados Unidos, permitiria a captura anual em escala de gigatoneladas de CO atmosférico₂ . + Explorar mais

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