Como os combustíveis fósseis são formados, por que eles liberam dióxido de carbono e quanta energia do mundo eles fornecem? E quais são as fontes de energia renovável que podem substituir os combustíveis fósseis?
Os combustíveis fósseis foram formados ao longo de milhões de anos a partir de restos de plantas e animais presos em sedimentos e depois transformados por calor e pressão.

A maior parte do carvão foi formada no Período Carbonífero (360-300 milhões de anos atrás), uma era de anfíbios e vastas florestas pantanosas. A fossilização de árvores moveu enormes quantidades de carbono do ar para o subsolo, levando a um declínio nos níveis de dióxido de carbono atmosférico (CO₂) – o suficiente para trazer a Terra perto de um estado completamente congelado.

Essa mudança no clima, combinada com a evolução de fungos que podiam digerir madeira morta e liberar seu carbono de volta ao ar, encerrou o período de formação do carvão.

Petróleo e gás natural (metano, CH₄) foram formados de forma semelhante, não de árvores, mas de plâncton oceânico, e por um período mais longo. O campo petrolífero de Maui, na Nova Zelândia, é relativamente jovem, datando do Eoceno, cerca de 50 milhões de anos atrás.

Luz do sol enterrado

Quando os combustíveis fósseis são queimados, seu carbono reage com o oxigênio para formar dióxido de carbono. A energia originalmente fornecida pelo Sol, armazenada em ligações químicas por milhões de anos, é liberada e o carbono retorna ao ar. Um exemplo simples é a queima de gás natural:uma molécula de metano e duas de oxigênio se combinam para produzir dióxido de carbono e água:

CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O

A queima de um quilograma de gás natural libera 15 kWh de energia na forma de radiação infravermelha (calor radiante). Esta é uma quantidade considerável.

Para parar de piorar continuamente as mudanças climáticas, precisamos parar de queimar combustíveis fósseis para obter energia. Essa é uma tarefa difícil, porque os combustíveis fósseis fornecem 84% de toda a energia usada pela civilização humana. (A Nova Zelândia é menos dependente de combustíveis fósseis, com 65 por cento.)

Existem muitas fontes possíveis de energia renovável ou de baixo carbono:nuclear, hidrelétrica, eólica, solar, geotérmica, biomassa (queima de usinas para energia) e biocombustível (produção de combustíveis líquidos ou gasosos a partir de plantas). Um punhado de usinas de energia maremotriz está em operação e experimentos estão em andamento com a geração de correntes oceânicas e oceânicas.

Mas, entre estes, os únicos dois com capacidade de escalar para a quantidade impressionante de energia que usamos são a eólica e a solar. Apesar do crescimento impressionante (duplicando em menos de cinco anos), a energia eólica fornece apenas 2,2% de toda a energia e a solar 1,1%.

A transição das energias renováveis

Uma graça salvadora, que sugere que uma transformação completa em energia renovável pode ser possível, é que grande parte da energia dos combustíveis fósseis é desperdiçada.

Primeiro, a extração, refino e transporte de combustíveis fósseis são responsáveis ​​por 12% de todo o uso de energia. Em segundo lugar, os combustíveis fósseis são frequentemente queimados de forma muito ineficiente, por exemplo, em motores de combustão interna de automóveis. Um mundo baseado em energia renovável precisaria da metade da energia em primeiro lugar.

O potencial de recursos solares e eólicos é enorme e os custos caíram rapidamente. Alguns argumentaram que poderíamos fazer a transição para energia totalmente renovável, incluindo linhas de transmissão e armazenamento de energia, bem como combustíveis líquidos totalmente sintéticos, até 2050.

Um cenário vê a Nova Zelândia construindo 20 GW de energia solar e 9 GW de energia eólica. Isso não é irracional – a Austrália construiu tanto em cinco anos. Nós deveríamos nos apressar. As usinas de energia renovável levam tempo para serem construídas e as indústrias levam tempo para crescer.

Outros fatores a serem considerados

Mudar para energia renovável resolve os problemas de combustível e mudança climática, mas não os de uso crescente de recursos. Construir um sistema de energia totalmente novo exige muito material, alguns deles raros e difíceis de extrair. Ao contrário do combustível queimado, o metal pode ser reciclado, mas isso não ajudará na construção de um novo sistema pela primeira vez.

A pesquisa concluiu que, embora alguns metais sejam escassos (particularmente cobalto, cádmio, níquel, ouro e prata), "é improvável que um sistema de energia totalmente renovável esgote as reservas e recursos de metais até 2050". Há também oportunidades para substituir materiais mais comuns, com alguma perda de eficiência.

Mas muitos metais são altamente localizados. Metade das reservas mundiais de cobalto estão na República Democrática do Congo, metade do lítio está no Chile e 70% das terras raras, usadas em turbinas eólicas e motores elétricos, estão na China.

O desperdício de consumo é outro problema. As novas tecnologias (robôs, drones, internet) e o crescimento econômico levam ao aumento do uso de energia e recursos. As pessoas ricas usam uma quantidade desproporcional de energia e modelam o consumo excessivo e o desperdício que outros aspiram, incluindo os ricos emergentes nos países em desenvolvimento.

Pesquisas que analisam as emissões domésticas em países europeus descobriram que o 1% da população com as maiores pegadas de carbono produziu 55 toneladas de emissões equivalentes de CO₂ cada, em comparação com uma média europeia de 10 toneladas.

Os cientistas alertaram sobre o consumo dos ricos e há um debate vigoroso sobre como reduzi-lo, preservando uma sociedade estável.

Uma maneira de reverter essas questões é começar de baixo e perguntar:qual é a energia mínima necessária para as necessidades humanas básicas?

Um estudo considerou "vida decente" para incluir moradia confortável, comida e água suficientes, 10.000 km de viagens por ano, educação, saúde e telecomunicações para todos na Terra - claramente não algo que conseguimos alcançar até agora. Ele descobriu que isso precisaria de cerca de 4.000 kWh de energia por pessoa por ano, menos de um décimo do que os neozelandeses usam atualmente e uma quantidade facilmente fornecida por energia renovável.

Todo aquele carbono sob o solo era energia madura para a colheita. Nós escolhemos. Mas agora é hora de parar.