A maioria das estratégias de combate às mudanças climáticas se concentra na redução das emissões de gases de efeito estufa, substituindo os combustíveis fósseis por fontes de energia sem carbono, mas uma força-tarefa comissionada em junho de 2016 pelo ex-secretário de Energia dos EUA Ernest Moniz propôs uma estrutura em dezembro de 2016 para avaliar pesquisa e desenvolvimento em duas estratégias adicionais:reciclar dióxido de carbono e remover grandes quantidades de dióxido de carbono da atmosfera. Essas estratégias foram desenvolvidas sob uma única estrutura com o objetivo de produzir uma redução geral de emissões para a Terra de pelo menos um bilhão de toneladas de dióxido de carbono por ano.

Os membros da força-tarefa disseram que essas abordagens complementariam as abordagens livres de carbono com base na eletrificação, incluindo energia eólica e solar, ao promover estratégias de baixo carbono que retêm combustíveis líquidos e gasosos para usos distributivos de energia nos transportes, edifícios, e indústria. Essas estratégias também podem permitir a remoção líquida geral de carbono da atmosfera, se em algum momento futuro o mundo deseja reduzir a concentração global de dióxido de carbono. A força-tarefa considerou apenas tecnologias que têm o potencial de alcançar reduções na escala de um bilhão de toneladas métricas de CO2 por ano, o que representa cerca de 2,5 por cento das emissões globais anuais (cerca de 40 bilhões de toneladas métricas hoje).

Arun Majumdar, um professor da Universidade de Stanford que presidiu a Força-Tarefa do Conselho Consultivo do Secretário de Energia, disse que as avenidas de pesquisa em escala tão grande poderiam incluir o uso de safras agrícolas para armazenar mais carbono no solo, reutilizando dióxido de carbono para formar plásticos e combustíveis, e armazenar dióxido de carbono em enormes reservatórios subterrâneos enquanto produz alguns combustíveis.

"Estamos entusiasmados por termos sido capazes de fornecer os primeiros passos em direção a uma estratégia coerente de oportunidades de pesquisa, "Majumdar disse." A gama de opções que estão maduras para a pesquisa é verdadeiramente impressionante. "

A força-tarefa, composta por participantes de oito universidades, focado em sistemas inteiros. Em um exemplo, as plantas são modificadas para aumentar sua eficiência na captura de dióxido de carbono da atmosfera durante a fotossíntese e para desenvolver raízes mais profundas para armazenar o carbono no solo.

Ao final do processo, a atmosfera foi removida do dióxido de carbono, e o carbono foi transferido da atmosfera para o solo.

Sally Benson, um professor de Stanford e um membro da força-tarefa, disse que ainda são necessárias muitas pesquisas sobre esse processo e outras incluídas no relatório. "Cada uma das estratégias que analisamos tem sua própria fronteira de pesquisa, " ela disse.

Como essas estratégias dependem de soluções de nível industrial, como a remoção de dióxido de carbono na chaminé ou a mudança de métodos de cultivo para reter carbono no solo, eles exigem o desenvolvimento de novas tecnologias e novos processos industriais.

"A necessidade é urgente, e devemos desenvolver e usar várias estratégias para combater as mudanças climáticas, "disse o membro da força-tarefa Emily A. Carter, reitor da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas e diretor fundador do Centro Andlinger de Energia e Meio Ambiente da Universidade de Princeton. “Mas a busca por essas vias de pesquisa beneficiará não apenas as mudanças climáticas. Como vimos há mais de um século, o investimento em ciência e pesquisa de engenharia compensa em novas tecnologias, novas indústrias, empregos, e benefícios sociais muito além da despesa inicial e de maneiras que não podemos prever. "

As recomendações da força-tarefa foram entregues em um relatório ao Secretário de Energia Ernest J. Moniz em 13 de dezembro, 2016. John Deutch, professor emérito e ex-reitor do Instituto de Tecnologia de Massachusetts e presidente do Conselho Consultivo do Secretário de Energia, disse em uma carta a Moniz que o relatório "pintou uma agenda cientificamente interessante para a descarbonização que deve ser de interesse da comunidade científica em geral".

A força-tarefa - composta por especialistas da Duke, Harvard, Georgia Tech, MIT, Princeton, Stanford, University of Illinois e Washington University, bem como um ex-funcionário da ExxonMobil - advertiu que o desenvolvimento de sistemas para reduzir as emissões de CO2 em tal escala seria difícil e complexo. Os membros também disseram que algumas das técnicas podem ter resultados inesperados e exortaram o governo a investir em pesquisas para avaliar os impactos das tecnologias, intencional e não intencional, além de sua capacidade de reduzir o CO2 atmosférico.

Tomar medidas para reduzir o CO2 atmosférico exigiria ampla cooperação entre pesquisadores acadêmicos, líderes governamentais e políticos, e indústria, o relatório foi concluído. Um apêndice do relatório analisa o fluxo de tecnologia dos laboratórios para a sociedade e mostra que todos esses grupos desempenham um papel crítico no desenvolvimento de novas tecnologias.

A força-tarefa fez cinco recomendações sobre pesquisa e desenvolvimento:

• Melhorar e expandir a modelagem de sistemas. Os membros descobriram que, devido à complexidade da redução de CO2 em grande escala, modelos aprimorados com base em uma abordagem de sistemas são necessários para avaliar os impactos na atmosfera, sistemas ecológicos, e a economia.
• Aproveite o ciclo biológico natural no qual as plantas absorvem e armazenam o CO2 atmosférico. É necessário avaliar como otimizar as safras para absorver maiores quantidades de dióxido de carbono e armazenar mais carbono no solo por longos períodos de tempo, sem um grande aumento nos recursos necessários, como água e fertilizantes; como promover técnicas agrícolas que aumentam o tempo que o carbono permanece no solo; e como usar vários recursos biológicos, como algas gigantes, como estoque de biocombustíveis.
• Explore a transformação sintética de CO2 em combustíveis e produtos úteis. O dióxido de carbono pode ser convertido em produtos químicos e combustíveis valiosos, mas para isso é necessária energia. Uma parte crítica desse sistema seria a energia livre de carbono de baixo custo para conduzir essa conversão. A força-tarefa recomendou que a comunidade científica realizasse pesquisas para explorar melhores materiais e sistemas que permitissem reações que tornariam a conversão de CO2 mais barata e mais eficiente.
• Avalie o armazenamento de CO2 em formações geológicas. Trabalhos anteriores sobre recuperação aprimorada de petróleo (EOR) se concentraram em minimizar o armazenamento de CO2 para extrair hidrocarbonetos. A força-tarefa recomendou o desenvolvimento de EOR avançado, onde se otimizaria o armazenamento de CO2 e a extração de hidrocarbonetos de tal forma que substancialmente mais carbono seria armazenado do que extraído em combustíveis fósseis.
• Estude métodos aprimorados para separar e capturar dióxido de carbono de uma mistura de gases, um processo que atualmente é muito caro e consome muita energia. Tanto a descoberta de substâncias melhoradas para absorver o dióxido de carbono quanto o desenvolvimento de processos capazes de separar e armazenar o dióxido de carbono em grande escala são necessários. Absorventes aprimorados reduziriam o custo de "captura direta de ar, "que envolve a absorção de dióxido de carbono diretamente do ar e sua concentração para uso ou armazenamento.

"Nosso relatório deve ajudar as pessoas a apreciar o imenso esforço que será necessário para reconfigurar nosso sistema de energia para torná-lo sustentável em face das mudanças climáticas, estabilidade geopolítica, e uso responsável da terra, "disse Robert Socolow, professor emérito de engenharia mecânica e aeroespacial e codiretor da Carbon Mitigation Initiative do Princeton Environmental Institute. "Nosso relatório fornece uma estrutura útil para abordar as vantagens e desvantagens de várias abordagens menos familiares."