O uso de biocombustíveis ajuda a reduzir as emissões humanas de gases de efeito estufa. Essa é uma das razões pelas quais algumas empresas de petróleo oferecem gasolina contendo até 10% de etanol (um biocombustível). Mas se quisermos ter alguma chance real de evitar uma mudança climática catastrófica, não é suficiente reduzir nossas emissões; devemos inverter o processo.

Devemos visar às "emissões negativas". Isso significa remover o dióxido de carbono da atmosfera, e idealmente retornando aos níveis de CO₂ atmosférico pré-industrial. Esta é uma tarefa assustadora:a concentração atmosférica atual é de 410 partes por milhão (ppm), em comparação com cerca de 280 ppm antes da Revolução Industrial.

Curiosamente, descobertas recentes (veja abaixo) na pesquisa de biocombustíveis trouxeram essa perspectiva um passo mais perto. Para entender por que, devemos primeiro saber um pouco sobre a produção de biocombustíveis.

Mudando para algas

Há anos a indústria do petróleo produz biocombustíveis, usando culturas alimentares, como cana-de-açúcar, milho e soja, que são transformados por fermentação ou outros processos químicos em etanol ou biodiesel. Isso tem sido controverso, em parte por causa das consequências negativas da monocultura em grande escala dessas culturas.

De acordo, empresas de petróleo estão agora financiando programas de pesquisa nas chamadas plantações de biocombustíveis de segunda geração - particularmente algas, que pode ser cultivada na água em vez de na terra. Isso contornará muitas das críticas aos biocombustíveis de primeira geração.

As algas vêm em muitas formas. As algas marinhas são uma forma bem conhecida de macroalgas e também existem muitas microalgas, como a proliferação de algas que ocorre de vez em quando em rios e lagos poluídos.

As algas são relativamente ineficientes na fotossíntese de CO₂. Mas as descobertas recentes ajudam a resolver esse problema.

Pesquisadores financiados pela Exxon conseguiram modificar geneticamente as algas de modo a dobrar a taxa de redução do carbono. Independentemente, um grupo de pesquisadores da Washington State University acaba de descobrir como cultivar algas em dias, ao invés de semanas, pavimentando o caminho para uma produção mais eficiente de biocombustíveis.

Se pudermos cultivar o tipo certo de algas, em quantidades suficientes, o próximo passo será convertê-lo em biocombustível. As safras de biocombustíveis de primeira geração eram ricas em açúcares e amido que podiam ser transformados em combustíveis por processos como a fermentação. As algas não podem ser transformadas dessa forma. Há, Contudo, outro processo que pode ser usado:pirólise.

Se você aquecer biomassa, como algas, na presença de oxigênio, queima, o que significa que o carbono se combina com o oxigênio do ar para formar CO₂. Contudo, se for aquecido na ausência de oxigênio, não pode queimar. Em vez disso, o que acontece é que vários óleos e gases são expelidos, deixando uma forma relativamente pura de carbono, conhecido como char ou biochar. O processo é conhecido como pirólise e tem sido praticado há milhares de anos para transformar a madeira em carvão.

O carvão é queimado com intensidade particular e historicamente foi valorizado onde quer que temperaturas muito altas fossem necessárias, como na fabricação de metal. O processo está representado no gráfico abaixo. O gás, quando queimado, produz muito mais calor do que o necessário para operar o pirolisador, e o excedente pode ser usado para gerar eletricidade. Mais importante para a indústria do petróleo, os óleos produzidos são facilmente refinados em combustíveis de transporte. Por esta razão, empresas de petróleo estão financiando pesquisas sobre pirólise.

Além de queimar com um calor intenso, biochar tem duas outras características muito importantes. Primeiro, é um aditivo de solo valioso, e, de fato, é vendido a usuários agrícolas para esse fim.

Segundo, quando misturado ao solo, ele sobreviverá por centenas de anos, talvez até um milênio. Produzir carvão e sequestrá-lo no solo é, portanto, uma forma semipermanente de capturar carbono. Em contraste, as florestas são menos permanentes, porque as árvores eventualmente morrem e apodrecem, devolver metano e dióxido de carbono à atmosfera; ou queimar, retornando CO₂ para a atmosfera. Pirólise, então, oferece a possibilidade de sequestro de carbono a longo prazo - é uma rota para emissões negativas.

A última coisa a se notar sobre a pirólise é que, ao variar os parâmetros do processo, como a temperatura e o tipo de algas, pode-se variar as proporções relativas dos produtos. Em particular, pode-se maximizar a produção de carvão, ou alternativamente, a produção de óleos a serem utilizados como combustíveis para os transportes. Os pesquisadores de biocombustíveis estão, naturalmente, interessados ​​em maximizar o último, com char sendo, em certa medida, um subproduto indesejado.

Contudo, se a pirólise de algas se tornar uma forma comercialmente viável de produção de biocombustíveis, o carvão vegetal pode ser vendido para enriquecimento do solo. O resultado seria um fluxo constante - talvez mais realisticamente um filete - de carbono retornando ao solo.

Tudo isso nos aproxima tentadoramente da produção de carvão em grande escala, para seu proprio bem. A mesma pesquisa que fornece biocombustíveis de segunda geração comercialmente viáveis ​​poderia provavelmente ser redirecionada para maximizar o rendimento do carvão. O biocombustível seria então um subproduto, em vez do objetivo principal.

Infelizmente, o mercado de carvão ainda não está suficientemente desenvolvido para tornar esta uma proposta comercial. Um preço significativo do carbono pode mudar tudo isso. Se levarmos a sério a obtenção de emissões negativas, esse pode ser o preço que devemos pagar. E quem sabe, uma vez que os benefícios do carvão como aditivo do solo se tornam mais bem estabelecidos, o valor comercial do char pode ser tal que o preço do carbono não será mais necessário.

A produção de carvão em grande escala pode ter efeitos colaterais indesejados? Sabemos que o biochar fresco no solo pode desativar herbicidas rapidamente, levando a um controle deficiente de ervas daninhas. Esses resultados sugerem que o uso do biochar precisará ser cuidadosamente administrado em situações agrícolas que dependem de herbicidas aplicados ao solo. Os benefícios agrícolas líquidos aparecem, Contudo, para ser opressor.

Este artigo foi publicado originalmente em The Conversation. Leia o artigo original.