Se CO ₂ as emissões não caem rápido o suficiente, então CO ₂ terá que ser removido da atmosfera para limitar o aquecimento global. Não só o plantio de novas florestas e biomassa poderia contribuir para isso, mas também novas tecnologias para fotossíntese artificial. Os físicos estimaram quanta área de superfície tais soluções exigiriam. Embora a fotossíntese artificial possa ligar CO ₂ de forma mais eficiente do que o modelo natural, enormes investimentos em pesquisa são necessários para aprimorar a tecnologia.

Depois de vários anos durante os quais as emissões globais estagnaram, aumentaram ligeiramente em 2017 e 2018. A Alemanha também não cumpriu suas metas climáticas. Para manter o aquecimento global abaixo de 2 graus Celsius, apenas cerca de 1100 gigatoneladas de CO ₂ pode ser liberado na atmosfera em 2050. E, para limitar o aquecimento global a 1,5 graus, apenas pouco menos de 400 gigatoneladas de CO ₂ podem ser emitidos em todo o mundo. De 2050, as emissões terão que cair a zero. Atualmente, no entanto, 42 gigatoneladas de CO ₂ são adicionados todos os anos.

Quase todos os vários cenários exigem "emissões negativas"

O Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC) simulou numericamente vários cenários. Só no cenário mais otimista a meta climática ainda pode ser alcançada:e isso por meio de medidas imediatas e drásticas em todos os setores (transportes, agricultura, construção, energia, etc.).

Nos cenários menos otimistas, a comunidade global terá que tomar medidas adicionais começando em 2030 ou até 2050, o mais tardar:teremos que implementar "emissões negativas" removendo grandes quantidades de CO ₂ da atmosfera e armazená-los permanentemente para equilibrar o orçamento de carbono. Um exemplo de emissões negativas é o florestamento em grande escala - as florestas prendem CO ₂ na madeira, desde que não seja posteriormente utilizada como combustível. Mas CO ₂ também pode ser removido da atmosfera e ligado usando fotossíntese artificial.

Os físicos já calcularam como isso pode funcionar. O Dr. Matthias May, do HZB Institute for Solar Fuels, é um especialista em fotossíntese artificial. Dra. Kira Rehfeld é uma física ambiental da Universidade de Heidelberg que estuda o clima e a variabilidade ambiental.

Fotossíntese natural:uma área de superfície do tamanho da Europa teria que ser arborizada

Em um cenário mediano, pelo menos 10 gigatoneladas de CO ₂ por ano teria que ser removido da atmosfera por volta de 2050 para equilibrar o orçamento de carbono do clima. Florestamento e cultivo de biomassa para redução de CO ₂ competir pelas mesmas áreas que são necessárias para a agricultura, Contudo. Com apenas mais biomassa sozinha, portanto, é difícil atingir essa escala, pois a fotossíntese natural não é um processo particularmente eficiente. As folhas são capazes de usar um máximo de dois por cento da luz para converter CO ₂ e água em novos compostos químicos. Os dois físicos argumentam que, a fim de ligar 10 gigatoneladas de CO ₂ por ano na floresta, cerca de 10 milhões de quilômetros quadrados das áreas férteis da Terra teriam que ser plantados com novas florestas. Isso corresponde à área da Europa continental ... até os Urais !.

Com fotossíntese artificial, uma área do tamanho do estado de Brandemburgo poderia ser suficiente

Sistemas de materiais atualmente sendo pesquisados ​​para fotossíntese artificial podem ligar CO ₂ com eficiência consideravelmente maior. Já hoje, em escala de laboratório, sistemas fotoeletroquímicos feitos de materiais semicondutores e óxidos podem utilizar cerca de 19% da luz para dividir a água, por exemplo, e assim realizar parte do processo de fotossíntese. Contudo, o sistema material previsto por maio e Rehfeld não é sobre a produção de hidrogênio com luz solar, mas em vez disso, sobre a ligação de CO ₂ moléculas e convertendo-os em compostos químicos estáveis. "Contudo, este é um problema relativamente semelhante do ponto de vista da físico-química ", diz maio.

O pré-requisito, Contudo, é que será possível até 2050 desenvolver em grande escala, módulos duráveis ​​que usam energia solar para converter CO atmosférico ₂ em outros compostos. A área necessária para esta solução pode ser calculada. Presumindo eficiência de 19% e 50% de perdas do sistema, cerca de 30, 000 quilômetros quadrados de módulos podem ser suficientes para extrair 10 gigatoneladas de CO ₂ da atmosfera anualmente. Isso corresponde à área aproximada do estado federal alemão de Brandenburg.

"Esses tipos de módulos podem ser colocados em regiões não agrícolas - em desertos, por exemplo. Em contraste com as plantas, eles quase não precisam de água para operar, e sua eficiência não é prejudicada quando exposta à intensa radiação solar, "explica maio. O CO extraído ₂ pode ser convertido em ácido fórmico, álcool ou oxalato e combinado com outros compostos (como cloreto de cálcio) para formar minerais sólidos que podem ser armazenados ou mesmo usados ​​na forma de plástico como material de construção.

Foco no desenvolvimento, não em milagres

Mesmo que May e Rehfeld estejam convencidos de que tais soluções devem ser consideradas mais de perto, eles alertam contra a dependência de milagres técnicos. Isso ocorre porque tais sistemas ainda funcionam apenas na menor escala, são caros, e não estável no longo prazo. Mudar isso requer grandes investimentos em pesquisa e desenvolvimento.

“Pode ser possível desenvolver esses módulos, mas mesmo se pudéssemos construí-los, estimamos que a conversão custará pelo menos 65 euros por tonelada de CO ₂ . A extração de 10 gigatoneladas de CO ₂ portanto, resulta em custos de 650 bilhões de euros por ano. Além disso, as emissões negativas podem ser apenas o último recurso para desacelerar desenvolvimentos climáticos dramáticos. A melhor coisa agora seria reduzir drasticamente as emissões imediatamente - isso seria mais seguro e muito mais barato, "diz maio.