Se vamos limitar os aumentos da temperatura global a 2 graus acima dos níveis pré-industriais, conforme estabelecido no Acordo Climático de Paris, será necessário muito mais do que uma transição para fontes de energia neutras em carbono, como a eólica e a solar. Vai exigir tecnologias de carbono negativo, incluindo fontes de energia que realmente reduzem os níveis de dióxido de carbono na atmosfera.

Embora a maioria dos pesquisadores e ativistas do clima concorde que soluções negativas de carbono serão necessárias para cumprir os termos da meta do Acordo de Paris, até agora, a maioria dessas soluções tem sido vista como impraticável a curto prazo, especialmente para grandes, países dependentes do carvão, como a China.

Agora, pesquisadores da Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences e do Harvard-China Project on Energy, Economia e Meio Ambiente, em colaboração com colegas da Universidade Tsinghua em Pequim e outras instituições na China, Austrália e EUA, analisaram a viabilidade técnica e econômica para a China avançar em direção à geração de energia elétrica com carbono negativo.

A pesquisa é publicada no Proceedings of the National Academy of Sciences .

"Este artigo está fazendo uma sugestão ousada de que não apenas a China pode avançar em direção ao poder do carbono negativo, mas que pode fazê-lo de uma forma economicamente competitiva, "disse Michael McElroy, o Gilbert Butler Professor de Estudos Ambientais em Harvard e um co-autor sênior do artigo.

"O sistema que descrevemos não só oferece uma alternativa de carbono negativo para gerar eletricidade a longo prazo, mas também traz benefícios significativos de curto prazo para reduzir a poluição do ar na China, "disse Xi Lu, Professor associado da Escola de Meio Ambiente da Universidade Tsinghua e primeiro autor do artigo. Lu também é um ex-aluno de graduação do SEAS e pós-doutorado.

A estratégia McElroy, O layout de Lu e seus colegas envolve a combinação de duas formas de energia verde:gaseificação de carvão-bioenergia e captura e armazenamento de carbono.

Bioenergia uma das ferramentas mais importantes na caixa de ferramentas de carbono negativo.

A bioenergia vem do melhor CO ₂ purificadores do planeta - plantas. Como a maioria de nós aprendeu na escola primária, plantas usam fotossíntese para converter CO ₂ em carbono orgânico e oxigênio. O carbono armazenado nas plantas pode ser convertido de volta em energia por meio da combustão (a.k.a., incêndio); fermentação, como na produção de etanol; ou através de um processo conhecido como gaseificação, que converte materiais ricos em carbono em monóxido de carbono, hidrogênio e dióxido de carbono para combustíveis e produtos químicos industriais.

O processo de conversão de biomassa em energia e, em seguida, captura e armazenamento de CO residual ₂ é uma das estratégias mais comentadas para o poder do carbono negativo. É conhecido como BECCS, bioenergia com captura e armazenamento de carbono. O problema é, na maioria das aplicações, o BECCS não é muito eficiente e requer grandes quantidades de terra para cultivar as plantas necessárias para alimentar o planeta, o que provavelmente resultaria em escassez global de alimentos e água.

Mas e se houvesse uma maneira de tornar o processo mais prático e eficiente?

Lu, McElroy e sua equipe internacional buscaram uma solução improvável para a energia verde:o carvão.

"Se você tentar fazer isso apenas com biocombustível, não é muito eficaz, "McElroy disse." A adição de carvão fornece uma fonte de energia que é realmente importante. Se você combinar biocombustível com carvão e gaseificar a mistura, você pode essencialmente desenvolver uma fonte pura de hidrogênio no processo. "

Ao modelar diferentes proporções de biocombustível para carvão, os pesquisadores descobriram que, desde que pelo menos 35 por cento da mistura seja biomassa e o carbono residual seja capturado, a energia gerada realmente reduziria o CO ₂ na atmosfera. Nessa proporção, os pesquisadores descobriram que o custo nivelado da eletricidade não seria superior a 9,2 centavos de dólar por quilowatt-hora. Um preço de carbono de aproximadamente US $ 52 por tonelada tornaria este sistema competitivo em termos de custo com as atuais centrais elétricas movidas a carvão na China.

Um componente-chave para essa estratégia é o uso de resíduos da colheita - restos de plantas após a colheita dos campos - como biocombustível.

Incêndios agrícolas sazonais, quando os fazendeiros atearam fogo em seus campos para limpar o restolho após a colheita, são uma importante fonte de poluição do ar na China. Coletar esse restolho e usá-lo como biocombustíveis não só reduziria o CO ₂ mas melhorar significativamente a qualidade do ar no país. A gaseificação também permite a remoção mais fácil de poluentes atmosféricos do fluxo de resíduos.

Os pesquisadores reconhecem que o desenvolvimento de um sistema para coletar a biomassa e entregá-la às usinas de energia levará tempo, mas eles argumentam que o sistema não precisa ser implementado de uma vez.

"Porque investigamos toda a gama de proporções de carvão para biomassa, demonstramos como a China pode avançar gradativamente em direção a uma fonte de energia cada vez mais negativa para o carbono, "disse Chris P. Nielsen, Diretor Executivo do Projeto Harvard-China e co-autor do estudo. "Primeiro, pequenas quantidades de biocombustível poderiam ser usadas para reduzir as emissões líquidas de carbono positivas. Então, o sistema poderia crescer em direção à neutralidade de carbono e, eventualmente, a um sistema de carbono negativo. Você não precisa realizar tudo desde o início. "

"Este estudo fornece informações críticas para os formuladores de políticas que buscam implementar oportunidades de energia negativa para o carbono na China, "disse o Lu.