Com as emissões globais continuando inabaláveis, a mudança climática está avançando em um ritmo surpreendente. Mas uma equipe de cientistas da UC Santa Barbara e da RWTH Aachen University, na Alemanha, tem um novo - e inédito - destino em mente para todo o dióxido de carbono expelido na atmosfera:produtos químicos.

A produção química emite quantidades surpreendentes de gases de efeito estufa por meio da energia que consome e das matérias-primas à base de carbono que usa. Sangwon Suh, professor da Escola Bren de Ciência e Gestão Ambiental da UC Santa Bárbara, e seus colegas pesquisadores veem uma oportunidade de desviar bilhões de toneladas de CO2 das chaminés para a cadeia de abastecimento de produtos químicos, se o mundo pode criar energia renovável suficiente para fazer o esforço valer a pena. Sua análise aparece no Proceedings of the National Academy of Sciences .

De acordo com as descobertas da equipe, produção química - uma indústria que abrange setores tão diversos como lubrificantes, tintas e plásticos - são responsáveis ​​por mais de 3,3 bilhões de toneladas métricas de CO2 por ano, ou o equivalente em outros gases de efeito estufa. Suh lançou recentemente o primeiro relato abrangente das emissões de carbono dos plásticos, em que ele e seu co-autor descobriram que os plásticos sozinhos respondem pelo equivalente a 1,8 bilhão de toneladas métricas de emissões de CO2 por ano.

"Por um lado, esta enorme quantidade de plástico e produtos químicos representa um problema, "disse Suh, que pesquisa ecologia industrial, "porque uma grande quantidade de energia é necessária na produção e, uma vez que os produtos são usados, uma enorme quantidade de resíduos será gerada. "

"Por outro lado, " Ele continuou, "esta é uma oportunidade, porque essas matérias-primas são em grande parte baseadas no carbono. Se pudermos usar o dióxido de carbono como fonte de carbono para esses plásticos e produtos químicos, então podemos capturar e armazenar uma grande quantidade de CO2 nos plásticos e produtos químicos que, de outra forma, seriam emitidos, ao mesmo tempo em que cria valor. "

Aplicar a captura e utilização de carbono (CCU) à indústria química é uma ideia nova. Forneceria uma fonte renovável de compostos de carbono e teria o benefício adicional de extrair CO2 da atmosfera. A CCU também produz uma grande quantidade de água pura como subproduto, uma vantagem potencial, pois a segurança da água se torna um problema maior. O que mais, colocar o carbono capturado em uso compensa alguns dos custos de capturá-lo em primeiro lugar, um grande desafio econômico para os esforços de sequestro de carbono.

Mas a equipe queria saber como isso poderia ser prático. Este é um novo território, portanto, os pesquisadores, na maioria das vezes, tiveram que trabalhar do zero. Eles começaram a testar se a CCU oferecia uma oportunidade considerável para reduzir as emissões de gases de efeito estufa, e descobri que sim. A técnica pode eliminar até 3,5 bilhões de toneladas métricas de CO2, ou o equivalente em outros gases de efeito estufa por ano.

Contudo, este processo aumentaria as demandas totais de energia da indústria, principalmente porque também precisa de hidrogênio, que geralmente é produzido a partir da água por meio da eletrólise. Essas demandas precisariam ser atendidas com energia renovável, caso contrário, o processo emitiria mais carbono do que simplesmente obter material tradicionalmente, via reservas de combustível fóssil.

A questão então passou a ser:quanta eletricidade renovável é necessária para atingir esse potencial técnico de 3,5 gigatoneladas?

A resposta:126 a 222% das metas mundiais de energia renovável para 2030. E essas metas já parecem muito ambiciosas sob as políticas e trajetórias atuais.

“Ficamos surpresos com a quantidade de eletricidade necessária para reduzir as emissões de gases de efeito estufa por meio da CCU, "Suh comentou." Algumas pessoas podem pensar que os números de geração de energia renovável que testamos não são realistas. Nós vamos, essa é a questão."

Tempo e esforço

Muitos cientistas ficaram interessados ​​em CCU - bem como na captura e armazenamento de carbono - à medida que ficavam mais preocupados que várias propostas e estratégias para diminuir as emissões de gases de efeito estufa pudessem ser insuficientes. Luzes LED e carros elétricos produzem menos gases de efeito estufa, mas evitar a catástrofe climática requer mais do que apenas reduzir as emissões, Suh disse.

"Os cientistas estão começando a perceber que esses esforços não serão capazes de nos manter em um aumento de temperatura média global de 1,5 a 2 graus Celsius, "disse. Essas são as metas estabelecidas pelas Nações Unidas a partir do relatório do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC) para evitar desastres climáticos. Manter essas metas exige reduzir as emissões líquidas a zero até a segunda metade do século. , disse Suh, que atuou como autor coordenador de parte do relatório do painel de 2014.

Isso leva ao conceito de um orçamento de carbono, ou seja, uma quantidade total máxima de gases de efeito estufa que os humanos podem emitir e ainda manter o aquecimento abaixo de 2 graus Celsius. Os cientistas produziram muitas estimativas deste orçamento, mas um dos mais influentes rende uma cifra de 763 bilhões de toneladas métricas de CO2, ou o equivalente em outros gases. Agora mesmo, emitimos cerca de 50 bilhões de toneladas de CO2 por ano, Suh disse. Isso não permite muita margem de manobra para trabalhar, ou muito tempo para resolver o problema.

"Temos que reduzir drasticamente nossas emissões de gases de efeito estufa imediatamente, "Suh disse.

Contudo, ele acredita que ter uma visão muito otimista do potencial de captura de carbono também é perigoso. "Nosso estudo representa a primeira avaliação global do potencial que a CCU possui para mitigação de carbono, e descobrimos que é muito difícil para o CCU salvar o mundo, "Disse Suh. Os humanos não podem continuar os negócios como de costume sob a suposição de que a captura de carbono resolverá o problema, mesmo se errarmos nossas metas.

"Mais que qualquer coisa, este estudo mostra a enorme magnitude da energia renovável necessária para que o CCU faça sentido, "disse Suh. Ele suspeita que aqueles que lerem o estudo recusarão os requisitos, dizendo que não podemos direcionar toda aquela eletricidade renovável apenas para a CCU.

"Eu concordo, "ele disse." Esse é o ponto. "

Melhor retorno para seu investimento

Se adicionarmos a enorme quantidade de eletricidade renovável detalhada no estudo, levanta a questão de saber se CCU é a melhor aplicação desse poder adicional. Portanto, a equipe comparou o CCU com alternativas que podem se mostrar mais eficientes.

Acontece que CCU não é atualmente o uso mais eficiente de eletricidade renovável para mitigação de carbono. Investir essa energia em bombas de calor - em vez de depender do gás natural para aquecimento - proporcionaria a maior redução nas emissões por quilowatt-hora, seguido por coisas como a eletrificação do transporte e aquecedores de água. Na verdade, a equipe calculou que poderíamos investir cerca de 5 petawatt-hora (5 trilhões de quilowatts-hora) de energia renovável adicional em bombas de calor antes que alcancem a saturação. Só depois de todos esses outros, usos mais eficientes de eletricidade renovável estão esgotados, então faria sentido investir energia verde na captura e utilização de carbono.

Contudo, se capacidade extra for gerada, A CCU pode ser uma ferramenta valiosa na redução das emissões de gases de efeito estufa, de acordo com os cientistas. A simples tonelagem de compostos à base de carbono que fluem pela indústria química dá à CCU o potencial de ter um efeito descomunal na redução das emissões.

"Não encontramos a CCU como uma salvadora do meio ambiente global, "Suh disse, "embora possa ter algum potencial local, onde há um excesso de oferta de eletricidade renovável sem usos aparentes. "

Nesse caso, Contudo, os plásticos e produtos químicos volumosos produzidos precisariam ser enviados ao mercado, gerando assim mais emissões. Em vez de, o excesso de eletricidade pode ir para o processamento de dados, que é muito mais eficiente para transmitir ao redor do mundo, Suh disse. Ele e seus colegas agora estão examinando o papel que os data centers e a computação terceirizada podem ter na redução de emissões, fazendo o uso mais eficiente das fontes de energia disponíveis.