A estabilização das temperaturas globais exigirá profundas reduções de dióxido de carbono (CO ₂ ) emissões em todo o mundo. Avaliações integradas recentes da mudança climática global mostram que o CO ₂ as emissões devem se aproximar de zero líquido em meados do século para evitar exceder a meta climática de 1,5 ° C. Contudo, "emissões comprometidas, "as emissões projetadas a partir da infraestrutura existente de combustível fóssil operando como têm feito historicamente, já ameaçam aquela meta de 1,5 ° C. Com a vida útil média de uma usina a carvão sendo de mais de 40 anos, usinas de energia propostas ou em construção apenas aumentam essa carga, aumentando ainda mais o desafio de alcançar emissões líquidas zero até 2050.

A profunda descarbonização necessária para as emissões líquidas zero exigirá que a infraestrutura de energia fóssil existente e proposta siga um de dois caminhos:aposentando prematuramente ou capturando e armazenando suas emissões, evitando assim sua liberação na atmosfera. Captura e armazenamento de carbono (CCS), representa o único caminho viável importante para as usinas de combustível fóssil serem líquidas de zero, perto de ser fechada.

Artigo em um ponto de vista publicado recentemente em Ciência e Tecnologia Ambiental , Haibo Zhai descreve como os EUA e a China, os dois maiores emissores do mundo, devem abordar suas emissões comprometidas. "Em ambos os países, Os retrofits de CCS para a infraestrutura existente são essenciais para reduzir as emissões a zero, "disse Zhai, um Professor Pesquisador Associado de Engenharia e Políticas Públicas na Carnegie Mellon University. Contudo, as diferenças nas frotas das usinas e na matriz energética dos dois países apontam para rotas distintas para alcançar a descarbonização profunda.

Nos E.U.A., o panorama da energia mudou dramaticamente nas últimas duas décadas. O carvão foi a fonte dominante de eletricidade (51% da geração total de energia em 2000) durante a maior parte do século XX, mas recentemente foi substituída por gás natural barato e abundante, bem como pelo crescimento das energias renováveis. O carvão representou apenas 27% da geração de energia dos EUA em 2019. O declínio do carvão deve continuar em favor de alternativas mais baratas, devido à frota relativamente antiga (40 anos) e ineficiente (eficiência de 32%) de usinas movidas a carvão dos EUA.

Zhai não vê os retrofits de CCS para usinas de carvão dos EUA como uma abordagem de descarbonização de toda a frota, embora haja potencial para captura parcial nas plantas mais eficientes. Em vez disso, o desenvolvimento do CCS deve ser focado em retrofits de plantas de gás natural de ciclo combinado. "O gás natural ajudou a reduzir a intensidade de carbono do setor de energia dos EUA, mas esta onda de novas usinas a gás ainda representa uma quantidade significativa de emissões comprometidas, "disse Zhai.

A China é o oposto dos EUA em termos de mix de energia e infraestrutura de energia fóssil. O carvão fornece quase 65% da eletricidade do país. As usinas a carvão na China têm uma idade média de apenas 12 anos e eficiências muito mais altas (muitas vezes maiores que 40%) em comparação com os EUA. "É improvável que uma frota tão jovem seja extinta tão cedo, ", disse Zhai." Qualquer caminho para a China atingir a descarbonização profunda deve incluir retrofits CCS para suas usinas de carvão recém-construídas. "

Apesar da necessidade de CCS, a tecnologia não foi comprovada em grande escala e continua muito cara. Apenas dois projetos de CCS em escala comercial operam atualmente no mundo:Petra Nova nos EUA e Boundary Dam no Canadá. As tecnologias CCS atuais têm altos custos de energia e capital associados à separação de CO ₂ fora dos fluxos de resíduos do processo.

CCS, de acordo com Zhai, atualmente fica na parte íngreme da "curva de aprendizado". Com qualquer tecnologia, as implantações inéditas sempre são caras. Contudo, aprendizagem em todo o setor - por meio de desenvolvimentos de tecnologia, como materiais e processos de separação aprimorados, expansão da cadeia de suprimentos, e aumentos na eficiência operacional - torna as últimas implantações mais baratas. Descendo na curva de aprendizado representa uma espécie de dilema do ovo e da galinha para o CCS:ser amplamente implantado, precisa ser barato. E para o CCS ser barato, ele precisa ter sido implantado.

Portanto, há uma forte razão para que os governos devem incentivar a adoção antecipada de CCS por meio de regulamentação, econômico, e meios de política, argumenta Zhai. Ele aponta para estudos de caso de outras tecnologias de baixo carbono, como painéis solares fotovoltaicos, que se tornaram competitivos em termos de custos depois que os incentivos ajudaram a reduzir os altos custos iniciais. Como a implantação antecipada é necessária para tornar a implantação futura econômica, A hora de agir é agora, ele diz.

"Se você aceitar a premissa de que as emissões comprometidas são um problema, não há escolha diferente de CCS, "disse ele." E os incentivos são necessários para dar o pontapé inicial na implantação do CCS na escala necessária para resolver o problema. "

Nos E.U.A., Zhai aponta incentivos para adaptar plantas movidas a gás natural com CCS, esperando que as forças do mercado abordem as emissões comprometidas de usinas movidas a carvão, à medida que a frota de carvão envelhecida continua a se extinguir. O artigo de Zhai aponta para um crédito fiscal para sequestro de carbono nos EUA como uma importante alavanca política para incentivar esses esforços de CCS.

Na China, por outro lado, O desenvolvimento de CCS para retrofits de usinas de carvão deve ser o foco principal. Lá, Zhai observa que o sistema nacional de comércio de emissões, onde os emissores podem comprar ou vender CO ₂ créditos de emissões, será a principal alavanca política que pode estimular o desenvolvimento de tecnologias de mitigação. Em ambos os casos, os altos custos atuais do CCS apontam para as políticas governamentais como um passo fundamental para superar as caras fases iniciais de implantação.

Os principais co-benefícios de incentivar o desenvolvimento de CCS para a infraestrutura de combustível fóssil existente são o papel que o CCS provavelmente desempenhará em certas tecnologias de emissões negativas (NETs) e uma menor dependência de NETs caras no futuro. Bioenergia com CCS (BECCS), por exemplo, é descrito como a opção NET mais proeminente. Contudo, um subsistema chave para qualquer BECCS é o CCS. Desenvolvendo CCS agora, argumenta Zhai, significa que o BECCS estará pronto para ajudar a lidar com as mudanças climáticas globais no futuro.