Nossos sistemas de energia e água estão inextricavelmente ligados. A mudança climática exige que façamos a transição para energia livre de carbono e também que conservemos os recursos hídricos à medida que se tornam simultaneamente mais demandados e menos disponíveis. Formuladores de políticas, líderes de negócios, e os cientistas que buscam abordar a urgência da mudança climática estão cada vez mais buscando a captura e armazenamento de carbono (CCS) para ajudar a cumprir as metas climáticas globais. Enquanto o CCS minimiza as emissões da combustão de combustíveis, seu impacto sobre os recursos hídricos globais não foi amplamente explorado. Uma nova pesquisa mostra que o CCS pode prejudicar os recursos hídricos em cerca de 43% das usinas de energia do mundo, onde a escassez de água já é um problema. Avançar, a tecnologia implantada nessas regiões com escassez de água é importante, e as tecnologias emergentes de CCS poderiam mitigar muito a demanda que o CCS coloca no consumo de água.

Instalações de produção de energia, como usinas movidas a carvão, consomem grandes quantidades de água de resfriamento. O tipo de método de resfriamento usado em uma usina (torres de resfriamento úmido, resfriamento rápido, ou condensadores refrigerados a ar) afeta o consumo de água. A instalação do CCS nessas instalações exige que elas produzam energia adicional para compensar a energia usada pelo processo de CCS. Com isso, vem o consumo adicional de água de resfriamento. Além disso, o próprio processo CCS aumenta o consumo geral de água de uma forma que depende da tecnologia CCS implantada.

A maioria dos projetos de CCS atualmente em operação em todo o mundo usam tecnologias de absorção. Absorventes comuns são bases aquosas contendo grupos amina que se ligam ao dióxido de carbono, separando-o de outros gases na mistura de combustão. O processo de absorção de CO ₂ para esses solventes e a subsequente regeneração dos solventes exigem a retirada de energia da usina. A circulação de grandes quantidades de solventes resulta na perda de água por evaporação. Outras tecnologias CCS de última geração usam muito menos água, pois separam o dióxido de carbono do gás de combustão por adsorção em materiais sólidos, ou passar o gás de exaustão através das membranas. Essas tecnologias reduzem potencialmente a carga de energia e o consumo de água.

Nesta pesquisa, examinamos como a CCS pode ser implementada de forma sustentável sem comprometer os recursos hídricos. Especificamente, o acréscimo de CCS a usinas termelétricas a carvão impacta o consumo de água em qualquer região do mundo de maneira significativa o suficiente para induzir ou agravar a escassez de água? Modelamos a implementação hipotética de quatro tecnologias CCS diferentes em todas as usinas termelétricas a carvão de tamanho significativo operando atualmente em todo o mundo e estudamos o impacto nas captações e consumos regionais de água. Usando uma análise hidrológica mensal biofísica global, avaliamos onde, quando, e até que ponto a escassez de água pode restringir a implementação do CCS.

Surpreendentemente, descobrimos que nos casos em que a escassez de água ainda não existe, a adição de CCS geralmente não induz escassez. Contudo, também descobrimos que 43% da atual capacidade global instalada de energia movida a carvão está localizada em regiões que agora experimentam escassez de água por pelo menos um mês por ano, e mais de 30% da capacidade global enfrenta escassez por cinco ou mais meses por ano. Nessas regiões, a implementação de tecnologias CCS agrava o estresse hídrico. O retrofit de usinas de energia com tecnologias de captura menos intensivas em água poderia mitigar a competição por recursos de água doce, e a escolha dos métodos de resfriamento torna-se cada vez mais importante.

Nossos resultados permitem uma compreensão mais abrangente do uso da água por usinas movidas a carvão com, e sem, captura de carbono. Devem ser considerados trade-offs cuidadosos, e a escolha da tecnologia de captura de carbono é muito relevante. Acreditamos que este trabalho servirá como um guia para os formuladores de políticas à medida que aceleramos a implementação do CCS em todo o mundo.