Com um enorme, esforço nacional, os Estados Unidos poderiam alcançar emissões líquidas de zero de gases de efeito estufa até 2050 usando a tecnologia existente e a custos alinhados com os gastos históricos em energia, de acordo com um estudo conduzido por pesquisadores da Universidade de Princeton.

A nova pesquisa "Net-Zero America" ​​descreve cinco caminhos tecnológicos distintos para os Estados Unidos descarbonizarem toda a sua economia. A pesquisa é o primeiro estudo a quantificar e mapear com este grau de especificidade, a infraestrutura que precisa ser construída e os investimentos necessários para operar o país sem emitir mais gases de efeito estufa na atmosfera do que são removidos a cada ano. É também o primeiro a apontar como os empregos e a saúde serão afetados em cada estado em um nível altamente granular, às vezes até o condado.

Os cinco cenários do estudo são descritos de forma altamente detalhada, estado a estado, a escala e o ritmo da tecnologia e da mobilização de capital necessários em todo o país, e destacar as implicações para o uso da terra, indústrias de energia estabelecidas, emprego, e saúde. Os resultados iniciais foram divulgados em 15 de dezembro, em reconhecimento da urgência de reduzir as emissões de gases de efeito estufa e a necessidade de medidas federais imediatas, Estado, e esforços de formulação de políticas locais. As publicações em periódicos ocorrerão no início de 2021.

Na última década, tem havido uma enxurrada de pesquisas de universidades e promessas de cidades, empresas e estados investigando e divulgando esforços para descarbonizar a energia e os sistemas industriais. A tarefa é manter o aumento da temperatura global bem abaixo de 2 graus Celsius para evitar os piores efeitos das mudanças climáticas. A meta de uma economia de "emissões líquidas zero" significa não emitir na atmosfera mais gases do efeito estufa do que os que são removidos permanentemente dela por meio de processos naturais aprimorados ou impulsionados pela tecnologia. Se for bem sucedido, a estratégia impediria o acúmulo de gases de efeito estufa na atmosfera, que é essencial para limitar o aquecimento global.

Pesquisas anteriores investigaram se a rede zero é tecnologicamente possível e quanto custaria para chegar lá. Mas uma peça que faltou foram os detalhes que poderiam informar as autoridades locais e autoridades responsáveis ​​por tomar decisões sobre áreas importantes para a transição, como localização e uso do solo, junto com informações para as comunidades e partes interessadas que moldam e são afetadas por essas decisões.

"A maioria dos estudos não fornece essa alta resolução geográfica para todos os estados do país, tornando difícil avaliar de forma tangível o que será necessário para chegar a zero. Nossa pesquisa ajuda a tornar um futuro líquido zero vívido e real para as pessoas, "disse Eric Larson, pesquisador principal do estudo e engenheiro de pesquisa sênior do Centro Andlinger de Energia e Meio Ambiente. "A menos que arregaçamos as mangas e realmente entendamos o que temos que fazer até quando, não seremos capazes de cumprir nossos objetivos, "disse Larson, que também lidera o Grupo de Análise de Sistemas de Energia do centro.

O estudo da Universidade de Princeton foi conduzido por professores e pesquisadores do Centro Andlinger de Energia e Meio Ambiente e do Instituto Ambiental de High Meadows (HMEI). Os líderes do projeto incluem Larson, Jesse Jenkins, professor assistente de engenharia mecânica e aeroespacial e do Centro Andlinger de Energia e Meio Ambiente, e Chris Greig, Theodora D. &William H. Walton III Cientista Pesquisador Sênior do Centro Andlinger. A pesquisa é um projeto em andamento da Iniciativa de Mitigação de Carbono do HMEI, um programa de pesquisa focado em estudar e abordar as mudanças climáticas, e está alinhado com o Rapid Switch do Andlinger Center, uma ampla iniciativa de pesquisa que investiga como acelerar os esforços de descarbonização globalmente.

A nova pesquisa, que envolveu dez pesquisadores de Princeton e oito colaboradores externos, apresenta cinco caminhos pelos quais os Estados Unidos poderiam descarbonizar toda a economia nos próximos 30 anos.

John Holdren, ex-conselheiro de ciências do presidente Obama e ex-diretor do Escritório de Política Científica e Tecnológica da Casa Branca, chamou o estudo de notável e disse que chamou a atenção para as áreas onde as medidas de política são mais necessárias.

"Todo mundo seriamente interessado na questão crucial do futuro clima-energético deste país - não menos importante, a nova administração Biden-Harris - precisa entender as descobertas deste estudo extraordinário, "disse Holdren, que é professor da Escola de Governo Kennedy de Harvard e do Departamento de Ciências da Terra e Planetárias, e a Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas John A. Paulson.

Porque todos os cinco cenários levam o país a emissões líquidas zero, os pesquisadores são neutros quanto a qual é o "melhor" ou mais provável de ser implementado. Descobriu-se que todos os caminhos envolvem gastos anuais com energia dentro da faixa histórica do que o país gasta com energia a cada ano, cerca de 4-6% do produto interno bruto, ou PIB.

"Os caminhos de rede zero exigem o gasto de uma fração semelhante do PIB que gastamos em energia hoje, mas temos que mudar imediatamente os investimentos para uma nova infraestrutura limpa em vez de sistemas existentes, "disse Jenkins.

De acordo com a pesquisa, seguindo um caminho "business-as-usual" sem esforços concertados de descarbonização, o país gastaria cerca de US $ 9,4 trilhões em energia na próxima década. Em todos os cinco cenários líquidos de zero, os custos do sistema de energia são estimados em apenas cerca de 3% (ou US $ 300 bilhões) a mais para a década, e essa porcentagem diminui ainda mais se os preços do petróleo e do gás forem mais altos do que o modelado.

"Agora temos um bom corpo de evidências que mostra, 'sim, é acessível. ' Nós podemos fazer isso, "disse Larson." E, claro, existem custos significativos de não fazer nada. A ciência do clima mostrou que o aquecimento descontrolado prejudicará comunidades aqui na América e em todo o mundo, desde mudanças no padrão de doenças até o deslocamento de milhões de pessoas devido ao aumento do nível do mar e inundações por tempestades mais intensas. "

Os cenários que os novos detalhes de pesquisa incluem um cenário de "alta eletrificação" ou E +, que envolve a eletrificação agressiva de edifícios e transportes, de modo que 100% dos carros sejam elétricos em 2050. O cenário de "eletrificação menos elevada" ou cenário E, eletrifica a uma taxa mais lenta e usa mais combustíveis líquidos e gasosos por mais tempo. Outro cenário, anotado como E- B +, permite que muito mais biomassa seja usada no sistema de energia, que, ao contrário dos outros quatro cenários, exigiria a conversão de algumas terras atualmente usadas para agricultura de alimentos para o cultivo de culturas energéticas. A via E + RE + é um cenário "totalmente renováveis" e também o mais restritivo tecnologicamente. Ele assume que nenhuma nova usina nuclear será construída, proíbe o armazenamento subterrâneo de dióxido de carbono, e elimina todo o uso de combustível fóssil até 2050. Em vez disso, depende da implantação massiva e rápida de energia eólica e solar e de maior produção de hidrogênio para atender às metas de carbono. O cenário E + RE-, por comparação, depende de "energias renováveis ​​limitadas, "restringindo a construção anual de turbinas eólicas e usinas de energia solar a não ser mais rápida do que as taxas mais rápidas alcançadas pelo país no passado, mas remove outras restrições. Esse cenário depende mais fortemente da expansão de usinas com captura de carbono e energia nuclear.

"Já que chegar a zero parece acessível, a próxima questão chave é se vamos fazer isso, como queremos fazer isso? Todos se beneficiarão com a limitação das mudanças climáticas, mas os diferentes cenários têm efeitos desiguais à medida que se desenrolam. Quem se beneficia mais, e quem paga mais? Podemos fazer isso de forma equitativa, e para que um número suficiente de pessoas veja os benefícios claros de que há uma coalizão duradoura de apoio? ”disse Jenkins.

Ele disse que essas questões são muito diferentes daquelas que os pesquisadores de energia e clima normalmente abordam, é por isso que a pesquisa Net-Zero America exigiu uma grande equipe com diversas experiências disciplinares e habilidades para realizar a investigação. Em todos os cinco cenários, os pesquisadores encontraram grandes benefícios econômicos e de saúde em todo o país. Em cada caminho, em 2030 o carvão não é mais usado para geração de energia, e há uma redução associada nas emissões de óxidos de nitrogênio, óxidos de enxofre e partículas finas de usinas de energia. Reduzir a exposição a partículas finas evita 100, 000 mortes prematuras, o que equivale a quase US $ 1 trilhão em benefícios de poluição do ar, em meados do século em comparação com um caminho "business-as-usual".

As ações para atingir as emissões líquidas zero criam cerca de 500, 000 a 1 milhão de novos empregos no setor da energia em todo o país apenas na década de 2020, com aumentos líquidos de empregos em quase todos os estados. Os cenários que dependem mais fortemente de energia eólica e solar geram mais empregos no setor de energia. Em quase todos os estados, as perdas de empregos nas indústrias extrativas fósseis são mais do que compensadas por um aumento na construção e na manufatura no setor de energia limpa. Mudanças significativas de empregos e transições ocorrerão em alguns estados onde a economia depende fortemente do carvão e do petróleo, como West Virginia e Louisiana. Os pesquisadores disseram que as descobertas granulares são úteis para identificar onde e quando o deslocamento ocorrerá e podem informar estratégias de políticas públicas para gerenciar com eficácia essas transições.

"Essas descobertas podem informar políticas críticas que podem ajudar a gerenciar os efeitos da transição e criar uma sociedade e uma economia de energia limpa mais justas, "disse Erin Mayfield, um pesquisador de pós-doutorado no HMEI que liderou a análise de emprego e poluição do ar no estudo.

Em todos os cenários de rede zero, a escala necessária de investimentos e o ritmo de construção de novas infraestruturas exigem que a mudança rápida comece imediatamente, disseram os pesquisadores.

"Temos todas as tecnologias de que precisamos para começar. Precisamos implantá-las muito mais rapidamente do que hoje, e também precisamos investir para criar opções reais para as tecnologias menos maduras que serão necessárias no longo prazo, "disse Greig.

Energia eólica e solar, junto com a eletrificação de edifícios e carros, deve crescer rapidamente nesta década para que a nação esteja em uma trajetória líquida zero. Os pesquisadores disseram que a década de 2020 também deve ser usada para continuar a desenvolver tecnologias, como aqueles que capturam carbono em fábricas de gás natural ou cimento ou aqueles que dividem a água para produzir hidrogênio, para que sejam acessíveis para implantação em grande escala na década de 2030. Mas nos próximos anos, os pesquisadores disseram que a maior parte do grande investimento gira em torno de eletricidade limpa e eletrificação e é semelhante em todos os cenários.

De acordo com a pesquisa, os Estados Unidos precisarão expandir seus sistemas de transmissão de eletricidade em 60% até 2030, e pode ser necessário triplicá-lo até 2050. Eletrificando edifícios, principalmente pela adição de bombas de calor para água e aquecimento ambiente, e o transporte eletrizante é outra etapa que deve ser acelerada na década de 2020 para preparar o terreno para qualquer um dos caminhos.

"A rede de energia atual levou 150 anos para ser construída. Agora, para obter emissões líquidas de zero até 2050, temos que construir essa quantidade de transmissão novamente nos próximos 15 anos e, em seguida, construir muito mais nos 15 anos seguintes. É uma grande mudança, "disse Jenkins.

Uma questão crítica para impulsionar esta agenda de energia limpa é onde novas instalações de fabricação de painéis solares e turbinas eólicas são construídas, e onde os parques eólicos e solares estão localizados, junto com plantas de produção de biocombustíveis. A pesquisa fornece mapas da cidade e regionais que mostram onde é menos custoso construir essas instalações e onde elas se integram ao sistema de energia de forma mais eficiente. Mas isso não leva em conta os aspectos sociais e humanos de onde construir uma nova infraestrutura.

"Indivíduos e comunidades em todo o país serão afetados por transições líquidas de zero de maneiras diferentes. Todos os americanos serão parceiros cruciais nesta transição, e devemos estar atentos às necessidades e valores das comunidades ao planejar e implementar a infraestrutura muito significativa e outros desenvolvimentos necessários para chegar a zero, "disse Greig.

Os pesquisadores disseram que esperam que o relatório, fornecendo uma variedade de futuros, fornecem confiança de que os Estados Unidos têm vários caminhos genuínos para obter emissões líquidas zero, e ajudar a orientar o investimento e as prioridades políticas nos próximos anos. Eles disseram que a pesquisa oferece insights sobre como tomar decisões em curto prazo que sejam consistentes com a eliminação das emissões líquidas de carbono daqui a 30 anos.

"Nenhum dos cenários de Princeton provará estar 'certo, 'mas juntos eles fornecem uma imagem convincente de possíveis caminhos a seguir, "disse Holdren.

"A motivação é fornecer orientação granular para os tomadores de decisão sobre o que seria necessário para tornar essas promessas líquidas de zero uma realidade, com foco nas ações que precisamos tomar hoje que terão impactos duradouros muito depois que o CEO se aposentar ou o formulador de políticas deixar o cargo, "disse Jenkins.