No esforço para combater os impactos catastróficos do aquecimento global, devemos acelerar os esforços de redução das emissões de carbono e escalar rapidamente estratégias para remover o dióxido de carbono (CO₂ ) da atmosfera e dos oceanos. As tecnologias para reduzir as nossas emissões de carbono estão maduras; os que visam a remoção de carbono do ambiente não o são e necessitam de um apoio robusto dos governos e do sector privado.



Apenas 45% das emissões de dióxido de carbono permanecem na atmosfera; o restante é absorvido através de dois ciclos:1) o ciclo biológico do carbono armazena CO₂ na matéria vegetal e nos solos, e 2) o ciclo aquoso do carbono absorve CO₂ da atmosfera para os oceanos. Cada um desses ciclos é responsável por 25% e 30% do CO2 emitido₂ , respectivamente.

CO₂ que se dissolve nos oceanos reage para formar substâncias químicas que aumentam a acidez dos oceanos. A dissolução de minerais das rochas ao longo da costa atua para contrabalançar esta acidez, num processo denominado intemperismo geológico, mas o aumento extremo na taxa e volume de CO₂ As emissões, especialmente nos últimos 60 anos, excederam em muito a taxa de desgaste geológico, levando a um aumento de 30% na acidez dos oceanos.

À medida que os oceanos se acidificam, milhões de espécies marinhas e ecossistemas inteiros – especialmente os recifes de coral – serão incapazes de se adaptar.

Estamos a sobrecarregar os sistemas de reequilíbrio natural da Terra e a prejudicar os seus ecossistemas no processo. O nosso trabalho recente na Universidade McMaster e na Universidade de Toronto, apoiado pela Carbon to Sea Initiative, tentou enfrentar estes desafios.

O desafio que temos pela frente

A boa notícia é que é possível reequilibrar o pH dos oceanos usando um processo chamado aumento da alcalinidade dos oceanos (OAE). Além do mais, esse reequilíbrio também incentivará emissões adicionais de CO₂ ser absorvido da atmosfera. Restaurando cuidadosa e continuamente a alcalinidade do oceano, a acidificação dos oceanos e o excesso de CO atmosférico₂ concentrações podem ser combatidas simultaneamente.

A abordagem mais óbvia seria adicionar minerais alcalinos finamente moídos ao oceano para reduzir diretamente a acidez da água. No entanto, a enorme escala a que estes processos teriam de ser implementados é impressionante.

Por exemplo, estimamos que a massa equivalente a cerca de oito mil edifícios Empire State de substâncias alcalinas teria de ser adicionada aos oceanos todos os anos, a partir de meados do século, para cumprir as metas de emissões do IPCC. É evidente que esta técnica não pode ser a única solução.

Acreditamos que uma abordagem eletroquímica operada com energia descarbonizada é uma das melhores formas de combater a acidificação dos oceanos. Usando um processo denominado eletrodiálise de membrana bipolar (BMED), a acidez da água do mar é removida diretamente, sem adição de outras substâncias. Esta tecnologia requer apenas água do mar, eletricidade e membranas especializadas.

A simplicidade e modularidade inerentes à tecnologia BMED permitem um método flexível, escalonável e potencialmente econômico de remoção de dióxido de carbono.

Construindo em escala

Em 2015 – com uma equipe de pesquisadores do Palo Alto Research Center e X Development – ​​construímos e testamos um sistema BMED de pequena escala. Este sistema teve um bom desempenho e mostra-se muito promissor quando combinado com instalações existentes, como usinas de dessalinização.

Identificamos as suas principais limitações tecnológicas, mas em 2015-2017, os créditos de carbono e os incentivos para tecnologias de alterações climáticas foram insuficientes e o projecto foi arquivado. Agora o clima económico e físico mudou.

Na frente económica, tanto os créditos fiscais concedidos pela Lei de Redução da Inflação (IRA) nos Estados Unidos, como o imposto sobre o carbono neutro em termos de receitas, cada vez mais crescente, no Canadá, estão a reforçar a viabilidade económica das tecnologias de redução do dióxido de carbono.

Além disso, os recentes acontecimentos climáticos extremos do ano passado, desde grandes incêndios florestais no Canadá, aos meses mais quentes de que há registo, até às temperaturas do mar mais quentes alguma vez medidas, estão a chocar as pessoas para a realidade flagrante das alterações climáticas e a aumentar a procura de soluções reais. A tecnologia BMED é uma dessas soluções.

A tecnologia BMED é limitada em parte pelas membranas especializadas disponíveis comercialmente. Além do mais, estas membranas representam uma parcela significativa (cerca de 30%) do custo de capital e têm vida útil curta, pois são suscetíveis à degradação.

Nosso trabalho visa desenvolver membranas ultrafinas e escalonáveis ​​para uso em um processo BMED modificado, ao mesmo tempo que identifica condições operacionais eficientes, acoplamentos industriais ideais e locais globais ideais para implementar esta tecnologia OAE de maneira econômica em todo o mundo.

As membranas ultrafinas extrairão a acidez de forma mais eficiente do que as membranas comerciais existentes, enquanto sua técnica de fabricação e uso ideal diminuirão drasticamente seus custos operacionais e de produção.

O desenvolvimento de sistemas BMED econômicos abrirá um caminho para EOA economicamente viáveis.

Otimismo cauteloso

Recentemente, foram formadas várias start-ups – como Ebb Carbon, SeaO2 e Vesta – que visam a remoção de dióxido de carbono dos oceanos através de EOA.

Encorajamos a comunicação aberta sobre o progresso e os desafios enfrentados pela OAE com o público, as instituições de investigação, os governos e o sector privado para acelerar soluções para os desafios da OAE.

Em particular, devemos avaliar o impacto do reajuste da alcalinidade da água do mar nos ecossistemas marinhos e, ao mesmo tempo, desenvolver e implementar sistemas confiáveis ​​para medir, reportar e verificar a quantidade líquida de acidez e carbono removidos.

Paralelamente, devemos também identificar locais ideais de implantação em grande escala onde as OAE possam ser implementadas de forma segura e eficaz.

Estas considerações estão a ser investigadas por vários grupos, mas é necessário muito mais apoio para avaliar e dimensionar rapidamente esta tecnologia.

Para superar os desafios tecnológicos e as incertezas ambientais, o apoio governamental, industrial, sem fins lucrativos e de capital de risco deve ser massivamente dimensionado e dedicado à validação cuidadosa e responsável da implementação em larga escala de tecnologias OAE em todo o mundo.

Fornecido por The Conversation


Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.