Um olhar profundo sobre a captura e armazenamento de carbono CCS e seu papel na crise climática

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Um olhar profundo sobre a captura e armazenamento de carbono
(CCS) e seu papel na crise climática
A captura e armazenamento de carbono (CCS) é o processo de captura de dióxido de carbono (2CO2), um gás de
efeito estufa, e depositá-lo em algum lugar que não chegará à atmosfera novamente – normalmente em uma
formação geológica adequada. O objetivo é reduzir a quantidade de gases de efeito estufa na atmosfera e limitar (ou
mesmo reverter) o aquecimento climático causado pelo homem.
Isso funciona?
Não é ficção científica. A tecnologia já existe e vários projetos já estão em andamento. O dióxido de carbono é
tipicamente extraído de uma única fonte de ponto (como uma fábrica de cimento ou uma instalação de combustível
fóssil) e injetado em uma estrutura porosa onde o CO 2 pode ser absorvido sem vazar de volta para a atmosfera. O
dióxido de carbono também pode ser absorvido pelo ar, embora a eficácia deste processo seja muito menor.
A captura e armazenamento de carbono pode reduzir as emissões de uma planta em até 90% e quando combinada
com outras tecnologias, a CCS pode até levar a emissões negativas.
A tecnologia é considerada por muitos pesquisadores como uma ferramenta fundamental em nossa luta contra o
aquecimento global e as emissões de gases de efeito estufa, pois não é apenas uma maneira de reduzir nossas
emissões, mas talvez até mesmo pegar alguns dos gases de efeito estufa já presentes na atmosfera e armazená-
los. No entanto, a CCS vem em muitas formas diferentes e, neste momento, há apenas um punhado de projetos de
CCS operacionais no mundo.
Simplificando, funciona – a física do processo é válida. Mas se a CCS será ou não realmente usada em larga escala
e nos ajudará a manter as mudanças climáticas sob controle é uma questão muito diferente.
Por que o CCS
O planeta está a aquecer. Ao longo do século passado, a temperatura média da superfície do planeta aumentou
cerca de 2 graus Fahrenheit (um pouco mais de 1 grau Celsius) - uma mudança impulsionada em grande parte pelo
aumento do dióxido de carbono e outras emissões feitas pelo homem na atmosfera.
Não vamos entrar nos detalhes de como sabemos que a mudança climática está acontecendo e que é causada pela
humanidade. Todos os números disponíveis e evidências científicas apontam nessa direção. As emissões de gases
https://cdn.zmescience.com/wp-content/uploads/2021/03/image.png
https://climate.nasa.gov/evidence/
https://www.carbonbrief.org/analysis-why-scientists-think-100-of-global-warming-is-due-to-humans
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de efeito estufa aumentaram de forma constante desde 1890 e, como resultado, as temperaturas estão aumentando.
O problema é muito real e enterrar nossa cabeça na areia não vai ajudar nem um pouco.
Se quisermos realmente gerir esta crise, precisamos reduzir as nossas emissões, alcançar zero emissões líquidas e,
em última análise, encontrar formas de reverter as emissões anteriores. A boa notícia é que a CCS pode ajudar com
ambos.
Neste momento, a sociedade mais se concentrou na produção de energia renovável para substituir os combustíveis
fósseis poluentes e intensivos em carbono. Na verdade, não é apenas o aspecto ambiental, a energia renovável já é
mais barata em muitas partes do mundo (mas essa é uma história diferente). Por mais importante que isso possa
ser, não é suficiente por si só.
Uma parte substancial de nossas emissões vem de outras atividades industriais (como fábricas de cimento, por
exemplo) que são extremamente difíceis de descarbonizar, e não é como se todas as usinas de energia moinística
de combustíveis desaparecessem durante a noite – precisamos reduzir as emissões delas nesse meio tempo. É aqui
que o CCS pode entrar e fazer a diferença.
No entanto, não podemos simplesmente capturar dióxido de carbono, colocá-lo em uma caixa e lavar as mãos,
simplesmente não funciona dessa maneira. Você não pode construir uma fábrica de armazenamento de carbono.
Felizmente, a natureza fez isso sozinha.
Geologia para o resgate
Algumas características geológicas subsuperficiais são excelentes como locais de armazenamento de carbono.
Alguns poros cheios de salmoura em formações de arenito, ou outras estruturas semelhantes seladas por um
caprock natural e impermeável, como um xisto ou argila. Essencialmente, você precisa de uma rocha porosa para
injetar o carbono e rochas impermeáveis para atuar como uma vedação ao seu redor.
Em alguns contextos, o armazenamento de carbono tem sido usado há várias décadas (principalmente para a
recuperação aprimorada de petróleo), mas como uma ferramenta para combater o aquecimento global, é um
conceito relativamente novo. Para muitos projetos atuais de CCS, a tecnologia usada para bloquear o subsolo de
CO2 é a mesma tecnologia usada para melhorar os reservatórios de petróleo. Em um campo de petróleo (chamado
Sleipnir), cerca de 23 milhões de toneladas de CO2 foram injetadas no subsolo. No caso do Sleipnir, o efeito positivo
da injeção de CO2 é contrabalançado pela extração (e subsequente) queima de óleo. Mas e se pudéssemos ter o
efeito positivo e não fazer a parte do petróleo? É assim que surgiu a ideia de armazenamento de carbono.
Foi pesquisado ativamente nos EUA desde 1997, mas a tecnologia decolou pela primeira vez na Noruega na década
de 1980. Embora o princípio básico ainda seja o mesmo, a CCS como campo da ciência cresceu e se desenvolveu
maciçamente desde então. As publicações e estudos de CCS aumentaram exponencialmente nos últimos 20 anos,
com a colaboração internacional estimulando vários projetos. Ainda assim, em 2019, existem apenas 17 projetos
operacionais de CCS no mundo, capturando 31,5Mt de CO2 por ano, dos quais apenas 3,7 são armazenados
geologicamente. Compare isso com os 5,1 bilhões de toneladas métricas de dióxido de carbono relacionado à
energia que os EUA emitiram apenas em 2019 – os EUA levam apenas alguns dias para emitir mais CO2than são
armazenados durante todo o ano em todo o mundo.
https://blogs.ei.columbia.edu/2017/04/04/how-we-know-climate-change-is-not-natural/
https://ourworldindata.org/cheap-renewables-growth
https://ourworldindata.org/cheap-renewables-growth
https://www.zmescience.com/research/materials/buildings-grown-by-bacteria-its-not-as-crazy-as-it-sounds-and-its-actively-researched/
https://www.zmescience.com/research/materials/buildings-grown-by-bacteria-its-not-as-crazy-as-it-sounds-and-its-actively-researched/
https://cdn.zmescience.com/wp-content/uploads/2021/03/11287291303_c01941c220_b.jpg
https://www.zmescience.com/feature-post/natural-sciences/geology-and-paleontology/rocks-and-minerals/shale/
https://www.wikiwand.com/en/Enhanced_oil_recovery
https://www.wikiwand.com/en/Enhanced_oil_recovery
https://www.energy.gov/fe/science-innovation/carbon-capture-and-storage-research
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1750583615001449
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Mas isso não significa que a CCS não possa crescer. O último Relatório de Avaliação do IPCC sobre Mitigação
mencionou a CCS 35 vezes no resumo para os formuladores de políticas. A Agência Internacional de Energia disse
repetidamente que a CCS é uma tecnologia fundamental para mitigar as mudanças climáticas. Cada vez mais, os
pesquisadores estão olhando para a CCS como uma das principais maneiras de abordar algumas partes de nossas
emissões de gases de efeito estufa.
No mínimo, o potencial geológico está lá. O Laboratório Nacional de Tecnologia de Energia dos EUA (NETL)
informou que a América do Norte tem capacidade de armazenamento suficiente para mais de 900 anos de dióxido
de carbono nas taxas atuais de produção. Mesmo que haja alguma incerteza em relação ao potencial vazamento a
longo prazo, ainda há espaço mais do que suficiente para o mundo despejar seu carbono no subsolo.
Localização, localização, localização (e tecnologia)
A captura e armazenamento de carbono é mais eficaz quando é aplicada em fontes pontuais, como uma única
fábrica ou um único local de armazenamento – é muito menos eficaz quando se lida com múltiplas fontes menores.
Isso é o que o torna uma tecnologia excelentepara as indústrias de emissões pesadas.
Exasple de como a CCS pode trabalhar em uma planta de biomassa. Créditos da imagem: Wiki
Commons.
Existem três tipos principais de captura e armazenamento de carbono para instalações industriais:
A captura pós-combustão é a forma mais utilizada de captura e armazenamento de carbono. É essencialmente
que se refere a captura de CO2 de um gás de combustão gerado após a combustão de um combustível à
base de carbono, como carvão ou gás natural. Uma série de técnicas diferentes são usadas, e a captura pós-
combustão é especialmente interessante para os pesquisadores, porque as usinas de energia de combustíveis
fósseis existentes podem ser adaptadas para incluir a tecnologia CCS nesta configuração.
A captura pré-combustão é amplamente aplicada em fertilizantes, combustível gasoso (H 22, CH 44) e
produção de energia. A vantagem é que você também obtém hidrogênio que pode ser usado como
combustível. No entanto, a adaptação de plantas para acomodar a captura pré-combustão é um desafio e isso
é principalmente uma opção para novas plantas.
combustão de oxicombustível, onde o combustível é queimado em oxigênio em vez de ar. Isso resulta em um
gás de combustão que é principalmente CO2 e água.
Existem várias tecnologias para separar o CO2, tornando-se cada vez mais eficientes a cada ano. Mas depois que
ele é separado, o CO2 deve ser transportado. Isso é mais facilmente feito através de tubos (e já foi feito antes). Por
exemplo, havia aproximadamente 5.800 km de oleodutos de CO2 nos Estados Unidos em 2008, e um gasoduto de
160 km na Noruega usado para maior recuperação de petróleo.
http://ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar5/wg3/ipcc_wg3_ar5_summary-for-policymakers.pdf
http://ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar5/wg3/ipcc_wg3_ar5_summary-for-policymakers.pdf
https://cdn.zmescience.com/wp-content/uploads/2021/03/654px-Diagram-of-Bioenergie_power_plant_with_carbon_capture_and_storage_cropped.jpg
https://www.wikiwand.com/en/Flue_gas
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/cr2003272
https://www.wikiwand.com/en/Carbon_capture_and_storage#/CO2_separation_technologies
https://www.parliament.uk/globalassets/documents/post/postpn335.pdf
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Depois de separado e transportado, é injetado em um reservatório geológico adequado.
Emissões negativas – tirando carbono da atmosfera
Até agora, nos concentramos principalmente no uso de CCS para fábricas, como forma de reduzir as emissões. Mas
a CCS também pode ser usada como uma forma de reverter as emissões – ou, como dizem os pesquisadores, para
produzir emissões negativas.
Quantidade de cimento para cerca de 8% das emissões de gases de efeito
estufa do mundo. Créditos da imagem: Kére Helge Karstensen, SINTEF.
O princípio subjacente é simples: você extrai carbono de fontes no ciclo biológico da Terra e as injeta no solo. Dessa
forma, você não está apenas reduzindo o carbono que está produzindo, você está essencialmente eliminando
alguns dos já existentes. Então você pegaria algo como lascas de madeira ou resíduos biológicos, como esterco, e
injetaria o carbono dele em um local de armazenamento geológico.
Mas pode ficar ainda mais interessante do que isso. Em um estudo recente, os pesquisadores descobriram uma
maneira de extrair dióxido de carbono da atmosfera e transformá-lo de volta em carvão. Essa abordagem está sendo
ativamente pesquisada por empresas de combustíveis fósseis, que estão procurando uma maneira de maximizar os
retornos. No entanto, para que isso realmente tenha um efeito positivo líquido, a subsequente queima do carvão
resultante também teria que ser capturada.
Talvez o desenvolvimento mais emocionante venha da Islândia, onde os pesquisadores encontraram uma maneira
de extrair CO2 e mineralizá-lo em rochas. Eles essencialmente criaram “planta de emissões negativas” – uma planta
que transforma CO2 ambiente em interruptores de pedra.
https://cdn.zmescience.com/wp-content/uploads/2021/03/nyh_sement.jpg
https://www.forbes.com/sites/trevornace/2019/02/27/scientists-just-pulled-co2-from-air-and-turned-it-into-coal/?sh=508a9be24563
https://www.nature.com/articles/s41467-019-08824-8
https://www.zmescience.com/science/geology/scientists-turn-co2-rock-iceland/
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Os grandes campos basálticos da Islândia podem ser uma benção para a CCS. Imagem via Unsplash.
A chave para a rápida mineralização do carbono é o basalto – uma rocha vulcânica da qual a Islândia tem uma
abundância de. A Islândia é na verdade composta principalmente de basalto (90%), e dentro do basalto, o CO2 pode
rapidamente mineralizar (mem-se em rochas carbonatada). “O potencial de ampliar nossa tecnologia em
combinação com o armazenamento de CO2 é enorme”, disse Christoph Gebald, fundador e CEO da Climeworks, a
empresa por trás da tecnologia.
Mas, para todos esses desenvolvimentos emocionantes, há uma parte que deixamos propositalmente de fora até
agora: dinheiro.
Sem um imposto sobre o carbono, a CCS não funciona
E quanto ao dinheiro? Como vimos no caso das energias renováveis, as tecnologias verdes só podem realmente ter
sucesso quando têm pelo menos alguma vantagem econômica. Separar o CO2 de outros produtos químicos é caro
e também requer energia. Mas, ao contrário da energia renovável, no caso da CCS, não há vantagem econômica
real – tudo o que você tem é um método de reduzir as emissões de CO2, é isso.
No momento, mesmo que a CCS esteja fazendo grandes progressos em termos de tecnologia e pesquisa, o
financiamento para as referidas tecnologias está começando a encolher. Este é um problema não apenas para o
armazenamento de carbono, mas para a nossa capacidade de cumprir os compromissos climáticos atuais e evitar
danos ambientais e econômicos catastróficos.
Hoje em dia, os projetos de CCS dependem de incentivos e padrões do governo – mesmo que os economistas
geralmente concordem que esses programas são menos eficazes e mais caros do que o preço do carbono. A
precificação do carbono é notoriamente impopular e muito debatida, mas cada vez mais, os principais economistas
estão pedindo algum tipo de imposto sobre o clima. Sem esse imposto (ou algum mecanismo de preços), a CCS
continua sendo uma tecnologia de nicho e é improvável que seja dimensionada massivamente para o futuro.
“Prefiro ter um preço de carbono em toda a economia para criar mercados para tecnologia de baixo
carbono. Então os mercados, e não os defensores, tomarão decisões sobre o mix de tecnologia.
Acredito que a implantação da CCS seria significativa sob tal política”, escreve Howard J. Herzog
Engenheiro de Pesquisa Sênior, Instituto de Tecnologia de Massachusetts.
Simplificando, são muito necessárias novas políticas para incentivar a CAC comercial. Não importa como você olha
para as coisas atingindo emissões líquidas zero (e talvez, um dia até mesmo emissões negativas) pareça muito mais
difícil sem CCS – mas sem incentivos financeiros CCS não pode florescer, mesmo quando a tecnologia amadurece.
Um relatório da Universidade de Warwick conclui:
https://cdn.zmescience.com/wp-content/uploads/2021/03/Iceland-Landscape-Nature-2014325.jpg
https://www.zmescience.com/ecology/iceland-traps-co2-basalt-09052019/
https://www.zmescience.com/feature-post/natural-sciences/geology-and-paleontology/rocks-and-minerals/basalt/
https://www.weforum.org/agenda/2015/03/should-we-store-co2-underground/
https://www.zmescience.com/other/feature-post/what-is-paris-agreement-14092019/
https://theconversation.com/why-we-need-the-opposite-of-a-carbon-tax-to-reduce-emissions-133490
https://www.zmescience.com/ecology/world-problems/leading-economists-urgently-call-for-a-tax-on-carbon/
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“O CCS tem um potencial considerável para reduzir as emissões de CO2 não apenas em uma
quantidade significativa, mas também a um custo social que a maioria dos economistas não consideraria
proibitivo, particularmente em comparação com os custos sociais previstos para um cenário de negócios
como de costume com emissões de carbono não regulamentadas”.
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