Sustentabilidade
Capturando Carbono – As Profundezas Oceânicas são uma Solução Viável?
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O dióxido de carbono (CO2) é um gás de efeito estufa importante e o mais comumente produzido, que ajuda a reter calor em nossa atmosfera. Esse gás que retém calor resulta tanto de atividades humanas quanto naturais.
Fontes naturais incluem processos como erupções vulcânicas e animais exalando dióxido de carbono como produto de resíduos. Enquanto isso, atividades humanas que levam a emissões de CO2 incluem incêndios florestais e produção de energia que envolve a extração e queima de combustíveis fósseis como gás natural, petróleo e carvão. Cerca de 45% do CO2 emitido pelos humanos permanece na atmosfera, contribuindo substancialmente para o aquecimento global.
Sem dióxido de carbono, o planeta Terra seria extremamente frio, tornando-o inabitável. Dito isso, o aumento da concentração desse gás em nossa atmosfera está agora elevando as temperaturas médias globais.
Em 2019, os EUA sozinhos emitiram 5,130 milhões de toneladas métricas de CO2 relacionado à energia enquanto as emissões globais foram 33,621.5 milhões de toneladas métricas, segundo estimativas da US Energy (BSIN ) Information Administration.
Consequentemente, há um interesse crescente na sequestro de carbono, um processo que captura e armazena dióxido de carbono atmosférico. Essa abordagem visa diminuir os níveis de CO2 na atmosfera e mitigar a mudança climática global.
Esforços para apoiar esse objetivo incluem a transição para sistemas de energia limpa e a descarbonização de setores de alta emissão, como transporte e construção. Entre essas iniciativas, a sequestro de carbono, em particular, destaca-se como um método colaborativo com o ambiente natural para enfrentar a mudança climática.
A sequestro de carbono é um método fundamental para remover carbono da atmosfera da Terra, focando principalmente no armazenamento permanente de CO2. Esse processo pode ocorrer de duas maneiras: biologicamente e geologicamente.
A sequestro de carbono geológica envolve armazenar CO2 em formações subterrâneas. De acordo com a avaliação nacional de 2013 da United States Geological Survey (USGS) sobre sequestro de carbono geológico, há um potencial médio estimado de armazenamento de 3,000 gigatoneladas métricas de dióxido de carbono. Segundo a avaliação da organização, a região das Planícies Costeiras, incluindo bacias costeiras do Texas à Geórgia, tem o maior potencial de armazenamento de CO2.
Uma das maneiras de fazê‑lo é através da produção de grafeno, que requer CO2 como matéria‑prima. O grafeno é um material leve e flexível com alta resistência, o que o torna benéfico nos setores de construção, energia, eletrônica e saúde.
Depois, há moléculas de engenharia, cuja forma é alterada para formar novos compostos capturando CO2 do ar. O Carbon Capture and Storage (CCS), por sua vez, envolve capturar CO2 produzido por atividade industrial, comprimir e transportar para instalações subterrâneas profundas e, finalmente, injetá‑lo em formações rochosas para armazenamento permanente.
Injetar dióxido de carbono em reservatórios subterrâneos oferece o benefício de aumentar a produção de petróleo. No entanto, esse método não está isento de desvantagens. Problemas como migração e vazamento de CO2, contaminação de águas subterrâneas e riscos sísmicos associados à injeção podem surgir. Além disso, muitas regiões do mundo carecem de características geológicas adequadas para a injeção em reservatórios.
A sequestro de carbono biológica é chamada de forma ‘indireta’ ou passiva de sequestro. Nesse método, o CO2 é armazenado no ambiente natural em ‘sumidouros de carbono’, como solo, florestas, pastagens, oceanos e outros corpos d’água.
As florestas são, na verdade, consideradas uma das melhores formas de sequestro de carbono natural. Afinal, as florestas armazenam, em média, o dobro de carbono que emitem. Durante a fotossíntese, o CO2 se liga às plantas e é trocado por oxigênio. Estima‑se que um quarto das emissões globais de CO2 seja sequestrado junto às florestas em outras formas vegetativas, como pastagens, campos, pradarias etc.
Agora, quanto ao solo: o CO2 é capturado e armazenado como carbonatos, que se acumulam ao longo de milhares de anos ao combinar‑se com elementos como o cálcio. Embora o CO2 eventualmente seja liberado da Terra, esse processo leva milhares de anos.
Em ambientes aquáticos, incluindo grandes corpos d’água, esses representam um quarto do CO2 removido da atmosfera da Terra. São principalmente as camadas superiores dos oceanos que armazenam carbono, mas quantidades excessivas podem levar à acidificação da água e afetar negativamente a biodiversidade.
Um foco crescente agora tem sido o desenvolvimento de tecnologia que permita que a sequestro de carbono aconteça em escala massiva.
Método Ultrarrápido de Sequestro de Carbono
Pesquisadores da University of Texas at Austin descobriram um novo e extremamente rápido método de armazenar o carbono capturado da atmosfera. Não só é mais rápido que os métodos convencionais, como também não requer os aceleradores químicos nocivos usados nos métodos tradicionais ou agitação mecânica.
Publicado na ACS Sustainable Chemistry & Engineering, a nova pesquisa desenvolveu uma técnica para a formação ultrarrápida de hidratos de dióxido de carbono. Esses materiais são únicos e semelhantes a gelo, podendo enterrar CO2 no oceano e impedir sua liberação na atmosfera.
“Estamos diante de um enorme desafio — encontrar uma maneira de remover com segurança gigatoneladas de carbono da nossa atmosfera — e os hidratos oferecem uma solução universal para o armazenamento de carbono. Para que eles sejam uma parte importante do quebra‑cabeça do armazenamento de carbono, precisamos da tecnologia para cultivá‑los rapidamente e em escala.”
– Vaibhav Bahadur, professor no Departamento de Engenharia Mecânica Walker
A pesquisa mostra que os hidratos podem ser cultivados rapidamente, e ainda sem usar quaisquer produtos químicos que neutralizem os benefícios ambientais da captura de carbono. Além disso, a equipe vê isso como uma forma altamente eficaz para gigascala de armazenamento de carbono. E se alguns obstáculos e problemas forem superados, os hidratos podem se tornar o método preferido para capturar e armazenar carbono.
A equipe observou que a criação desses hidratos para capturar carbono não só tem sido um processo lento, como também intensivo em energia, o que tem impedido que se tornasse o método popular de armazenamento de carbono em larga escala, até agora.
No novo estudo, os pesquisadores conseguiram alcançar até um aumento de seis vezes na taxa de formação de hidratos em comparação com métodos anteriores. A velocidade rápida do processo, juntamente com a ausência de produtos químicos, torna os hidratos adequados para o armazenamento de carbono em larga escala.
Mas o que realmente elimina a necessidade de produtos químicos, permitindo absorção aprimorada, eficiência energética e relação custo‑benefício, é o magnésio, que foi o ‘ingrediente secreto’ da pesquisa.
O magnésio (Mg), um metal cinza brilhante com baixa densidade, ponto de fusão baixo e alta reatividade química, ocorre naturalmente em combinação com outros elementos. O metal aqui funciona como um gatilho que elimina a necessidade de agentes químicos. A adição de magnésio é favorecida pela ebulição de dióxido de carbono em alta taxa de fluxo em uma configuração específica de reator. A pressão do reator aqui é o principal fator da taxa de sequestro.
Portanto, o aumento na taxa de sequestro de CO2, baseado no consumo líquido de gás, resulta da alta taxa de fluxo de entrada e saída constante de gás na presença de magnésio. Esse método aumenta a taxa de crescimento ao renovar continuamente a interface gás‑água‑hidrato.
O que torna a tecnologia mais fácil de implementar é que ela funciona muito bem com água do mar, o que significa que não necessita de processos complexos de dessalinização para criar água doce. A formação rápida de espuma com água salgada impulsionará significativamente o desempenho econômico da tecnologia, segundo a equipe. De acordo com Bahadur, que liderou a pesquisa:
“Os hidratos são opções atraentes de armazenamento de carbono, pois o leito marinho oferece condições termodinâmicas estáveis, que os protegem da decomposição.”
Dessa forma, o armazenamento de carbono está essencialmente pronto para uso por todas as nações do planeta com litoral. Assim, esse método de armazenar carbono torna‑se “mais acessível e viável em escala global e nos aproxima de alcançar um futuro sustentável,” acrescentou.
Segundo os pesquisadores, as espumas permitirão novas abordagens para transportar e sequestrar CO2. Mas as implicações desse avanço vão além da simples sequestro de carbono. A formação ultrarrápida de hidratos pode ainda encontrar aplicações em separação de gases e armazenamento e dessalinização.
Dessa forma, a nova tecnologia oferece uma solução versátil para várias indústrias. Portanto, os pesquisadores solicitaram um par de patentes relacionadas à tecnologia, e estão até considerando uma startup para comercializá‑la.
Nem Todas as Iniciativas são Bem‑Sucedidas
Dada a importância da descarbonização do meio ambiente, cientistas e líderes mundiais estão explorando diferentes caminhos e novas tecnologias para alcançar metas climáticas.
No ano passado, cientistas descobriram um micróbio na costa de uma ilha vulcânica perto da Sicília que consome CO2 “surpreendentemente rápido.” Os micróbios, originalmente encontrados em setembro de 2022, são “hiper‑eficientes no consumo de CO2 por meio da fotossíntese”, mais rápido que outras cianobactérias conhecidas. Os cientistas afirmaram que os processos microbianos são muito mais eficientes em termos de capital do que intervenções tecnológicas e também são “intrinsecamente escaláveis”, pois podem ser implantados em ambientes diversos, de lagoas abertas a biorreatores.
Alguns meses atrás, cientistas do National Institute of Standards and Technology (NIST) relataram o desenvolvimento de equipamentos de teste com alta precisão para medir o desempenho de materiais (sorventes) usados para capturar e remover carbono do ar. O aparelho permite ao NIST criar materiais de teste de grau de pesquisa (RGTM) para a indústria de captura direta de ar (DAC). Ele permite que as empresas testem seus sorventes e verifiquem sua eficácia antes de ampliar a produção.
Neste mês, pesquisadores australianos propuseram usar energia solar para capturar e armazenar carbono em resíduos de mineração. Eles estão atualmente realizando a primeira avaliação e análise do uso de calor solar concentrado para ativação de serpentina a fim de produzir materiais de matéria‑prima ativada para processos de captura e armazenamento de carbono via carbonatação mineral.
Cientistas estão até descobrindo maneiras de converter gases de efeito estufa diretamente em combustíveis sólidos que podem ser usados para aquecer residências ou alimentar indústrias. Por exemplo, pesquisadores do MIT e da Harvard University desenvolveram e demonstraram o processo de captura e conversão eletroquímica do gás em pó. O formiato sólido é então usado em laboratório para produzir eletricidade por meio de uma célula de combustível.
Portanto, ficou claro que há um foco maior na captura e armazenamento de carbono, com muita pesquisa e financiamento investidos nesses esforços. No entanto, nem todas as iniciativas foram bem‑sucedidas. Um exemplo proeminente disso foi a startup climática dos EUA, Running Tide.
No processo de remoção de carbono da Running Tide, uma rede de boias flutuantes de madeira desenvolve “microrreforestamentos” de algas marinhas para “engolir carbono do ar e da água” e calcário para “servir como antiácido para a camada superficial do mar.” As algas são posteriormente cortadas para afundar no oceano, onde absorvem CO2 e permanecem enterradas profundamente por milhares de anos.
A empresa, conforme seu site, relata ter removido 25.000 toneladas de carbono por meio de duas vias:
- Melhoria da alcalinidade oceânica
- Afundamento de biomassa
A Running Tide também vende créditos de carbono, que representam uma tonelada de carbono removida do ciclo rápido. Cerca de um ano atrás, a startup entregou os primeiros créditos de remoção de carbono de um projeto em mar aberto, com os créditos pré‑vendidos para a gigante de comércio eletrônico Shopify. Mais tarde, a Microsoft (MSFT ) também comprou créditos de carbono da startup.
Em junho, a startup anunciou que estava encerrando suas operações. O fundador e CEO da Running Tide, Mark Odlin, em um post no LinkedIn:
“Infelizmente, hoje estamos iniciando o processo de encerramento das operações globais da Running Tide porque não conseguimos garantir o tipo certo de financiamento para continuar nosso trabalho com a urgência que ele requer.”
De acordo com o post, o mercado de carbono é voluntário e não há “a demanda necessária para apoiar a remoção de carbono em larga escala”, acrescentando, “nossa integridade será julgada se alcançarmos a condição de vitória e nada mais.”
No post, ele afirmou que a startup “executou o maior projeto bem‑sucedido de remoção de carbono em mar aberto”, também “com o menor custo, nos ambientes mais adversos, com o mais alto padrão de qualidade.”
A empresa teria afundado cerca de 19 mil toneladas de cavacos de madeira nas águas costeiras da Islândia. Esse enorme descarte tem sido “completamente não supervisionado”, afirmou o jornal semanal islandês Heimildin, que também destacou a falta de supervisão das operações e a falta de verificação das alegações da empresa de que havia sequestrado 25.000 toneladas de carbono no leito marinho.
O encerramento da Running Tide e as questões sobre suas operações mostram que, embora todos os esforços e pesquisas despertem entusiasmo, as iniciativas nem sempre se concretizam e há necessidade de mais apoio governamental e avanços tecnológicos para realmente trazer uma mudança.
#1. ExxonMobil (XOM)
Como uma das principais empresas públicas que investem fortemente em tecnologias de captura e armazenamento de carbono (CCS), com vários projetos em andamento para mitigar sua pegada de carbono, a ExxonMobil (XOM ) pode se beneficiar significativamente da pesquisa da University of Texas sobre sequestro de carbono baseado no oceano.
A tecnologia de sequestro de carbono baseada no oceano pode ajudar a ExxonMobil a aprimorar sua liderança tecnológica e reduzir custos regulatórios relacionados às emissões de carbono.
XOM Gráfico de preços
Financeiramente, poderia economizar somas significativas ao reduzir possíveis responsabilidades de impostos sobre carbono e criar novas fontes de receita por meio da venda de créditos de carbono. Além disso, esses avanços podem melhorar as classificações ambientais, sociais e de governança (ESG) da ExxonMobil, tornando-a mais atraente para investidores conscientes do meio ambiente. Reportou uma receita de US$ 413,7 bilhões em 2023.
#2. Occidental Petroleum (OXY)
A Occidental Petroleum (OXY ) é líder no desenvolvimento de projetos de CCS em grande escala, particularmente aqueles que integram carbono capturado em processos de recuperação avançada de petróleo (EOR). Ao adotar o sequestro de carbono baseado no oceano, a Occidental pode diversificar ainda mais suas iniciativas de CCS e aprimorar suas práticas de sustentabilidade.
OXY Gráfico de preços
Financeiramente, essa tecnologia oferece benefícios duplos: ajuda a reduzir as responsabilidades de impostos sobre carbono e gera receita adicional por meio de créditos de carbono. Além disso, o uso de carbono capturado em EOR pode melhorar as taxas de recuperação de petróleo, aumentando assim a eficiência de produção e a lucratividade. A empresa reportou uma receita de US$ 28,92 bilhões em 2023.
Considerações Finais
Prevenir o aquecimento adicional da atmosfera da Terra e enfrentar a mudança climática são prioridades globais. Diversas medidas, incluindo a eliminação gradual de combustíveis emissores de carbono e o estabelecimento de metas juridicamente vinculativas para emissões líquidas zero, foram adotadas. Capturar e armazenar CO2 é mais uma solução importante para descarbonizar nosso planeta.
Esse sequestro de carbono pode ser alcançado de várias maneiras, sendo a profundidade oceânica um local atraente para isso. O oceano é um sumidouro de carbono, usando uma bomba biológica de carbono — fitoplâncton — para transportar CO2 da superfície para o leito marinho através da cadeia alimentar, onde é armazenado a longo prazo. Bombas físicas, impulsionadas pela circulação oceânica, também ajudam a sequestrar carbono dissolvido.
Dada sua vasta capacidade de armazenamento e habilidade natural de absorver CO2, combinada com o isolamento da atmosfera, o oceano profundo é um método popular para armazenamento de carbono. As técnicas variam desde a injeção direta de CO2 no oceano profundo até a adição de nutrientes para estimular o crescimento de fitoplâncton e a exploração da alta pressão e baixas temperaturas para formar hidratos sólidos.
No entanto, essa abordagem não está isenta de desafios, como ilustrado pelo caso da Running Tide, e surgem questões como acidificação, custo, monitoramento, verificação e sustentabilidade.
Só por meio de pesquisa e desenvolvimento constantes, como feito pelos pesquisadores da University of Texas, podemos encontrar soluções que ajudem a armazenar carbono sem prejudicar o meio ambiente. No geral, as profundezas oceânicas apresentam uma opção promissora, porém incerta, para o propósito de sequestro de carbono.
Clique aqui para uma lista das cinco principais ações de captura de carbono.
