Cómo podemos eliminar Co2 del aire para evitar la catástrofe climática

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Cómo podemos eliminar Co2 del aire para evitar la catástrofe climática

Con una inversión suficiente y un despliegue estratégico, la eliminación y el almacenamiento de dióxido de carbono pueden desempeñar un papel clave para mantener el calentamiento global a un nivel con el que podamos vivir.

Klaus Lackner tiene una imagen del futuro en su mente, y se ve así: 100 millones de cajas de tamaño de semirremolque, cada una llena de una tela de color beige configurada en lo que parece ser una alfombra peluda para maximizar el área de superficie. Cada caja dibuja en el aire como si estuviera respirando. Al hacerlo, la tela absorbe dióxido de carbono, que luego libera en forma concentrada para convertirse en concreto o plástico o conducirse a gran profundidad, lo que cancela efectivamente su capacidad de contribuir al cambio climático.

Aunque la tecnología aún no está operativa, está "a punto de abandonar el laboratorio, por lo que podemos mostrar cómo funciona en pequeña escala", dice Lackner, director del Centro de Emisiones Negativas de Carbono en la Universidad Estatal de Arizona. Una vez que tiene todas las fallas resueltas, se imagina que, combinadas, la red de cajas podría capturar unas 100 millones de toneladas métricas (110 millones de toneladas) de CO2 por día a un costo de US $ 30 por tonelada, lo que hace una mella discernible en la superabundancia de CO2 que perturba el clima y que se ha acumulado en el aire desde que los humanos comenzaron a quemar combustibles fósiles en serio 150 hace años.

Lackner es uno de los cientos, si no miles, de científicos de todo el mundo que trabajan en formas de eliminar CO2 de la atmósfera, capturando carbono de la atmósfera usando plantas, rocas o reacciones químicas diseñadas y almacenándolo en el suelo, productos como el hormigón y plástico, rocas, depósitos subterráneos o el mar azul profundo.

"No podemos simplemente descarbonizar nuestra economía, o no vamos a cumplir nuestra meta de carbono". - Noah Deich

Algunas de las estrategias, conocidas colectivamente como eliminación de dióxido de carbono o tecnologías de emisiones negativas, son solo centelleos a los ojos de sus visionarios. Otros: esquemas de baja tecnología como plantar más bosques o dejar residuos de cultivos en el campo, o más configuraciones de "emisiones negativas" de alta tecnología como el CO2: captura de la planta de combustible de biomasa que se conectó en línea la primavera pasada en Decatur, Illinois, ya están en marcha. Su objetivo común: ayudarnos a salir del cambio climático nos hemos metido.

"No podemos simplemente descarbonizar nuestra economía, o no vamos a cumplir nuestra meta de carbono", dice Noah Deich, cofundador y director ejecutivo de la Centro para la eliminación de carbono en Oakland, California. "Tenemos que ir más allá para limpiar el carbono de la atmósfera. ... [Y] tenemos que comenzar con urgencia si queremos tener mercados reales y soluciones reales disponibles para nosotros que sean seguras y rentables para 2030 ".

Muchos enfoques

Prácticamente todos los expertos en cambio climático están de acuerdo en que para evitar una catástrofe debemos ante todo poner todo lo que podamos para reducir las emisiones de CO2. Pero un número cada vez mayor dice que eso no es suficiente. Si queremos limitar el calentamiento atmosférico a un nivel por debajo del cual los cambios irreversibles se vuelven inevitables, argumentan, también tendremos que eliminar activamente CO2 del aire en cantidades considerables.

"Es casi imposible que lleguemos a 2 ° C, y mucho menos a 1.5 [° C], sin algún tipo de tecnología de emisiones negativas", dice Pete Smith, presidente de ciencia de las plantas y del suelo de la Universidad de Aberdeen y uno de los mundo líderes en mitigación del cambio climático.

De hecho, científicos de todo el mundo que recientemente elaboraron una "hoja de ruta" para un futuro que nos da buenas posibilidades de mantener el calentamiento por debajo del umbral 2 ºC se apoyan fuertemente en la reducción de las emisiones de carbono eliminando por completo los combustibles fósiles, pero también requieren que eliminemos activamente CO2 de la atmósfera. Su esquema requiere secuestrar gigatoneladas métricas 0.61 (una gigatonelada, abreviado Gt, es un billón de toneladas métricas o 0.67 billones de toneladas) de CO2 por año por 2030, 5.51 por 2050 y 17.72 por 2100. Las emisiones de CO2 generadas por el hombre fueron alrededor de 40 Gt en 2015, según la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica.

"Es casi imposible que alcancemos 2 ° C, y aún menos 1.5, sin algún tipo de tecnología de emisiones negativas". -Pete Smith

Informes periódicamente aparecen señalando que un enfoque u otro no va a cortarlo: los árboles pueden almacenar carbono, pero compiten con la agricultura por la tierra, el suelo no puede almacenar suficiente, máquinas como las que Lackner imagina toman demasiada energía, nosotros don No tiene la ingeniería resuelta para el almacenamiento subterráneo.

Es probable que ninguna solución sea la solución, todos tienen sus pros y sus contras, y muchos tienen errores que resolver antes de que estén listos para el horario de máxima audiencia. Pero en la combinación correcta, y con algunas investigaciones y desarrollos serios, podrían marcar una gran diferencia. Y como un equipo internacional de científicos del clima recientemente señaló, cuanto antes mejor, porque la tarea de reducir los gases de efecto invernadero será cada vez más grande y más desalentadora cuanto más demoremos.

Smith sugiere dividir los muchos enfoques en dos categorías: estrategias "sin remordimientos" de tecnología relativamente baja que están listas para funcionar, como la reforestación y la mejora de la práctica agrícola, y opciones avanzadas que requieren investigación y desarrollo sustanciales para ser viables. Luego, sugiere, despliega el primero y trabajar en este último. También aboga por minimizar los inconvenientes y maximizar los beneficios combinando cuidadosamente el enfoque correcto con la ubicación correcta.

"Probablemente hay buenas maneras y malas maneras de hacer todo", dice Smith. "Creo que tenemos que encontrar las buenas maneras de hacer estas cosas".

Deich también apoya la búsqueda simultánea de múltiples opciones. "No queremos una tecnología, queremos un montón de soluciones complementarias en una cartera más amplia que se actualiza a menudo a medida que surge nueva información sobre las soluciones ".

Con esto en mente, he aquí una mirada rápida a algunos de los enfoques principales que se están considerando, incluida una proyección de campo de juego basada en el conocimiento actual del potencial de almacenamiento de CO2 destilado de una variedad de fuentes, incluyendo resultados preliminares de un estudio de la Universidad de Michigan se espera que se publique a finales de este año, así como resúmenes de ventajas, desventajas, madurez, incertidumbres y pensamientos sobre las circunstancias en las que cada uno podría aplicarse mejor.

Forestación y reforestación

Pague su tarifa de entrada, conduzca por un sinuoso camino a través del Parque Nacional Sequoia en California, camine media milla a través del bosque, y se encontrará a los pies del General Sherman, el árbol más grande del mundo. Con algunos pies cúbicos 52,500 (1,487 metros cúbicos) de madera en su tronco, el gigante tiene más de toneladas métricas 1,400 (1,500 toneladas) de CO2 atrapado solo en su tronco.

Aunque su tamaño es claramente excepcional, el General da una idea del potencial de los árboles para chupar CO2 del aire y almacenarlo en madera, corteza, hojas y raíz. De hecho, el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático estima que una hectárea (2.5 acres) de bosque puede ocupar entre 1.5 y 30 toneladas métricas (toneladas 1.6 y 33) de CO2 por año, dependiendo de los tipos de árboles, qué edad ellos son, el clima, etc.

Los bosques en el mundo actualmente secuestran en el orden de 2 Gt CO2per año. Los esfuerzos concertados para plantar árboles en nuevos lugares (forestación) y replantar la superficie deforestada (reforestación) podrían aumentar esto por una gigatonelada o más, dependiendo de las especies, los patrones de crecimiento, la economía, la política y otras variables. Las prácticas de manejo forestal que enfatizan el almacenamiento de carbono y la modificación genética de los árboles y otras plantas forestales para mejorar su capacidad para absorber y almacenar carbono podrían aumentar estas cifras.

Otra forma de ayudar a mejorar la capacidad de los árboles de almacenar carbono es fabricar productos de larga duración a partir de ellos: edificios con marcos de madera, libros, etc. El uso de madera rica en carbono para la construcción, por ejemplo, podría extender la capacidad de almacenamiento de los árboles más allá de las fronteras forestales, con el almacenamiento de madera y la forestación combinando para un posible 1.3-14 Gt CO2 por año, de acuerdo con The Climate Institute, una organización de investigación con sede en Australia.

Cultivo de Carbono

La mayoría de la agricultura está destinada a producir algo que se cosecha de la tierra. El cultivo de carbono es lo opuesto. Utiliza plantas para atrapar CO2, luego utiliza prácticas estratégicamente tales como reducir la labranza, plantar cultivos de raíces más largas e incorporar materiales orgánicos en el suelo para alentar al carbono atrapado a entrar y permanecer en el suelo.

"Actualmente, muchos suelos agrícolas, hortícolas, forestales y de jardines son una fuente de carbono neta. Es decir, estos suelos están perdiendo más carbono de lo que secuestran ", señala Christine Jones, fundadora de la organización sin fines de lucro con sede en Australia. Carbón increíble. "El potencial para revertir el movimiento neto de CO2 a la atmósfera a través de una mejor gestión de la planta y el suelo es inmenso. De hecho, administrar la cubierta vegetal de manera que mejore la capacidad del suelo para secuestrar y almacenar grandes volúmenes de carbono atmosférico en forma estable ofrece una solución práctica y casi inmediata a algunos de los problemas más desafiantes que enfrenta actualmente la humanidad ".

La capacidad de almacenamiento de carbono del suelo podría aumentar aún más si las iniciativas de investigación del Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada-Energía, una agencia del gobierno de EE. UU. que brinda apoyo en investigación para tecnologías energéticas innovadoras, y otras destinadas a mejorar la capacidad de los cultivos para transferir carbono al suelo son exitosas. Y, señala Eric Toensmeier, autor de The Carbon Farming Solution, la capacidad de las tierras de cultivo para almacenar carbono puede incrementarse drásticamente al incluir árboles en la ecuación también.

"Generalmente, las prácticas incorporan árboles que tienen la mayor cantidad de carbono [almacenamiento], a menudo de dos a 10 veces más carbono por hectárea, lo cual es un gran problema", dice Toensmeier.

Otra vegetación

Aunque los bosques y las tierras agrícolas atrajeron la mayor atención, otros tipos de vegetación (pastizales, vegetación costera, turberas) también absorben y almacenan CO2, y los esfuerzos para mejorar su capacidad podrían contribuir a la causa del almacenamiento de carbono en todo el mundo.

Plantas costeras como los manglares, pastos marinos y vegetación que habitan las marismas saladas, se destacan en secuestrar CO2 - significativamente más por área que los bosques terrestres, de acuerdo con Meredith Muth, gerente de programa internacional de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica.

"Estos son ecosistemas increíblemente ricos en carbono", dice Emily Pidgeon, Conservación Internacional director senior de iniciativas marinas estratégicas. Esto se debe a que el suelo pobre en oxígeno en el que crecen inhibe la liberación de CO2 a la atmósfera, por lo que en lugar de volver a la atmósfera, el carbono simplemente se acumula capa por capa a lo largo de los siglos. Con manglares que capturan aproximadamente toneladas métricas 1,400 (toneladas 1,500) por hectárea (2. 5 acres); marismas saladas, toneladas métricas 900 (toneladas 1,000); y pastos marinos, toneladas métricas 400 (toneladas 400), restaurar la vegetación costera perdida y extender los hábitats costeros tiene el potencial de secuestrar carbono sustancial. Y los investigadores están considerando estrategias como la reducción de la contaminación y la gestión de la alteración de los sedimentos hacer que estos ecosistemas absorban aún más CO2.

Y, añade Pidgeon, dicha vegetación proporciona un doble beneficio climático porque también ayuda a proteger las costas de la erosión ya que el calentamiento hace que el nivel del mar suba.

"Es el ecosistema de cambio climático perfecto, especialmente en algunos de los lugares más vulnerables", dice ella. "Proporciona protección contra tormentas, control de la erosión, mantiene la pesca local. En términos de cambio climático, es inmensamente valioso, ya sea hablando de mitigación o adaptación ".

Bioenergía y Bury

Además de aprovechar la capacidad de la vegetación para almacenar CO2 en partes de la planta y en el suelo, los humanos pueden mejorar el secuestro al absorber las plantas de carbono que se absorben de otras maneras. UN US $ 208 millones de plantas de energía que comenzaron a operar a principios de este año en el corazón del país agrícola de Illinois es un ejemplo tangible de este enfoque y lo que actualmente se considera ampliamente como la estrategia tecnológica más prometedora para eliminar grandes cantidades de carbono del aire: captura y almacenamiento de bioenergía de carbono, o BECCS.

BECCS generalmente comienza con la conversión de biomasa en una fuente de energía útil como combustible líquido o electricidad. Pero luego lleva el concepto un paso más adelante. En lugar de enviar el CO2 liberado durante el proceso al aire, como lo hacen las instalaciones convencionales, lo captura y lo concentra, luego lo atrapa en material como concreto o plástico o -como es el caso de la planta Decatur- lo inyecta en formaciones rocosas que atrapa el carbono muy por debajo de la superficie de la Tierra.

Una estrategia relacionada propone usar plantas oceánicas como algas marinas en lugar de plantas terrestres. Esto reduciría la necesidad de competir con la producción de alimentos y la preservación del hábitat de la tierra. Sin embargo, esta opción no se ha explorado tanto como la BECCS terrestre, por lo que el número de incógnitas es aún mayor.

En el lado del almacenamiento de las cosas, muchas de las tecnologías propuestas todavía están en el concepto o etapa de desarrollo inicial. Pero si se desarrolla correctamente, el enfoque tiene "un impacto potencialmente significativo", dice Smith de la Universidad de Aberdeen.

Biochar

Otra forma de mejorar la capacidad de las plantas para almacenar carbono es quemar en parte materiales tales como la tala de árboles o los desechos de cultivos para crear una sustancia rica en carbono y de lenta descomposición conocida como biochar, que luego puede ser enterrado o esparcido en las tierras de cultivo. El biocarbón se ha utilizado durante siglos para enriquecer el suelo para la agricultura, pero últimamente ha atraído una mayor atención por su capacidad para capturar carbono, como lo demuestra el hecho de que tres de los finalistas de 10 en un millón de dólares estadounidenses XNXX Desafío de la tierra lanzado por Virgin en 2007, toque este enfoque.

Fertilizando el océano

Las plantas y organismos similares a plantas que viven en el océano absorben cantidades inconmensurables de CO2 cada año, su capacidad para hacerlo está limitada únicamente por la disponibilidad de hierro, nitrógeno y otros nutrientes que necesitan para crecer y multiplicarse. Así que los investigadores están buscando estrategias para fertilizar el océano o elevar los nutrientes desde las profundidades a la capacidad de las plantas hiperimpulsoras para atrapar y almacenar carbono.

Hace aproximadamente una década, las empresas comenzaron a formarse para hacer justamente eso, con el plan de obtener recompensas del mercado mundial de carbono que pronto se establecerá. Dichos planes han permanecido en gran medida en el tablero, obstaculizados por incertidumbres sustanciales sobre cómo poner un precio al carbono, preocupaciones sobre la interrupción de las pesquerías y los ecosistemas oceánicos en general, y los altos requerimientos de energía y los costos que probablemente estarían involucrados. Además, no tenemos una idea clara de cuánto del carbono atrapado permanecería realmente en el océano en lugar de volver a entrar en la atmósfera.

Rock Solutions

CO2 se elimina naturalmente de la atmósfera todos los días a través de las reacciones entre el agua de lluvia y las rocas. Algunos científicos del clima proponen mejorar este proceso y, por lo tanto, aumentar la eliminación de CO2 de la atmósfera mediante medidas artificiales como aplastar rocas y exponerlas a CO2 en una cámara de reacción o extenderlas sobre grandes áreas de tierra u océano, aumentando la superficie sobre la que las reacciones pueden ocurrir.

Como se imagina actualmente, las estrategias para mejorar el almacenamiento de carbono mediante la reacción de CO2 con las rocas son costosas y consumen mucha energía debido a la necesidad de transportar y procesar grandes cantidades de material pesado. Algunos también requieren un uso extensivo de la tierra y, por lo tanto, tienen el potencial de competir con otras necesidades, como la producción de alimentos y la protección de la biodiversidad. Los investigadores están buscando en formas de utilizar los desechos de la mina y refinar la estrategia para reducir costos y aumentar la eficiencia.

Captura y almacenamiento de aire directo

Los contenedores secuestrantes de carbono de Lackner de la Universidad Estatal de Arizona, junto con otros proyectos tales como Las instalaciones de atrapamiento de carbono recién abiertas de Climeworks en Suiza, representan una de las tecnologías de captura y almacenamiento de gases de efecto invernadero más ampliamente discutidas que se propone en la actualidad. Conocido como captura y almacenamiento de aire directo, este enfoque utiliza sustancias químicas o sólidos para capturar el gas del aire, luego, como en el caso de BECCS, lo almacena para el largo recorrido subterráneo o en materiales de larga duración.

Ya utilizada en submarinos debajo de la superficie del océano y en vehículos espaciales muy por encima de ella, la captura directa de aire teóricamente puede eliminar CO2 del aire mil veces más eficientemente que las plantas, según Lackner.

La tecnología, sin embargo, es embrionaria. Y debido a que requiere extraer moléculas CO2 de todo lo demás en el aire, es una gran fuente de energía. Por otro lado, este enfoque tiene la gran ventaja de ser desplegable en cualquier parte del planeta.

¿A dónde de aquí?

Si algo queda claro en este resumen, son estas dos cosas: Primero, hay un gran potencial para aumentar los esfuerzos para reducir las emisiones de CO2 con estrategias para aumentar la eliminación de CO2 de la atmósfera. Segundo, hay mucho trabajo por hacer antes de que podamos hacerlo a una escala significativa y de una manera que no solo cierre la brecha de carbono sino que también proteja el medioambiente y satisfaga las necesidades humanas más inmediatas.

"Con base en la tecnología actual, realmente no existe una combinación de tecnologías de emisiones negativas actualmente disponibles que puedan emplearse a una escala suficiente para ayudar a alcanzar el objetivo por debajo de 2 ° C sin impactos realmente significativos", dice Peter Frumhoff, director de ciencia y política y un científico jefe con la Unión de Científicos Preocupados. "En principio, podemos implementar tecnologías de emisiones negativas, pero no tenemos la comprensión o las políticas para hacerlo en una escala suficiente".

Con la necesidad de hacer algo cada vez más urgente, los investigadores están empezando a Eche un vistazo más de cerca a los pros, contras y potencial de las diversas oportunidades y armar agendas de investigación para avanzar los más prometedores en los lugares correctos en el momento adecuado. En mayo 2017, un panel de estudio de la Academia Nacional de Ciencias comenzó a celebrar una serie de sesiones de estrategia para identificar prioridades de investigación para seguir adelante.

"Nuestro trabajo en este comité es recomendar una agenda de investigación para resolver muchos de estos problemas, reducir los costos, aumentar la eficiencia del programa, superar las barreras para la ampliación y la implementación y la gobernanza y especialmente la verificación y el monitoreo ", dijo el presidente del panel, Stephen Pacala, profesor de ecología y biología evolutiva de la Universidad de Princeton. video que describe la iniciativa.

Dicho esto, es importante recordar que la tecnología puede no ser el factor limitante a largo plazo.

Al final, el almacenamiento de carbono no es barato, Smith admite, pero, señala, tampoco lo es el cambio climático.

"No creo que sea un desafío técnico", dice Deich. "Creo que es una disposición a pagar y una voluntad de obtener regulaciones claras, consistentes y justas sobre estas soluciones". En otras palabras, conseguir almacenamiento de carbono en última instancia, se trata de crear mercados y / o políticas que lo recompensen y al mismo tiempo tener en cuenta consideración social y dimensiones ambientales. "No es necesariamente, '¿Pueden estas cosas llegar a escala?' Es, '¿Hay alguien dispuesto a pagar por ellos para llegar a la balanza?'

La forma más obvia de hacer esto sería colocar un precio al carbono, lo que se traduciría en un beneficio financiero por socavarlo.

Al final, el almacenamiento de carbono no es barato, Smith admite, pero, señala, tampoco lo es el cambio climático.

Lackner lo expresa así: estamos viajando a alta velocidad por una montaña en un automóvil que viene a dar un giro brusco, y no se trata tanto de si llegamos a la barandilla como de si podemos frenar lo suficiente. para que cuando lo hagamos reboten en lugar de catapultarlo al olvido.

"No puedo garantizar que funcione", dice sobre sus dispositivos de captura CO2. "Soy optimista, pero probablemente no puedo garantizarlo. El hecho de que no funcione, la posibilidad de que no funcione, no es en sí mismo una excusa para no intentarlo. Si no logramos que funcione, estoy seguro de que nos enfrentaremos en tiempos difíciles ". Ver la página principal de Ensia

Este artículo apareció originalmente en ENSIA

Sobre el Autor

Hoff MaryMary Hoff es editora en jefe de Ensia. Galardonado comunicador científico, tiene más de dos décadas de experiencia ayudando a mejorar la comprensión, el aprecio y la administración de nuestro medio ambiente a través de medios impresos y en línea. Tiene una licenciatura en zoología de la Universidad de Wisconsin y una maestría en comunicación masiva con énfasis en comunicación científica de la Universidad de Minnesota. Póngase en contacto con ella en mary (at) ensia (dot) com.

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