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segunda-feira, 17 de outubro de 2016

Dióxido de carbono na atmosfera Seqüestro de carbono

Nos últimos 300 anos, a concentração de dióxido de carbono (CO2) na atmosfera aumentou 40%, de 275 ppm (em 1700) para 380 ppm nos dias de hoje. Dois terços desse aumento ocorreram apenas nos últimos 100 anos, coincidindo com a industrialização e o uso de combustíveis fósseis sem precedentes na história. Por isso, considera-se certo que essa mudança é devida à atividade humana.

O impacto da atividade humana na Terra não é novidade, mas a concentração de dióxido de carbono é especialmente importante porque esse é o principal gás estufa na atmosfera, e o efeito estufa é o responsável pelas temperaturas relativamente amenas do planeta. Alterar a concentração de CO2, pensa-se hoje, é mexer no clima do planeta. Como já causamos bastante alteração, há uma preocupação crescente em retirar esse excesso de carbono da atmosfera, ou seja, implementar ações de "seqüestro de carbono".

Mas... 380 ppm de CO2 não é pouco?
A sigla ppm* significa parte por milhão, e pode ser traduzida assim: de cada 1.000.000 de moléculas no ar, 380 são CO2. Parece pouco. Outra forma de expressar o valor é dizer que isso equivale a 0,038% do ar!

Apesar de parecer pouco, esses "meros" 380 ppm de CO2 representam mais de 2,6 trilhões de toneladas de gás carbônico espalhados pela atmosfera.

É desse CO2 que as plantas se utilizam para fazer a fotossíntese, e esse mesmo CO2** retém parte da energia fornecida pelo Sol, funcionando como um "cobertor".

Como seria possível "absorver" o excesso de CO2?
Enquanto tecnologias mais "limpas" vão ganhando espaço, é urgente tentar remover da atmosfera o excesso do gás.

Há duas maneiras: usando organismos fotossintéticos para, através da fotossíntese, absorver o CO2 e transformá-lo em biomassa, e usar métodos físicos ou químicos para absorver e armazenar o carbono. A primeira forma, através da fotossíntese, é o que vem ocorrendo há milhões de anos na Terra e levou à formação de depósitos de carvão e de petróleo.

Estima-se que a capacidade de fixação líquida de carbono dos ecossistemas terrestres hoje seja da ordem de 1 bilhão de toneladas/ano. Na verdade, são fixados cerca de 121 bilhões de toneladas/ano, mas ocorre decomposição de 120 bilhões de toneladas/ano de plantas e de matéria orgânica do solo

Alguns fluxos de carbono (sem os oceanos e sem o carbono fóssil), em Gt/ano [bilhões de toneladas de carbono por ano]

Oceanos fixam e liberam aproximadamente 100 bilhões de toneladas/ano de carbono. Enquanto isso, cerca de 5 bilhões de toneladas/ano de carbono de combustíveis fósseis são jogados na atmosfera; embora esse carbono já tenha estado na atmosfera há milhões de anos, a sua liberação em curto prazo tem um impacto ambiental perigosíssimo.

Estimulando a fotossíntese no mar
Uma idéia para favorecer a fixação de CO2 é usar os oceanos, "fertilizando-os" com ferro, aumentado a sua capacidade de fotossíntese.

Como os íons de ferro aparecem em uma quantidade relativamente baixa (0,0034ppm) nas condições que reinam no oceano, passam a ser um nutriente limitante para o fitoplâncton, e já se demonstrou que a sua adição (na forma de sulfato ferroso, por exemplo) estimula o crescimento de microrganismos fotossintéticos e, assim, a fixação de carbono.

Idealmente, esse fitoplâncton dará origem a resíduos orgânicos (fitoplâncton maior, como as algas diatomáceas, e resíduos do zooplâncton) que devem lentamente sedimentar no fundo dos oceanos, "mineralizando" o CO2, e removendo-o da atmosfera por muitas décadas.

Piscinas de CO2 líquido
Outra forma de fixar o carbono seria captar o CO2 onde é gerado em maior quantidade (por exemplo, em indústrias e usinas termoelétricas), liquefazê-lo e bombeá-lo para o fundo dos oceanos.

Para liquefazer o CO2 à temperatura ambiente, é necessário uma pressão de cerca de 200 atm. Nas pressões reinantes em oceanos a grandes profundidades (de pelo menos 1,5km), espera-se que o CO2 mantenha-se na forma de um líquido mais denso que a água, e imensos depósitos de CO2 poderiam ser uma solução temporária para o excesso do gás. A temperatura do oceano nessas profundidades é quase constante, e próxima a 3oC.

Economia e incerteza
Ambos os mecanismos são criativos, mas em qualquer dos casos, um gasto energético extra para o processamento (do Fe ou do CO2) é inevitável, e os resultados de fixação de CO2 a longo prazo não são certos.

Quaisquer empresas que trabalhem com fixação de carbono (de olho no comércio de créditos de carbono) não vão usar soluções que não sejam comercialmente viáveis.

Além disso, trata-se de usar em escala global o único oceano que temos... o que é perigoso. Assim, muitos cientistas consideram que a primeira preocupação que deveríamos ter não é absorver o excesso de CO2, mas sim diminuir a emissão desse gás - usando menos combustíveis fósseis, por exemplo.

Infelizmente, porém, não há sinais de que o consumo mundial de carvão, petróleo ou gás natural vá diminuir tão cedo.

* ppm é, freqüentemente, transformado em mg/kg. Isso é válido para relações de massa, mas a composição tipicamente considerada para o ar (79% de N2, 20% de O2 e 1% de outros gases) é em volume ou em mols. Para reduzir a confusão, às vezes usa-se o termo ppmv (ppm em volume).

** A umidade (H2O) do ar também é extremamente importante no efeito estufa, mas como a sua quantidade no ar não depende muito da atividade humana, em geral as preocupações recaem sobre o metano e o CO2.
*Júlio C. de Carvalho é engenheiro químico e professor do curso de Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia da UFPR.

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