“Os últimos seis anos foram os mais quentes do planeta, e nosso histórico de mitigação das mudanças climáticas está drasticamente aquém do que precisa ser”, disse Robert C. Armstrong, diretor do MIT Energy Initiative (MITEI) e professor da Chevron. Engenharia Química, apresentando a 15ª Conferência Anual de Pesquisa do MITEI.

No simpósio, participantes da academia, indústria e finanças reconheceram as crescentes dificuldades de descarbonizar um mundo abalado por conflitos geopolíticos e sofrendo com interrupções na cadeia de suprimentos, insegurança energética, inflação e uma pandemia persistente. Apesar desse cenário sombrio, a conferência ofereceu evidências de um progresso significativo na transição energética. Os pesquisadores forneceram vislumbres de um futuro de baixo carbono, apresentando avanços em áreas como armazenamento de energia de longa duração, captura de carbono e tecnologias renováveis.

Em seu discurso de abertura, Ernest J. Moniz, Professor Emérito Cecil e Ida Green de Física e Sistemas de Engenharia, diretor fundador do MITEI e ex-secretário de energia dos EUA, destacou “quatro áreas que mudaram materialmente no último ano” que poderiam sacudir e possivelmente acelerar os esforços para lidar com as mudanças climáticas.

O clima extremo parece estar impulsionando o público e os formuladores de políticas de ambos os partidos norte-americanos em direção à “convergência… pelo menos em reconhecimento do desafio”, disse Moniz. Ele percebe um crescente consenso de que as metas climáticas exigirão - em ordem decrescente de certeza - energia firme (sempre ligada) para complementar as fontes de energia renovável, um combustível (como o hidrogênio) fluindo ao lado da eletricidade e a remoção do dióxido de carbono atmosférico (CO 2 ).

A invasão da Ucrânia pela Rússia, com sua “armaização de gás natural” e impactos globais de energia, ressalta a ideia de que clima, segurança energética e geopolítica “são agora mais ou menos amplamente reconhecidos como uma conversa”. Moniz também apontou para novas leis dos EUA sobre mudanças climáticas e infraestrutura que ampliarão o papel da ciência e tecnologia e “abordarão o impulso para o domínio tecnológico da China”.

A rápida transformação dos sistemas de energia exigirá uma política industrial abrangente, disse Moniz. O governo e a indústria devem selecionar e desenvolver rapidamente combustíveis de baixo carbono, fontes de energia firmes (possivelmente incluindo energia nuclear), sistemas de remoção de CO 2 e tecnologias de armazenamento de energia de longa duração. “Precisaremos progredir em todas as frentes literalmente nesta década para nos aproximarmos de nossas metas de mitigação das mudanças climáticas”, concluiu.

Ao longo de dois dias, os participantes da conferência mergulharam em muitas das questões levantadas por Moniz. Em um dos primeiros painéis, acadêmicos ponderaram se a comunidade internacional poderia forjar uma resposta coordenada às mudanças climáticas. A cisão dos Estados Unidos com a China, especialmente sobre as políticas de comércio de tecnologia, era grande.

“O ódio à China é um hobby e uma paixão bipartidária, mas uma abordagem abrangente não é correta, mesmo por causa da segurança nacional”, disse Yasheng Huang, professor de economia e gestão global da Epoch Foundation na MIT Sloan School of Management. “Embora os Estados Unidos e a China trabalhando juntos tenham enormes efeitos para ambos os países, é politicamente intragável no curto prazo”, disse F. Taylor Fravel, professor de ciência política Arthur e Ruth Sloan e diretor do Programa de Estudos de Segurança do MIT. . John E. Parsons, vice-diretor de pesquisa do Centro de Pesquisa de Políticas Energéticas e Ambientais do MIT, sugeriu que os Estados Unidos deveriam usar este momento "para agir em conjunto... e começar a fazer coisas", como construir usinas nucleares em uma maneira econômica.

Vários painéis abordaram a questão das emissões de carbono e as tecnologias mais promissoras para enfrentá-las. Charles Harvey , professor de engenharia civil e ambiental do MIT, e Howard Herzog , engenheiro de pesquisa sênior do MITEI, prepararam o cenário cedo, debatendo se a captura de carbono era essencial para atingir as metas líquidas de zero.

“Não tenho problemas para chegar ao zero líquido sem captura e armazenamento de carbono”, disse David Keith, professor de Física Aplicada Gordon McKay na Universidade de Harvard, em uma mesa redonda subsequente. A captura de carbono parece mais arriscada para Keith do que a geoengenharia solar, que envolve a injeção de enxofre na estratosfera para compensar o CO 2 e seus impactos de retenção de calor.

Existem novas maneiras de mover o carbono de onde é um problema para onde é mais seguro. Kripa K. Varanasi, professor de engenharia mecânica do MIT, descreveu um processo para modular o pH da água do oceano para remover CO 2 . Timothy Krysiek, diretor administrativo da Equinor Ventures, falou sobre a construção de um gasoduto de 900 quilômetros transportando CO 2 do norte da Alemanha para um local de armazenamento em grande escala localizado nas águas norueguesas 3.000 metros abaixo do fundo do mar. “Podemos usar esses ativos offshore noruegueses como um gigantesco sumidouro de carbono para a Europa”, disse ele.

Uma vitrine de startups apresentou abordagens adicionais para o desafio do carbono. A Mantel, que recebeu dinheiro do MITEI Seed Fund, está desenvolvendo material de sal fundido para capturar carbono para armazenamento a longo prazo ou para uso na geração de eletricidade. A Verdox desenvolveu um processo eletroquímico para capturar CO 2 diluído da atmosfera.

Mas enquanto grande parte da discussão sobre o aquecimento global se concentra no CO 2 , outros gases de efeito estufa são ameaçadores. Outro painel discutiu a medição e mitigação desses poluentes. “O metano tem 82 vezes mais poder de aquecimento do que o CO 2 do ponto de emissão”, disse Desirée L. Plata, professora associada de engenharia civil e ambiental do MIT. “Cortar o metano é a alavanca mais forte que temos para desacelerar as mudanças climáticas nos próximos 25 anos – realmente a única alavanca.”

Steven Hamburg, cientista-chefe e vice-presidente sênior do Fundo de Defesa Ambiental, alertou que a emissão de moléculas de hidrogênio na atmosfera pode causar aumentos em outros gases de efeito estufa, como metano, ozônio e vapor de água. À medida que os pesquisadores e a indústria se voltam para o hidrogênio como combustível ou matéria-prima para processos comerciais, “precisaremos minimizar os vazamentos … ou arriscar aumentar o aquecimento”, disse ele.

Nos painéis sobre armazenamento de energia e cadeia de fornecimento de energia limpa, houve discussões interessantes sobre os desafios futuros. Materiais de energia de alta densidade, como lítio, cobalto, níquel, cobre e vanádio para armazenamento de energia em escala de rede, veículos elétricos (EVs) e outras tecnologias de energia limpa, podem ser difíceis de obter. “Eles geralmente vêm de regiões com escassez de água, e precisamos ser super atenciosos com as tensões ambientais”, disse Elsa Olivetti, professora associada de Esther e Harold E. Edgerton em Ciência e Engenharia de Materiais. Ela também observou que, à luz do crescimento explosivo da demanda por metais como o lítio, a reciclagem de veículos elétricos não será de muita ajuda. “A quantidade de material que volta das baterias em fim de vida é pequena”, disse ela, até que os EVs estejam muito mais avançados em seu ciclo de adoção.

Arvind Sanger, fundador e sócio-gerente da Geosphere Capital, disse que os Estados Unidos deveriam estar desenvolvendo suas próprias terras raras e minerais, embora ganhar o know-how leve tempo, e superar o “NIMBIismo” (não no meu quintal-ismo) é um desafio. Sanger enfatizou que devemos continuar a usar “fontes mais densas de energia” para catalisar a transição energética na próxima década. Em particular, Sanger observou que “para cada tecnologia de transição, o aço é necessário”, e o aço é feito em fornos que usam carvão e gás natural. “É completamente insensato pensar que podemos ir para um futuro sem combustível fóssil com pressa”, disse ele.

O tema dos mercados de energia ocupou outro painel, que se concentrou em maneiras de garantir a distribuição de energia zero carbono confiável e acessível. A integração de recursos intermitentes, como eólica e solar na rede requer um conjunto de mercados de varejo e novas ferramentas digitais, disse Anuradha Annaswamy, diretora do Laboratório de Controle Ativo-Adaptativo do MIT. Tim Schittekatte, pós-doutorando na MIT Sloan School of Management, propôs leilões como forma de proteger os consumidores contra períodos de altos custos de mercado.

Outro painel descreveu as necessidades de investimento muito diferentes das novas startups de energia, como fases mais longas de pesquisa e desenvolvimento. Hooisweng Ow, diretor de tecnologia da Eni Next LLC Ventures, que está desenvolvendo tecnologia de perfuração para energia geotérmica, recomenda o desenvolvimento conjunto e parcerias para reduzir o risco. Michael Kearney SM '11, PhD '19, SM '19 é sócio da The Engine, uma empresa de risco criada pelo MIT que investe em tecnologia inovadora para resolver os desafios mais difíceis do clima e outros problemas. Kearney acredita que o surgimento de novas tecnologias e mercados trará “uma transição trabalhista em uma ordem de magnitude nunca vista antes neste país”, disse ele. “O desenvolvimento da força de trabalho não é uma zona natural para startups… e isso terá que mudar.”

As oportunidades e desafios da transição energética parecem bem diferentes no mundo em desenvolvimento. Em conversa com Robert Armstrong, Luhut Binsar Pandjaitan, ministro coordenador para assuntos marítimos e investimentos da República da Indonésia, relatou que sua “nação é rica em minerais de transição solar, eólica e energética, como níquel e cobre”, mas não pode abordar o desenvolvimento de energia renovável ou a redução das emissões de carbono e a melhoria da infraestrutura da rede. “A educação é uma prioridade máxima, e estamos muito atrasados ??em alta tecnologia”, disse ele. “Precisamos de ajuda e apoio do MIT para atingir nossa meta”, disse ele.

Tecnologias que podem impulsionar a Indonésia e outras nações do Sul global em direção às suas metas climáticas estão surgindo em projetos apoiados pelo MITEI e em empresas jovens que o MITEI ajudou a criar. Entre as inovações promissoras reveladas na conferência estão novos materiais e designs para resfriar prédios em climas quentes e reduzir os custos ambientais da construção, e uma substância semelhante a uma esponja que suga passivamente a umidade do ar para reduzir a energia necessária para o funcionamento de condicionadores de ar. em climas úmidos.

Outras ideias em movimento do laboratório para o mercado também têm grande potencial para as nações industrializadas, como uma estrutura computacional para maximizar a produção de energia de parques eólicos baseados no oceano; um processo de utilização de amoníaco como combustível renovável sem emissões de CO 2 ; armazenamento de energia de longa duração derivado da oxidação do ferro; e um método baseado em laser para desbloquear o vapor geotérmico para acionar usinas de energia.