R:  A principal coisa que impulsiona a mudança climática é o fato de que estamos pegando carbono que ficou preso no solo por 100 milhões de anos e colocando-o na atmosfera, e isso está causando aquecimento. Nos últimos anos, tem havido muito interesse tanto do governo quanto de entidades privadas em encontrar tecnologias para remover diretamente o CO2 do ar.

Como gerenciar o carbono atmosférico é a  questão crítica ao lidar com nosso impacto no clima da Terra. Então, é muito importante para nós entendermos se podemos afetar os níveis de carbono não apenas mudando nosso perfil de emissões, mas também retirando carbono diretamente da atmosfera. A física tem muito a dizer sobre isso porque as possibilidades são fortemente limitadas pela termodinâmica, questões de massa e coisas assim.

R:  Estão todos em um estágio inicial. É uma espécie de Velho Oeste lá fora em termos das diferentes maneiras pelas quais as empresas estão propondo remover carbono da atmosfera. Neste relatório, dividimos os processos de CDR em duas classes: cíclico e de uma só vez.

Imagine que estamos em um barco com um furo no casco e que está rapidamente enchendo de água. Claro, queremos tapar o furo o mais rápido possível. Mas mesmo depois de consertar o furo, precisamos tirar a água para não corrermos o risco de afundar ou ficarmos inundados. E isso é particularmente urgente se não tivermos consertado completamente o furo, então ainda temos um vazamento lento. Agora, imagine que temos algumas opções de como tirar a água para não afundar.

A primeira é uma esponja que podemos usar para absorver água, que podemos então espremer e reutilizar. Esse é um processo cíclico no sentido de que temos algum material que estamos usando repetidamente. Existem processos de CDR cíclicos como a “captura direta de ar” química (DAC), que age basicamente como uma esponja. Você configura um grande sistema com ventiladores que sopram ar por algum material que captura dióxido de carbono. Quando o material está saturado, você fecha o sistema e então usa energia para essencialmente espremer o carbono e armazená-lo em um repositório profundo. Então você pode reutilizar o material, em um processo cíclico.

A segunda classe de abordagens é o que chamamos de “once-through”. Na analogia do barco, seria como se você tentasse consertar o vazamento usando caixas de papel-toalha. Você as deixa saturar e então as joga ao mar, e usa cada rolo uma vez.

Existem abordagens de CDR de uma só vez, como o intemperismo de rochas aprimorado, que são projetadas para acelerar um processo natural, pelo qual certas rochas, quando expostas ao ar, absorvem carbono da atmosfera. Em todo o mundo, estima-se que esse intemperismo natural de rochas remova cerca de 1 gigatonelada de carbono a cada ano. O "intemperismo de rochas aprimorado" é uma abordagem de CDR em que você desenterraria muita rocha, moeria bem pequeno, para menos do que a largura de um fio de cabelo humano, para fazer o processo acontecer muito mais rápido. A ideia é que você desenterra algo, espalha e absorve CO2 de uma só vez.

A principal diferença entre esses dois processos é que o processo cíclico está sujeito à segunda lei da termodinâmica e há uma restrição de energia. Você pode definir um limite real da física, dizendo que qualquer processo cíclico vai consumir uma certa quantidade de energia, e isso não pode ser evitado. Por exemplo, descobrimos que para plantas cíclicas de captura direta de ar (DAC), com base nos limites da segunda lei, a quantidade mínima absoluta de energia que você precisaria para capturar uma gigatonelada de carbono é comparável ao consumo total anual de energia elétrica do estado da Virgínia. Os sistemas atualmente em desenvolvimento usam pelo menos três a 10 vezes essa quantidade de energia por tonelada (e capturam dezenas de milhares, não bilhões, de toneladas). Esses sistemas também precisam mover muito ar; o ar que precisaria passar por um sistema DAC para capturar uma gigatonelada de CO2 é comparável à quantidade de ar que passa por todos os sistemas de resfriamento de ar do planeta.

Por outro lado, se você tem um processo de passagem única, você poderia, em alguns aspectos, evitar a restrição de energia, mas agora você tem uma restrição de materiais devido às leis centrais da química. Para processos de passagem única, como intemperismo de rocha aprimorado, isso significa que se você quiser capturar uma gigatonelada de CO2, falando grosso modo, você vai precisar de um bilhão de toneladas de rocha.

Então, capturar gigatoneladas de carbono por meio de métodos de engenharia requer quantidades tremendas de material físico, movimento de ar e energia. Por outro lado, tudo o que estamos fazendo para colocar esse CO2 na atmosfera também é extensivo, então reduções de emissões em larga escala enfrentam desafios comparáveis.

R: Nosso preconceito inicial era que a CDR consumiria muita energia, e não há como contornar isso por causa da segunda lei da termodinâmica, independentemente do método.

Mas, como discutimos, há essa nuance sobre sistemas cíclicos versus sistemas de passagem única. E há dois pontos de vista entre os quais acabamos enfiando uma agulha. Um é a visão de que a CDR é uma bala de prata, e nós apenas faremos a CDR e não nos preocuparemos com as emissões — nós apenas sugaremos tudo da atmosfera. E esse não é o caso. Será muito caro e exigirá muita energia e materiais para fazer a CDR em larga escala. Mas há outra visão, onde as pessoas dizem, nem pense em CDR. Até mesmo pensar em CDR comprometerá nossos esforços para reduzir as emissões. O relatório fica em algum lugar no meio, dizendo que a CDR não é uma bala mágica, mas também não é algo impossível.

Se levarmos a sério o gerenciamento das mudanças climáticas, provavelmente desejaremos CDR substancial, além de reduções agressivas de emissões. O relatório conclui que a pesquisa e o desenvolvimento em métodos de CDR devem ser buscados seletiva e prudentemente, apesar do custo esperado e dos requisitos de energia e materiais.

Em um nível de política, a mensagem principal é que precisamos de uma estrutura econômica e política que incentive reduções de emissões e CDR em uma estrutura comum; isso naturalmente permitiria que o mercado otimizasse soluções climáticas. Como em muitos casos é muito mais fácil e barato cortar emissões do que provavelmente será remover carbono atmosférico, entender claramente os desafios do CDR deve ajudar a motivar reduções rápidas de emissões.

Para mim, estou otimista no sentido de que cientificamente entendemos o que será necessário para reduzir as emissões e usar o CDR para reduzir os níveis de CO2 a um nível ligeiramente mais baixo. Agora, é realmente um problema social e econômico. Acho que a humanidade tem o potencial de resolver esses problemas. Espero que possamos encontrar um ponto em comum para que possamos tomar ações como uma sociedade que beneficiarão tanto a humanidade quanto os ecossistemas mais amplos do planeta, antes que acabemos tendo problemas maiores do que já temos.