CCS e mitigação das mudanças climáticas - CCS and climate change mitigation
A captura e armazenamento de carbono (CCS) é um método utilizado para reduzir a quantidade de emissões antrópicas de dióxido de carbono (CO 2 ) na atmosfera na tentativa de limitar os efeitos das mudanças climáticas globais . O CCS pode ser empregado para atingir uma série de objetivos relacionados à mitigação das mudanças climáticas, como evitar que a temperatura média global alcance certos níveis acima da média pré-industrial. Em dezembro de 2015, o Acordo de Paris articulou um censo para não exceder as temperaturas globais pré-industriais em mais de 2 ° C e reconheceu que diferentes países teriam contribuições diferentespara ajudar a atingir esse objetivo. Sob o Acordo de Paris, diferentes cenários e modelos climáticos foram analisados para diferentes objetivos de temperatura, considerando uma ampla gama de métodos de mitigação de um objetivo de temperatura de menos de 2 ° C a um limite superior de exatamente 2 ° C de aumento acima da média pré-industrial.
Os termos CCS e CCUS (captura, utilização e armazenamento de carbono) costumam ser usados alternadamente. A diferença entre os dois é a 'utilização' especificada do carbono capturado e refere-se ao seu uso para outras aplicações, como recuperação aprimorada de petróleo (EOR), potencialmente na produção de combustível líquido ou na fabricação de bens de consumo úteis, como plásticos . Uma vez que ambas as abordagens capturam o CO 2 emitido e efetivamente o armazenam, seja no subsolo em formações geológicas ou no aprisionamento de longo prazo em produtos materiais, os dois termos são freqüentemente tratados da mesma forma.
O CCS é considerado a base de uma cunha de estabilização do clima , que é uma proposta de ação de mitigação do clima para reduzir aproximadamente 1 bilhão de toneladas de emissões de carbono em 50 anos.
CCS e diferentes modelos climáticos
A CAC em grande escala desempenha um papel crucial para alcançar a estabilização das mudanças climáticas. De acordo com o IPCC, os padrões de emissão de carbono podem variar muito com base na incerteza do consumo de energia humana. Um arquivo referente às flutuações das emissões de gases de efeito estufa é mostrado à direita. No entanto, o papel principal do CCS é atrasar a mudança dos combustíveis fósseis e, assim, reduzir os custos de transição. A implementação de premissas de tecnologia padrão custaria 29-297% a mais ao longo do século do que os esforços sem CCS para um cenário de 430-480 ppm de CO 2 / ano. O acordo de Paris mantém a meta de não atingir mais do que 2,0 ° C de aumento acima das temperaturas pré-industriais. Se a meta de 2,0 ° C deve ser alcançada a tempo, o CCS deve ser utilizado para atingir as emissões líquidas zero até 2060-2070. Após 2060-2070, as emissões negativas precisarão ser alcançadas para permanecer abaixo da meta de 2,0 ° C. As variações nos métodos dependem muito do modelo de mudança climática que está sendo usado e dos padrões de consumo de energia previstos. É amplamente aceito, entretanto, que o CCS precisaria ser utilizado se houver qualquer mitigação negativa da mudança climática.
CCS e alvo de 2,0 ° C
O conceito de 2,0 ° C surgiu na União Européia de 1996, onde o objetivo era reduzir a faixa de temperatura global relativa aos níveis pré-industriais. A decisão da faixa de 2 ° C foi decidida principalmente com base na evidência de que muitos ecossistemas estão em risco se as temperaturas globais médias excederem esse limite. A fim de limitar as emissões antrópicas de modo que não haja mais do que uma mudança de 2 ° C em relação aos períodos entre 1861 e 1880, as emissões de carbono precisariam ser limitadas a cerca de 1000 GtC até 2100 desde aquele período. No entanto, no final de 2011 cerca de metade do orçamento já foi libertado (445 GtC), indicando que é necessário um orçamento inferior.
Um caminho distinto que visa um limite de 2,0 ° C pode ter complicações. A primeira complicação envolve a falta de ciclos de feedback positivo nos modelos climáticos do IPCC . Esses loops incluem a redução do tamanho do manto de gelo, o que significaria que menos luz solar é refletida e mais é absorvida pelo solo ou água de cor mais escura, e a liberação potencial de gases de efeito estufa pelo degelo da tundra. Como a vida útil do CO 2 na atmosfera climática é muito longa, esses ciclos de feedback devem ser levados em consideração. Outro fator importante a considerar é que um cenário de 2,0 ° C exige o aproveitamento de fontes alternativas de combustíveis fósseis que são mais difíceis de obter. Alguns exemplos desses métodos são a exploração de areias betuminosas, xisto betuminoso, hidrofracking para petróleo e gás, mineração de carvão, perfuração no Ártico, Amazônia e oceano profundo. Portanto, cenários de 2,0 ° C resultam em mais CO 2 produzido por unidade de energia utilizável. Além disso, o perigo de CH 4 extra liberado por meio de processos de mineração deve ser levado em consideração.
Diferentes modelos são baseados em quando o pico das emissões de carbono ocorre em escala global. Em um artigo sobre o cenário de 2,0 ° C em relação aos níveis pré-industriais, as abordagens possíveis são as resoluções de emissões de curto e longo prazo, bem como a consideração da relação custo-benefício de diferentes soluções para reduzir as emissões de carbono. Metas de curto prazo são definidas para quantificar o progresso em direção à meta de temperatura. Em uma meta de curto prazo, olhando para o ano de 2020, as emissões de carbono permitidas devem ser entre 41 e 55 GtCO 2 por ano. O cenário de curto prazo de 2 ° C não é viável sem CCS.
Atualmente, as emissões de gases de efeito estufa precisariam ser reduzidas em 7 Gt de carbono equivalente a cada ano até 2050 para atingir uma estabilização de 2 ° C. Isso requer geração de energia com CCS em 800 usinas movidas a carvão com capacidade de geração de energia de 1 GW, 180 usinas de carvão sintético ou usinas de gás natural no valor de 1.600 GW. Nesse cenário, uma das cunhas, ou 1 Gt de carbono, é contabilizada pelo CCUS. O custo de captura de CO 2 é estimado em $ 500 / tC. Se a meta com 2,0 ° C é armazenar um total de 7 Gt de carbono por ano, a quantidade coletiva necessária para atingir isso é de cerca de 3,5 trilhões de dólares americanos por ano. A demanda econômica necessária para atingir esse objetivo é alta. Essa quantia é equivalente à renda nacional bruta de países como a Rússia ou o Reino Unido e representa 18% da renda nacional bruta dos Estados Unidos em 2017 (19,61 trilhões de dólares).
CCS e alvo abaixo de 2,0 ° C
Atingindo a meta abaixo de 2,0 ° C
Uma mudança de temperatura abaixo de 2 ° C é, até certo ponto, quase impossível de ser alcançada devido às práticas atuais de emissão de carbono. O IPCC observa que é difícil avaliar um cenário de mitigação do clima que limitaria o aumento médio da temperatura global a apenas 1,5 ° C acima dos níveis pré-industriais. Isso se deve principalmente ao fato de que poucos estudos multimodelos confiáveis foram conduzidos para explorar profundamente esse cenário. No entanto, os poucos estudos que foram feitos concordam que as tecnologias de mitigação devem ser implementadas imediatamente e aumentadas rapidamente e refletem a diminuição da demanda de energia. Uma mudança abaixo de 1 ° C em relação à era pré-industrial agora é inconcebível porque em 2017 já havia um aumento de 1 ° C.
Devido à incapacidade imediata de controlar a temperatura na meta de 1 ° C, a próxima meta realista é 1,5 ° C. Há confiança suficiente de que as emissões passadas por si só (tempo pré-industrial) não serão suficientes para ir além da meta de 1,5 ° C. Em outras palavras, se todas as emissões antropogênicas fossem interrompidas hoje (reduzidas a zero), qualquer aumento além da mudança de 1 ° C para mais da metade de um grau antes de 2100 é improvável. Se as emissões antropogênicas forem consideradas, as probabilidades de o planeta aumentar para mais de 1,5 ° C antes de 2100 são altas. Então, cenários em que a mudança de grau é mantida abaixo de 1,5 ° C são muito desafiadores de alcançar, mas não impossíveis.
Para uma meta abaixo de 2,0 ° C, percursos socioeconômicos compartilhados (SSPs) foram desenvolvidos adicionando uma dimensão socioeconômica ao trabalho integrativo iniciado pelos modelos de RCPs . A vantagem de usar SSPs é que eles incorporam padrões sociais, uso de combustível fóssil, desenvolvimento geográfico e alta demanda de energia. Os SSPs também incorporam o uso de seis outros modelos, como GCAM4, IMAGE, MESSAGE-GLOBIOM e REMIND-MAgPIE. A combinação de modelos e cenários concluiu que, em 2050, as emissões anuais de CO 2 estão na faixa entre 9 e 13 bilhões de toneladas de CO 2 . Todos os cenários estimaram que a temperatura permanecerá abaixo de 2,0 ° C de mudança com uma probabilidade de sucesso de 66%. Para isso, é necessário um 1,9 W / m 2 dentro do ano 2100. As emissões líquidas zero de GEE devem ser alcançadas entre 2055 e 2075, e as emissões de CO 2 devem estar em uma faixa entre 175 e 475 GtCO 2 entre os anos 2016-2100. Todos os cenários de SSPs mostram um afastamento dos combustíveis fósseis constantes, ou seja, um processo sem CCS.
Suposições para meta abaixo de 2,0 ° C
Para atingir uma meta de 1,5 ° C antes de 2100, as seguintes suposições devem ser consideradas; as emissões devem atingir o pico em 2020 e diminuir depois disso, será necessário reduzir as emissões líquidas de CO 2 a zero e as emissões negativas devem ser uma realidade na segunda metade do século XXI. Para que essas premissas ocorram, o CCS deve ser implementado nas fábricas que acompanham o uso de combustíveis fósseis. Como a redução de emissões deve ser implementada com mais rigor para uma meta de 1,5 ° C, métodos como o BEECS e soluções climáticas naturais como o florestamento podem ser usados para visar a redução das emissões globais. O BECCS é necessário para atingir 1,5 ° C. Estima-se pelos modelos que, com o auxílio do BECCS, entre 150 e 12.000 GtCO 2 ainda tenham que ser removidos da atmosfera.
Outra estratégia de emissão negativa que inclui CCS também pode ser abordada por meio do DACCS . Captura e sequestro de carbono direto no ar (DACCS) é uma tecnologia de carbono negativo que utiliza a captura com base de amina sólida e comprovou a captura de dióxido de carbono do ar, embora o conteúdo do ar seja muito menor do que o de um gás de combustão de uma usina de carvão. No entanto, seriam necessárias energias renováveis para alimentar, uma vez que são necessários aproximadamente 400 kJ de trabalho por mol de captura de CO 2 . Além disso, estima-se que o custo total do sistema seja de US $ 1.000 por tonelada de CO 2 , de acordo com uma análise econômica e energética de 2011.
Avançando na utilização de modelos como SSPss e RCP, a viabilidade do modelo deve ser levada em consideração. A viabilidade inclui preocupações em vários campos, como geofísica, tecnologia, economia, aceitação social e política, todos os quais podem servir para facilitar ou obstruir a captura de carbono e sequestro de emissões necessárias para atingir as metas de temperatura global. A incerteza na viabilidade é especialmente um problema com limites de temperatura mais rígidos, como 1,5 ° C. A viabilidade de modelos de SSPs no mundo real, ou quaisquer outros modelos, em geral são aproximações grosseiras da realidade.
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