Tecnologias de emissões negativas (NETs): Comparação de diferentes estratégias de remoção de CO₂

Um detalhamento de DAC vs. BECCS vs. Remoção de CO₂ baseada no oceano

Captura direta de ar (DAC)

A tecnologia DAC remove diretamente o CO₂ da atmosfera, fornecendo uma solução projetada para mitigar as mudanças climáticas [1]. Quando associado ao sequestro geológico de carbono, esse processo é conhecido como DACCS (Direct Air Carbon Capture and Storage). O projeto DAC.SI no Brasil representa a primeira incursão da América do Sul nessa tecnologia, com três unidades em diferentes níveis de prontidão tecnológica:

• A bancada de teste do DAC (operacional desde setembro de 2023)
• O DAC 15TA (operacional desde abril de 2024) com uma capacidade de remoção de 15 toneladas/ano
• A planta DAC 300TA (em operação desde novembro de 2024) com capacidade de 300 toneladas/ano [1]

Atualmente, há 27 usinas de DAC em operação em todo o mundo capturando quase 0,01 Mt de CO₂ por ano, com planos para aproximadamente 130 instalações adicionais em vários estágios de desenvolvimento [3].

Bioenergia com captura e armazenamento de carbono (BECCS)

O BECCS combina a produção de energia de biomassa com a tecnologia de captura de carbono. Diferentemente do DAC, que captura o CO₂ diretamente do ar, o BECCS captura as emissões da combustão da biomassa. As plantas absorvem naturalmente o CO₂ durante o crescimento e, quando essa biomassa é usada para gerar energia, as emissões resultantes são capturadas e armazenadas no subsolo [4].

O CO₂ Remoção

As abordagens baseadas no oceano incluem a alcalinização do oceano, o cultivo de algas marinhas e a ressurgência artificial. Esses métodos aproveitam os recursos naturais de absorção de carbono do oceano, mas enfrentam desafios relacionados aos impactos no ecossistema e à verificação do sequestro de carbono [5].

Avaliação dos requisitos de energia e do impacto ambiental de diferentes NETs

Eficiência energética

O projeto DAC.SI informa que seu sistema DAC 300TA requer aproximadamente 1.289 kWh por tonelada de CO₂ capturado, sendo 398 kWh para componentes elétricos e 891 kWh para energia térmica [1]. Essas são metas, definidas no início do projeto, que não estão sendo cumpridas atualmente.
Isso apresenta oportunidades de integração com fontes de calor residual em áreas industriais.
O BECCS, em comparação, pode potencialmente gerar energia líquida enquanto captura carbono, embora o desempenho real dependa muito da fonte de biomassa, do transporte e da eficiência do processamento [6].

Uso da água

O consumo de água é outro fator crítico. O sistema DAC 300TA consome aproximadamente 2 toneladas de água por tonelada de CO₂ capturado [1]. Outras NETs variam significativamente em suas necessidades de água, com algumas implementações de BECCS exigindo insumos substanciais de água para a produção de biomassa [7].

Requisitos do terreno

Os sistemas DAC têm uma área de cobertura física relativamente pequena em comparação com o BECCS, que exige uma área substancial para o cultivo de biomassa. Os métodos baseados no oceano têm requisitos mínimos de terra, mas levantam outras considerações ambientais [8].

Como as NETs podem complementar outros esforços de descarbonização, como a redução de emissões

Abordagem de diferentes fontes de emissão

As NETs são particularmente valiosas para abordar a produção histórica de CO₂ e as emissões de Escopo 3 que são difíceis de eliminar diretamente [1]. Elas complementam as estratégias tradicionais de redução de emissões, como a adoção de energia renovável, melhorias na eficiência energética e eletrificação.

Estratégias de implementação regional

Como demonstra o projeto DAC.SI, as NETs podem ser adaptadas às condições regionais. Os vastos recursos de energia limpa do Brasil, o potencial geológico para o armazenamento subterrâneo de CO₂ (como a carbonatação mineral em rochas basálticas) e as condições ambientais únicas tornam o país particularmente adequado para determinadas abordagens de NET [1].

Integração com sistemas de energia

O projeto DAC.SI explora oportunidades para reduzir a demanda de energia por meio do compartilhamento de infraestrutura e da utilização de calor residual, aumentando ainda mais o potencial de descarbonização do DAC [1]. Essa abordagem de integração de sistemas representa como as NETs podem ser incorporadas às infraestruturas industriais e de energia existentes.

O futuro das NETs na estratégia climática global

O desenvolvimento de NETs, especialmente em regiões como o Brasil, é essencial para promover uma resposta global abrangente e equitativa às mudanças climáticas. Atualmente, as iniciativas de políticas de CDR estão predominantemente centradas nas nações desenvolvidas [9], mas a expansão dessas tecnologias para o Sul Global é crucial, dado o aumento do crescimento populacional, o aumento das emissões de CO₂ e a expansão da influência econômica dessas regiões.

A Contribuição Nacionalmente Determinada (NDC) atualizada do Brasil estabelece metas para reduzir as emissões líquidas de GEE em 48,4% até 2025 e 53,1% até 2030, em relação aos níveis de 2005, com o compromisso de atingir emissões líquidas zero de GEE até 2050 [1]. As NETs desempenharão um papel fundamental no cumprimento dessas metas ambiciosas.

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Referências:

[1] Dalla Vecchia, F., et al. (2024). Leading the way: Brazil’s pioneering steps toward Direct Air Capture (DAC) deployment in South America. 17th International Conference on Greenhouse Gas Control Technologies, GHGT-17.

[2] IPCC. (2023). Climate Change 2023: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change.

[3] International Energy Agency (IEA). (2023). Direct Air Capture. www.iea.org/reports/direct-air-capture.

[4] Fajardy, M., & Mac Dowell, N. (2017). Can BECCS deliver sustainable and resource efficient negative emissions? Energy & Environmental Science, 10(6), 1389-1426.

[5] National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine. (2022). A Research Strategy for Ocean-based Carbon Dioxide Removal and Sequestration. The National Academies Press.

[6] Smith, P., et al. (2016). Biophysical and economic limits to negative CO₂ emissions. Nature Climate Change, 6(1), 42-50.

[7] Fuss, S., et al. (2018). Negative emissions—Part 2: Costs, potentials and side effects. Environmental Research Letters, 13(6), 063002.

[8] Minx, J.C., et al. (2018). Negative emissions—Part 1: Research landscape and synthesis. Environmental Research Letters, 13(6), 063001.

[9] Sovacool, B.K. (2023). Expanding carbon removal to the Global South: Thematic concerns on systems, justice, and climate governance. Energy and Climate Change, 4, 100103.