Um sumidouro de carbono ou sumidouro de CO 2é um reservatório (natural ou artificial) que absorve carbono do ciclo do carbono . Este carbono é então sequestrado neste reservatório onde seu tempo de residência é muito longo se comparado ao da atmosfera. Ajudando a reduzir a quantidade de CO 2 Atmosféricos , os sumidouros de carbono afetam o clima global e, portanto, todos os componentes do meio ambiente que dependem do clima.
Até o final do Carbonífero , os principais sumidouros eram os processos biológicos de produção de carvão , petróleo , gás natural , hidratos de metano e calcário. Hoje, são os oceanos , os solos ( húmus ) e a flora ( floresta , turfeiras , prados ).
O sequestro de carbono (ou "aprisionamento" ou "sequestro de carbono") refere-se aos processos de remoção de carbono ou CO 2a atmosfera terrestre e o armazenamento em um reservatório de carbono.
A biosfera hoje absorve cerca de 20% do carbono antropogênico emitido para o ar, graças à fotossíntese que é a base do mecanismo de sequestro natural e ativo do carbono. Bactérias fotossintéticas, organismos vegetais e a cadeia alimentar , bem como a necromassa que deles dependem, são considerados contribuintes para sumidouros de carbono.
Na França , a lei Grenelle II prevê um relatório do Governo ao Parlamento sobre “a avaliação dos sumidouros de carbono retidos pelas áreas florestais ” e sua “possível avaliação financeira para os territórios” (art. 83).
Esses ecossistemas estavam entre os melhores sumidouros de carbono, mas muitas turfeiras foram exploradas, drenadas (o que leva à mineralização com perda de carbono), queimadas (na Indonésia, por exemplo, para plantar dendezeiros) ou simplesmente, sob o efeito do aquecimento. ver seu solo evoluir rapidamente (e estudos experimentais de solos ligeiramente aquecidos mostram que as perdas de carbono dos solos induzidas pelo aquecimento são maiores na zona periártica, onde os estoques de carbono são mais importantes; se não houver falta de água, o aquecimento aumenta a fotossíntese, mas sem compensando as emissões de CO 2 ou metano devido ao aumento da atividade dos micróbios do solo, uma atividade tanto mais importante quanto o solo é rico em carbono).
Uma estimativa feita em 2016 para um aquecimento de 2 ° C em 2100, com a suposição mais conservadora em termos de perda de carbono, encontrou uma perda líquida mínima de 55 petagramas de carbono (1 Pg = 10 15 g) entre 2015 e 2050, o equivalente de cinco anos de emissões antropogênicas atuais. A maioria das perdas ocorrerá no hemisfério norte.
O ecossistema florestal (e em particular o sistema árvore / solo) é, depois do plâncton oceânico e com as turfeiras e pastagens , o principal sumidouro natural de carbono do planeta, essencial para o ciclo do carbono . Ele acumula grandes quantidades de carbono na madeira, raízes, solo e no ecossistema por meio da fotossíntese . ONU / FAO estima que "a expansão das plantações de árvores poderia fazer-se" 15% das emissões de carbono a partir de combustíveis fósseis " na primeira metade do XXI ª século como se reservam o sal prematuramente, e que 'nós não ter superestimado o florestada áreas e sua capacidade de armazenamento e que não se trata apenas de plantar espécies de crescimento rápido.
Na verdade, as plantas absorvem CO 2da atmosfera , armazenando parte do carbono removido e liberando oxigênio na atmosfera. Nas árvores, as espécies pioneiras, de rápido crescimento (por exemplo , choupo , salgueiro ou bétula em zonas temperadas, barril de madeira (oco, como bambu ) em zonas tropicais), geralmente absorvem pouco carbono e se liberam de forma rápida e fácil. Pelo contrário, as madeiras duras e densas contêm muito mais, e durante muito tempo, mas geralmente crescem muito mais lentamente (séculos a milênios para " madeira muito grande "). Na maturidade, a absorção é menor, mas o carbono representa 20% do seu peso (em média, e até 50% e mais para madeiras tropicais densas).
Quando a árvore morre, é decomposta por comunidades saproxilófagas (bactérias, fungos e invertebrados) que reciclam seu carbono na forma de biomassa , necromassa ( cadáveres , excretas e excretas desses organismos) e na forma de gás (CO 2, metano, liberado na atmosfera ou na água). A floresta e outros ecossistemas continuarão a armazenar ou reciclar esse carbono por meio da regeneração natural. Todas as florestas temperadas (excluindo incêndios e exploração madeireira) acumulam carbono. Uma grande parte das florestas tropicais (excluindo as florestas de turfa) são conhecidas por estarem em equilíbrio (fonte = sumidouro), e as florestas boreais desempenham um papel mais complexo (mais sensíveis a desfolhações e fogo).
Localmente, árvores mortas, juncos e plantas pantanosas se decompõem lenta e imperfeitamente, em condições anaeróbicas , abaixo da superfície do pântano, produzindo turfa. O mecanismo é lento o suficiente para que, na maioria dos casos, o pântano cresça rápido o suficiente e permita que mais carbono atmosférico seja fixado do que o liberado pela decomposição. Um quarto do carbono absorvido pelas florestas é absorvido pelas plantas e pelo solo.
Para a ONU , a FAO , por suas estatísticas e inventários florestais, distingue cinco diferentes estoques de carbono:
Nota : Em 2015, pesquisadores da Universidade de Bremen (em Química e Física Atmosférica no início de janeiro), a partir de dados de satélite, estimaram que as florestas europeias extrairiam mais do que o dobro de dióxido de carbono do que o esperado. uma tendência de declínio contínuo ou mineralização da floresta ou turfeiras para-florestais e o rápido desenvolvimento da valorização da madeira (mesmo pequenas madeiras e folhas mortas) na biomassa-energia sugere que esta absorção de carbono pode muitas vezes ser seguida por uma rápida liberação na atmosfera.
Mas em um contexto climático incerto , algumas florestas mais vulneráveis podem se tornar "fontes" de CO 2.(o oposto de um sumidouro de carbono), em particular em caso de incêndio , ou temporariamente após grandes ganhos inesperados causados por fortes tempestades ou após grandes cortes rasos. Em 2016 um estudo concluiu que a tundra e a taiga são os ecossistemas que se arriscam proporcionalmente (em particular porque o seu solo era muito rico em carbono), de perder a maior parte do carbono do solo até 2100, sob risco de tombar. Um global situação de sumidouro de carbono, para uma situação de emissor, o que poderia então agravar ainda mais o aquecimento global.
Certas técnicas de engenharia ecológica ( BRF , conservação de grandes madeiras mortas, reintrodução do castor , restauração de pântanos e turfeiras , etc. ) podem ajudar a aumentar a resiliência ecológica de certas florestas (Europa, Canadá, América do Norte, etc. ). Trabalho recente (2017) baseado em dados do satélite OCO-2 mostra em particular que na década de 2010 , quase um quarto do CO 2antropogênico é absorvido pelo oceano (por acidificação ) e outro quarto é absorvido por solos e ecossistemas terrestres. No entanto, os locais e processos de sumidouros de carbono terrestre permanecem mal compreendidos, em particular no que diz respeito às respectivas participações de florestas temperadas , tropicais e equatoriais, notavelmente eurasianas (alguns autores como Baccini & al. (2017) estimam a partir de dados MODIS que uma parte significativa dessas regiões é atualmente uma fonte líquida e significativa de CO 2devido ao desmatamento, incêndios, e que isso pode piorar com um risco crescente de secas, degradação do solo e incêndios florestais). Há pelo menos um consenso de que esses sumidouros variam muito em quantidade de ano para ano. Ainda não há um consenso sobre a quantidade de carbono efetivamente armazenada e / ou liberada a curto, médio ou longo prazo, mas o satélite OCO-2 deve fornecer até 2020 dados que permitam um melhor entendimento desses fenômenos. O OCO-2 permitirá, em particular, especificar o papel, a parte e a eficácia dos vários sumidouros planetários e, assim, melhorar a previsão climática e as possibilidades de correção e adaptação .
No mundo, a floresta metropolitana francesa tem pouco em termos de estoque de carbono. Em todo o país, ele desempenha um papel importante, mas varia regionalmente. Seu tamanho está aumentando, mas após uma longa fase de declínio.
Várias estimativas foram feitas: em 1990, o IFN era estimado em cerca de dois bilhões de toneladas. Este número foi aumentado em 2004 para 2,5 bilhões de toneladas de carbono (o equivalente a 9,2 bilhões de toneladas de CO 2absorvido). De 2000 a 2004, cerca de 24,4 milhões de toneladas (Mt) / ano de carbono teriam sido temporariamente sequestrados por árvores e solos florestais (89 Mt / ano de CO 2) A estimativa então caiu para 62 Mt / ano de CO 2 (ou seja, 17 Mt / ano de carbono) entre 2005 e 2011, inclusive devido à tempestade de 2009 e à seca de 2003. Em vista da área arborizada da França metropolitana, 1,68 t de carbono / ha / ano teria sido sequestrado de 2000 a 2004 (14,5 Mha) e por 1,04 t / ha / ano durante 2005-2011 (16,5 Mha).
Essa quantidade de carbono seria armazenada pela metade nos solos (serapilheira mais húmus) e mais temporariamente talvez pela metade nas árvores (folhas, galhos, raízes incluídos). Apenas uma pequena parte desse carbono pode ser considerada armazenada permanentemente.
O preço por tonelada de CO 2armazenado caiu de € 32 em abril de 2006, então € 0,20 em 2007), isso seria € 0,6 bilhões , € 2,8 bilhões e € 0,02 bilhões economizados. Essa variação de preço ditada pelo mercado não permite avaliar o valor financeiro da função de sumidouro de carbono das florestas, mas esse valor deve a priori aumentar com o tempo.
A indústria madeireira, dependendo da vida útil da madeira extraída e manufaturada, pode ou não contribuir para o combate ao aquecimento global. Em 2004, ele usou 98 Mt de carbono (equivalente a 359 Mt de CO 2), mas uma parte (papel, papelão, engradados, etc. ) não contribui para o armazenamento de carbono.
Os oceanos são os principais sumidouros naturais de carbono, assimilados via plâncton , corais e peixes , e depois transformados em rochas sedimentares ou biogênicas . Estima-se que concentre 50 vezes mais carbono que a atmosfera, 90% pela bomba física (en) , 10% pela bomba biológica . Mas esses números de estoque devem ser qualificados pelos fluxos anuais. Uma estimativa para o período de 2000–2006 dá os seguintes números: 45% das emissões antropogênicas de dióxido de carbono são absorvidas da atmosfera, 30% por terra e 24% pelos oceanos.
Cerca de 50% dos corais de água quente aparecem doentes ou mortos nas últimas décadas, e quando o nível de CO 2aumenta além de um limite crítico na atmosfera, também aumentando a acidez das águas marinhas, criando oceanos ácidos desastrosos que poderiam matar o plâncton que melhor sequestraria o carbono e tornar o oceano mais fraco. Além disso, as zonas mortas se estendem até os oceanos, que emitem carbono ou metano. Os mares contêm quantidades variáveis de CO 2dissolvido, dependente da biomassa e necromassa , disponibilidade de nutrientes, temperatura e pressão.
O fitoplâncton marinho, assim como as árvores, usa a fotossíntese para extrair carbono do CO 2. É o ponto de partida da cadeia alimentar oceânica. Plâncton e outros organismos marinhos usam CO 2dissolvido em água ou retirado de seus alimentos para formar seus esqueletos e conchas à base de calcário mineral, CaCO 3. Este mecanismo remove CO 2contido na água e promove a dissolução do que está contido no ar. Os esqueletos e conchas calcários, bem como o "carbono orgânico" ( necromassa , excrementos e excrementos ) desses organismos finalmente caem em uma "chuva" contínua (chamada de " neve do mar ") no fundo do mar onde sedimentam para formar lentamente sedimentos rochas . O carbono nas células do plâncton deve estar submerso entre 2.000 e 4.000 metros de profundidade para ficar preso por vários milhares a milhões ou bilhões de anos na forma de rocha, os sedimentos da superfície sendo parcialmente agitados, ressuspensos e reutilizados como nutrientes da biosfera .
Resultados conflitantes sobre o estado e as capacidades dos sumidouros de carbono oceânicosSegundo a Flinders University ( Austrália ), cachalotes, por exemplo, desempenham um papel importante na reciclagem do ferro , por meio de seus excrementos, que contêm grandes quantidades dele; o ferro - quando biodisponível - é um conhecido estimulante da produtividade do fitoplâncton, que é a base da bomba de carbono oceânica . Os 12.000 cachalotes da Antártida, portanto, ajudam a absorver cerca de 400.000 t de carbono (aproximadamente o dobro do que os cachalotes emitem quando respiram). Seus excrementos dispersam anualmente cerca de 50 t / ano (de ferro) nos oceanos, seriam pelo menos dez vezes mais, se não tivessem sido perseguidos por dois séculos. Sem a caça às baleias , estima-se que haveria cerca de 120.000 (90% a mais do que na realidade) cachalotes hoje apenas no Oceano Antártico .
Algumas florestas armazenam muito carbono em sua biomassa e necromassa e através de seu solo (por exemplo, algumas turfeiras arborizadas na Indonésia atingem 40 metros de espessura). Outras florestas armazenam muito pouco carbono e o sumidouro só existe se elas crescerem ou se seu solo for enriquecido com carbono de maneira sustentável. Fogos repetidos podem fazer com que percam grande parte do carbono armazenado por décadas ou séculos em questão de horas.
O sequestro de floresta é, no entanto, baixo no que diz respeito às emissões de CO 2relacionadas à combustão de carbono fóssil (carvão, petróleo e gás natural). Há um consenso sobre a importância de proteger as florestas remanescentes, especialmente contra os incêndios florestais , mas mesmo os mais cenários otimistas concluir que o plantio de novas florestas em grande escala não seria suficiente para compensar o aumento do efeito estufa gás emissões. Estufa ou deter o aquecimento global . Assim, reduzir as emissões de carbono dos Estados Unidos em 7%, conforme estipulado no Protocolo de Kyoto , exigiria o plantio de uma floresta do tamanho do Texas a cada 30 anos, segundo William H. Schlesinger, reitor da Escola. Nicolas sobre Meio Ambiente e Terra Ciências ”na Duke University em Durham, NC Para compensar suas emissões, a maioria das regiões desenvolvidas teria que plantar uma área muito maior do que todo o seu território. No total, uma área maior deve ser arborizada do que a disponível na superfície do solo (campos, cidades e estradas incluídos).
No entanto, o potencial não é desprezível, especialmente se pretendemos madeiras duras e densas e o enriquecimento dos solos com matéria orgânica, em particular nas zonas temperadas.
Recentemente, foi demonstrado que certos solos florestais também são “sumidouros de metano” significativos, graças às bactérias metanotróficas que abrigam, e que o consumo de metano aumenta com a idade dos povoamentos e com a porosidade dos solos.
O tipo de floresta é importante: as florestas temperadas crescem mais rápido, mas as florestas de turfa do norte também são bons sumidouros de carbono ( turfeiras ). As florestas tropicais foram inicialmente consideradas neutras em carbono, mas um estudo recente (medições feitas em dois milhões de árvores ao redor do mundo) mostrou que elas também eram, globalmente, sumidouros de carbono, uma função que em breve poderá ser limitada pelo estresse hídrico .
O tipo de manejo também importa: uma floresta muito jovem plantada com corte raso pode ter um balanço de carbono negativo durante os primeiros dez ou doze anos, perdendo mais carbono do que armazena. O corte raso promove a erosão do solo e a perda do carbono que eles continham (significativo nas zonas temperadas e frias).
A "rede florestal de sumidouros de CO 2 No longo prazo, está exposto a incêndios, tempestades, doenças. O dossel muda o reflexo da luz do sol, ou albedo . As florestas de latitudes altas a médias têm menor albedo em períodos de neve do que as florestas cobertas de neve de latitudes baixas, contribuindo para o aquecimento local, compensado pelo aumento da evapotranspiração. Vários programas oferecem às empresas a compra de áreas florestais para protegê-las (por exemplo, ação “ Cool Earth ”), em troca de “créditos de carbono” que compensam as emissões industriais ou privadas. Esta abordagem é discutida. Em outubro de 2007, Davi Kopenawa (xamã ameríndio ( yanomami ) que ganhou o prêmio UNEP Global 500 em 1991) entregou a Gordon Brown (primeiro-ministro britânico) um relatório mostrando que a proteção da floresta pelo reconhecimento dos direitos à terra de suas populações indígenas iria proteger rapidamente a área abrangida pelo programa “ Cool Earth ” 15.000 vezes (162 milhões de ha de floresta tropical já foram protegidos desta forma, pelo reconhecimento dos direitos das populações que aí habitam, nomeadamente na sequência do movimento lançado por Chico Mendes em década de 1970).
2008. De acordo com o estudo Beverly Law realizado em 519 antigas áreas florestais no hemisfério norte, essas árvores antigas realmente têm um equilíbrio de captura de CO 2 . positivo.
A árvore urbana e a floresta urbana desempenham um papel muito menor em relação às emissões urbanas, mas sua capacidade de armazenamento parece ter sido subestimada; Um estudo feito em Leicester sobre seus sumidouros de carbono (publicado em 2011) mostrou que a flora urbana ali armazenou um total de 231.521 toneladas de carbono, ou 3,16 kg m- 2 em média. Os jardins privados armazenam mais do que o ambiente agrícola rural (cerca de 0,76 kg , o que é um pouco mais do que um prado inglês (0,14 kg m- 2 ).
Mas é acima de todos os grandes árvores urbanas que formaram o principal reservatório de carbono (armazenar mais do que 97% da quantidade total de carbono na biomassa total da planta urbana), com uma média de 28.86 kg m -2 para públicos espaços verdes. Arborizadas . No entanto, árvores grandes são raras em Leicester, onde os espaços verdes são principalmente gramados e pobres em árvores. Se 10% desses gramados fossem plantados com árvores, o armazenamento de carbono da cidade aumentaria em 12% de acordo com este estudo, que também mostrou que as estimativas existentes no Reino Unido subestimaram em uma ordem de magnitude a importância desse estoque de carbono urbano.
O papel das florestas tende a ser integrado aos acordos internacionais sobre o clima, especialmente no âmbito do Acordo do Clima de Paris, para ajudar os países a atingir suas metas de mitigação das mudanças climáticas . Se os ENDs fossem realmente implementados, a floresta poderia fornecer um quarto das reduções de emissões planejadas pelos países. Isso implicaria, no entanto, uma maior transparência nos compromissos dos países e uma melhoria da confiança nos números, inclusive pela conciliação das estimativas dos relatórios nacionais com os estudos científicos (≈ 3 GtCO 2/ano).
O oceano é o principal sumidouro de carbono do planeta, mas está saturado e parece estar começando a acidificar.
A adição de micropartículas de ferro ( hematita ) ou sulfato de ferro na água tem sido proposta para aumentar o sequestro de carbono pelo oceano pelo plâncton . O ferro natural é um oligoelemento, fator limitante para o crescimento do fitoplâncton . É proveniente das ressurgências de águas profundas ao longo das costas (“ ressurgências ”), dos rios e da queda de aerossóis e poeira. Alguns acreditam que as fontes naturais de ferro têm diminuído nas últimas décadas, limitando a produtividade orgânica e a biomassa oceânica (NASA, 2003) e, portanto, o bombeamento biológico de CO 2.atmosférico por fotossíntese .
Em 2002, um teste no Oceano Pacífico perto da Antártica sugeriu que entre 10.000 e 100.000 átomos de carbono são absorvidos quando um átomo de ferro é adicionado ao oceano. Estudos alemães (2005) sugeriram que qualquer tipo de biomassa carbônica nos oceanos, seja enterrada em profundidade ou reciclada na zona eufótica , representa um armazenamento de carbono de longo prazo. O fornecimento de nutrientes ferrosos a áreas selecionadas do oceano, apropriadamente, poderia então aumentar a produtividade do oceano e limitar os efeitos desastrosos das emissões humanas de CO 2 . no ar.
O P Dr. Wolfgang Arlt da Universidade de Erlangen-Nuremberg (Alemanha) propõe a injeção de CO 2dissolvido em grande profundidade, tendo o cuidado de distribuí-lo em escala planetária e possivelmente tamponando-o com substâncias alcalinas. Ele estima que este CO 2teria pouco impacto em termos de acidificação se injetado em águas frias e densas que mergulham nas profundezas do oceano, e CO 2 assim, injetado perto da Europa, seria redistribuído até a Austrália em um século, de acordo com ele, sem afetar a vida marinha ou no fundo do mar.
Outros duvidam da confiabilidade do método, especialmente no longo prazo. Eles argumentam que os efeitos gerais da adição de ferro no fitoplâncton e nos ecossistemas oceânicos são mal compreendidos e requerem um estudo mais aprofundado.
O IPCC continua muito cauteloso quanto à capacidade do oceano de absorver mais carbono, mas considera que o estudo dos impactos e do comportamento do CO 2 no fundo do oceano precisa ser melhor investigado.
A IMO e a Convenção de Londres decidiram no final de 2008 que as atividades de fertilização oceânica que não fossem para experimentos científicos deveriam ser proibidas.
O ciclo do metano nos ecossistemas e na água também ainda é pouco compreendido.
A pesquisa continua, inclusive sob a égide de convenções ( OSPAR , ou resoluções da rede da comunidade KIMO.
Estima-se que os solos abastecido no final do XX th século cerca de 2000 Gt de carbono sob a forma de matéria orgânica (e hidratos de metano na zona de muito frio) zona principalmente périarctique ( tundra , tundra , permifrost ), e florestas temperadas. Isso é quase três vezes o carbono na atmosfera e quatro vezes o carbono da biomassa vegetal. Mas essa função se deteriora rapidamente e em quase todos os lugares, especialmente em solos agrícolas arados. A respiração do solo (se não está compactado ou muito desidratado) aumenta com a temperatura; seu aquecimento pode ser fonte de liberação de carbono até o balanço negativo (mais emissões do que armazenamento) em solos já muito ricos em carbono.
A restauração de grandes quantidades de húmus e turfa (dois materiais ricos em matéria orgânica estabilizada) melhoraria a qualidade desses solos e a quantidade de carbono sequestrado. A semeadura direta , pousio verdadeiro e restauração de solos vivos por técnicas do tipo BRF ( Wood ramial fragmented ) podem contribuir.
O subsolo armazena o dobro do solo muito raso.
O aumento do CO 2o ar não pode ser compensado por um maior sequestro nos solos, ao contrário dos objetivos anunciados pela iniciativa 4p1000 . Um estudo mostrou que a longa exposição a uma duplicação do nível de CO 2A pressão atmosférica acelera muito a degradação da matéria orgânica em solos florestais no florestamento de carvalho (⇒ remoção de carbono do solo). As árvores armazenaram mais carbono (212 g / m 2 no ar e 646 g / m 2 nas raízes), mas 442 g / m 2 de carbono foram perdidos no solo, principalmente na superfície 10 cm , devido ao que parece dos impactos do CO 2no solo (acidificação e estimulação da atividade enzimática dos microrganismos do solo que aumenta a decomposição da matéria orgânica, e ainda mais se houver aporte de carbono (serapilheira)). Este estudo deve ser confirmado por estudos em solos ricos, porque se tratava de solos pobres onde o carbono era 75% composto por frágeis cadeias de carbono.
Para o vocabulário oficial do meio ambiente na França (conforme definido pela comissão de enriquecimento da língua francesa em 2019 ), a expressão “absorção antropogênica de carbono” é definida como: “Absorção de dióxido de carbono em sumidouros de carbono natural conservado ou administrado por humanos, ou em instalações de captura e armazenamento de CO 2 " . Esta comissão acrescenta que a expressão “absorção antropogênica de carbono” às vezes é generalizada para certos gases de efeito estufa além do dióxido de carbono, como o metano . (Equivalente estrangeiro: remoção antropogênica ).
Para sequestrar o carbono artificialmente (ou seja, sem usar o processo do ciclo natural do carbono), ele deve primeiro ser capturado. Em seguida, ele é armazenado por meios diferentes.
As usinas de purificação de gás natural devem remover o dióxido de carbono, para evitar que o gelo seco entupa os caminhões tanque ou para evitar as concentrações de CO 2 ultrapassar o máximo de 3% permitido na rede de distribuição de gás natural.
Além disso, uma das técnicas de captura de carbono promissoras é a captura de CO 2 .emitido pelas usinas (no caso do carvão, é conhecido como “carvão limpo”). Assim, uma usina a carvão com capacidade de 1000 MW produz normalmente na ordem de 6 TWh de eletricidade por ano, rejeita cerca de 6 milhões de toneladas de CO 2todo ano. O método mais simples e comum para capturar CO 2que ele emite consiste em passar os gases de exaustão da combustão em um líquido no qual o CO 2irá se dissolver, então este líquido é transportado para um dispositivo para recuperar o CO 2dissolvido. Este método, aplicável à combustão de qualquer combustível fóssil, aumenta muito o custo de produção de eletricidade (normalmente, para carvão e em países desenvolvidos, em quase um fator de 2), e consome 10 a 20% da energia obtida pela queima de fósseis combustível. A tecnologia de gaseificação do carvão , utilizada em novas instalações, permite reduzir este custo adicional, sem, no entanto, anulá-lo (a eletricidade custa então 10 a 12% mais do que a produzida pela combustão convencional sem captura).
O transporte de dióxido de carbono deve atender a rígidos padrões de segurança, pois causa morte por asfixia em concentrações superiores a 10%, como mostra a trágica desgaseificação do Lago Nyos (mais denso que o oxigênio, ele se acumula no nível do solo e o expulsa ) O projeto de navios de transporte de CO 2 (no mesmo princípio que ostransportadores deGNLou futuros transportadores de hidrogênio), está em estudo.
Atualmente, a absorção de CO 2é feito em larga escala por meio de solventes de amina , principalmente com etanolamina (2-aminoetanol, de acordo com a nomenclatura IUPAC ). Outras técnicas estão em estudo, como absorção por variação rápida de temperatura / pressão, separação de gases e criogenia .
Em usinas termelétricas a carvão, as principais alternativas aos absorvedores de CO 2As aminas são a gaseificação do carvão e a combustão do óleo combustível oxigênio. A gaseificação produz um gás primário que consiste em hidrogênio e monóxido de carbono, que é queimado para dar dióxido de carbono. A combustão de óleo de oxigênio queima carvão com oxigênio em vez de ar, produzindo apenas CO 2e vapor de água, facilmente separáveis. No entanto, essa combustão produz uma temperatura extrema e os materiais que suportam essa temperatura ainda precisam ser criados.
Outra opção de longo prazo é capturar o carbono do ar usando hidróxidos . O ar será literalmente despojado de todo o seu CO 2. Essa ideia é uma alternativa aos combustíveis não fósseis para o setor de transportes (automóveis, caminhões, transporte público, etc. ).
Um teste realizado na usina elétrica de 420 megawatts da empresa Elsam, em Esbjerg ( Dinamarca ) foi inaugurado em 15 de março de 2006 como parte do projeto europeu Castor liderado pelo Instituto Francês do Petróleo (IFP) que reúne cerca de trinta indústrias e parceiros científicos. Este processo de pós-combustão deve permitir reduzir pela metade o custo de captura de CO 2, voltando a situar-se entre 20 e 30 euros por tonelada.
O seu custo ao longo de quatro anos (2004-2008) é de 16 milhões de euros, dos quais 8,5 milhões são financiados pela União Europeia. A Castor tem como objetivo validar tecnologias destinadas a grandes unidades industriais - usina, siderúrgica, cimenteira, etc. -, cuja atividade gera 10% das emissões europeias de CO 2, para que esta técnica esteja em linha com o preço europeu de licenças de emissão de CO 2 (então a 27 € por tonelada).
As descargas de usinas térmicas consistem em menos de 20% de dióxido de carbono . Assim, antes de enterrá-lo no subsolo, ele deve ser capturado: esta é a captura pós-combustão. Por estar em contato com gases ácidos (como CO 2), uma solução aquosa de 2-aminoetanol forma um sal à temperatura ambiente. A solução é então transportada para um ambiente fechado onde é aquecida a cerca de 120 ° C , que, segundo o princípio de Le Châtelier , libera CO 2 (puro) e regenera, em solução aquosa, o 2-aminoetanol.
Outro tipo possível de sequestro é a injeção direta de carbono no oceano. Neste método, o CO 2é enterrado em águas profundas, para formar um "lago" de CO 2líquido retido pela pressão exercida em profundidade. Experimentos realizados entre 350 e 3600 metros indicam que o CO 2O líquido reage ao hidrato de dióxido de carbono (in) solidificado por pressão , que se dissolve gradualmente na água circundante. A prisão é, portanto, apenas temporária.
Esta técnica tem consequências ambientais perigosas. CO 2reage com água para formar ácido carbônico H 2 CO 3. O equilíbrio biológico do fundo do mar, pouco conhecido, provavelmente será afetado. Os efeitos sobre as formas de vida bentônicos as áreas pelágicos são desconhecidos. Do ponto de vista político, é incerto se o armazenamento de carbono nos oceanos ou sob os oceanos é compatível com a Convenção de Londres para a Prevenção da Poluição Marinha [1] .
Outro método de sequestro oceânico de longo prazo é a coleta de resíduos de culturas (como palha de trigo ou excesso de palha) em grandes fardos de biomassa e , em seguida, seu depósito em áreas de "leques aluviais" ( leques aluviais ) de bacias oceânicas profundas. A imersão desses resíduos em leques aluviais irá rapidamente enterrá-los na lama do fundo do oceano, prendendo a biomassa por um longo tempo. Os leques aluviais existem em todos os oceanos e mares do mundo onde os rios dos deltas fluem para a plataforma continental, como o leque aluvial do Mississippi no Golfo do México e o leque do Nilo no Mar Mediterrâneo .
A cidade de Libourne planeja equipar um de seus estacionamentos com postes de iluminação com " absorvedor de CO 2 " . " Eles seriam fornecidos com um tanque contendo algas . Estes, colocados perto de uma fonte de luz, absorvem dióxido de carbono e emitem oxigênio.
A seleção de organismos adequados torna possível prever rendimentos significativos. Estima-se que um dispositivo deste tipo com volume de 1,5 m 3 possa absorver até uma tonelada de CO 2 por ano.
o Instituto Nacional de Pesquisa Agronômica (INRA) propôs na França a iniciativa 4p1000 ou "4 por 1000, solos para segurança alimentar e clima" , que mitigou as mudanças climáticas sequestrando carbono atmosférico nos solos, melhorando sua fertilidade e a resiliência dos agroecossistemas em face do aquecimento global . Este novo desafio global é oferecido a 570 milhões de fazendas e mais de 3 bilhões de pessoas nas áreas rurais; visa restaurar ou melhorar a taxa de carbono de todos os solos agrícolas e florestais, por meio de práticas adequadas, de modo a equilibrar as emissões antrópicas de CO 2.
O princípio geral é que "aumentar a cada ano o estoque de carbono dos solos em 4 por 1000 nos 40 centímetros superiores do solo, em teoria, interromperia o atual aumento na quantidade de CO 2.na atmosfera, desde que o desmatamento seja interrompido ” aproximadamente 860 bilhões de toneladas de carbono poderiam ser armazenados dessa forma, meta 4 ‰ , desde que atingida, correspondendo a um armazenamento de 3,4 bilhões de toneladas de carbono no solo a cada ano. Segundo o INRA, esse carbono ficaria armazenado no solo por vinte a trinta anos após a implantação das boas práticas, caso fossem mantidas.
Um estudo "Potencial da agricultura e florestas francesas com vista ao objetivo de armazenamento de carbono no solo até 4 por mil" foi encomendado pela Agência Francesa de Meio Ambiente e Controle. De Energia (ADEME) e o Ministério da Agricultura e Alimentação , e confiada ao INRA. O objetivo era avaliar o carbono total que a França poderia assim armazenar e listar e qualificar as “melhores práticas” (em termos de desempenho, mas também de custos); sua renderização será feita em Paris em 13 de junho de 2019.
O projeto Castor prevê o estudo de quatro locais geológicos de armazenamento de CO 2 : o reservatório de óleo de Casablanca localizado na costa nordeste da Espanha, o campo de gás natural Atzbach-Schwanenstadt ( Áustria ), o aquífero Snohvit ( Noruega ) e o campo de gás natural K12B operado por Gaz de France na Holanda , do qual é necessário garantir o aperto. Outros projetos de espírito semelhante estão em andamento ao redor do mundo.
Segundo a BRGM , os 20 bilhões de toneladas de dióxido de carbono emitidos a cada ano terão que ser armazenados em aqüíferos salinos. Os últimos são corpos d'água salgados demais para serem explorados. Sua capacidade de recepção é estimada em 400 a 10.000 bilhões de toneladas, em comparação com os 40 bilhões em depósitos de carvão inacessíveis, os 950 bilhões em depósitos de hidrocarbonetos e os 20 bilhões em emissões anuais atuais. O gás deve ser injetado a uma profundidade de pelo menos 800 metros sob 800 bar de pressão, a uma temperatura de 40 ° C , de forma “ supercrítica ” em equilíbrio com seu ambiente. Gradualmente formará água com gás.
O “sequestro geológico” (mais raramente denominado “geosquestração”) consiste na injeção de dióxido de carbono diretamente nas formações geológicas subterrâneas. Os campos de petróleo e aquíferos salinos que não são mais explorados são locais de armazenamento ideais. Cavernas e minas antigas, às vezes usadas para armazenar gás natural, não são e não serão usadas por falta de segurança de armazenamento.
CO 2 por mais de 30 anosé injetado em campos de petróleo em declínio para aumentar o desempenho do poço. Esta opção tem a vantagem de um custo de armazenamento compensado pela venda do óleo adicional gerado. A operadora também se beneficia da infraestrutura existente e dos dados geofísicos e geológicos obtidos para e por meio da exploração de petróleo. Todos os campos de petróleo têm uma barreira geológica que impede o aumento de fluidos gasosos (como o CO 2no futuro), mas têm a desvantagem de que sua distribuição geográfica e capacidades são limitadas. Além disso, a prática de fraturamento, que se tornou quase sistemática, desconstruiu o alicerce. Finalmente, vazamentos via poços de injeção parecem ser mais frequentes do que o esperado: uma meta-análise recente de 25 estudos que enfocou os problemas de integridade física de revestimentos de poços de produção e injeção; ativo, inativo e / ou abandonado, tanto onshore quanto offshore para reservatórios convencionais ou não convencionais, concluiu que as perdas de integridade de revestimento e obstrução de poços são bastante comuns (com variações no risco dependendo do tipo de perfuração e da idade dos poços) Poços de petróleo antigos geralmente apresentam vazamentos (por exemplo: 70% dos poços terrestres no campo de petróleo de Santa Fé estudados em 2005 mostram perda de integridade (com observações às vezes de bolhas de gás subindo para a superfície ao longo dos tubos). Esses poços são antigos, mas há 8.030 outros poços perfurados recentemente em Marcellus Shale e inspecionados na Pensilvânia de 2005 a 2013, 6,3% tiveram pelo menos um vazamento. 3.533 outros poços inspecionados na Pensilvânia de 2008 a 2011 tiveram 85 falhas (cimento ou revestimento de aço), e 4 destes poços entraram em erupção e 2 tiveram vazamentos de gás significativos. No caso de um forte terremoto, não se sabe como o revestimento e as tampas de concreto de tais poços se comportarão.
O Protocolo de Kyoto afirma que a vegetação absorve CO 2, os países com extensas florestas podem deduzir uma certa parte de suas emissões (artigo 3, parágrafo 3 do protocolo de Kyoto); facilitando o seu acesso ao nível de emissão que lhes foi definido.
Estima-se que até 2030 os combustíveis fósseis ainda representarão mais de três quartos da energia utilizada. Aqueles que sabem como capturar CO 2em sua origem (22% das emissões vêm da indústria, 39% da produção de eletricidade) terá uma poderosa alavanca no futuro mercado global de permissões de emissão .