O Gás Carbônico

Meu penúltimo Post, aquele sobre as COPs, não teve até agora a quantidade de acessos que eu entendo que merece, dada a sua importância (só 146). Como a média de acessos deste Blog gira em torno de 600 por Post, só posso concluir que este assunto ainda não desperta muita atenção.

Mas pelo menos ele teve comentários. Para mim o comentário é importante, já que ele desperta em quem leu o Post a vontade de participar do assunto. O comentário do Roberto me deixou feliz, porque segundo ele o Post trouxe de volta uma questão que ele já tinha enterrado. Valeu então a pena o tempo que perdi em escrever o Post se convenci um amigo a voltar a pensar na mudança climática. Mas um comentário em particular me leva a voltar a falar dela. Meu amigo Alex escreveu:

Pelo que me lembro, na atmosfera há (números redondos, já que minha memória fraqueja) 71% de Nitrogênio, 21% de Oxigênio, e algo como menos de 1% de Gás Carbônico. Como esse desgraçado CO2 pode ter tal influência?

Este comentário faz todo o sentido. Para esclarecer esta dúvida vamos iniciar alguns dados referentes à geografia do nosso planeta. As principais são:

• Superfície da Terra: +/- 515,1 milhões de quilômetros quadrados
• Peso da atmosfera terrestre: 5.100 trilhões de toneladas

Com isso podemos dizer que cada metro quadrado da Terra tem acima dele um total de ~ 9,9 toneladas atmosfera.

Resumindo, esse metro quadrado que você está ocupando na superfície do nosso planeta tem sobre ele o peso de ~10 toneladas de ar. É essa pressão atmosférica que permite que você faça uso dela para, por meio de uma mangueira, tirar combustível do seu tanque, a chamada chupeta. Também é usada para tirar água do poço

Daí surge a pergunta: Por que a pressão atmosférica não nos esmaga? A resposta está no chamado princípio de Pascal, que diz que "qualquer variação na pressão externa é transmitida integralmente a todo o nosso corpo e é exercida também de dentro para fora", e por isso, não sentimos o efeito da pressão atmosférica normal.

É claro que existe um limite para o organismo responder a essa pressão externa. Na água a 30 metros de profundidade por exemplo já estamos lidando com 4 vezes a pressão normal. Por outro lado a 30 km de altura em um avião ninguém sobreviveria à baixa pressão sem um mecanismo que mantivesse a pressão interna do avião a um nível suportável (um avião comercial estabiliza a pressão interna àquela da atmosfera a uma altitude de +/- 2400 m, porque seria muito caro estabilizar a pressão interna ao nível do mar).

Mas vamos voltar ao assunto desse Post. Revendo os números do Alex, na nossa atmosfera a concentração dos principais gazes é a seguinte:

• Nitrogênio:              78,08%       ou  780.800 partes por milhão
• Oxigênio:                20,95%       ou  209.500 ppm
• Argônio:                    0,93%       ou      9.300 ppm
• Gás  Carbônico:       0,035%     ou         350 ppm

O CO2 no entanto é mais pesado que o ar, por ter sua molécula composta de dois átomos de oxigênio e um de carbono. O CO2 é aproximadamente 1,5 vezes mais pesado que o ar, motivo pelo qual ele tende a fluir no sentido descendente, se acumulando nas depressões. Em altas concentrações ele pode causar asfixia. O CO2 pertence à família dos chamados gases do efeito estufa.

Uma conta de padeiro nos leva a concluir o CO2 tem uma contribuição de cerca de 2,68 trilhões de toneladas. Realmente não é muito se considerarmos que a atmosfera toda pesa 5.100 trilhões de toneladas na composição da atmosfera.. 

(Medidas mais recentes já apontam que o CO2 já atingiu 420 ppm)

Só que por ser mais pesado o CO2 fica conscrito à baixa atmosfera, e este é o problema. Uma coisa que me intrigava quando eu viajava para visitar minha filha e meus netos australianos era sair de Santiago em direção a Sidney, ver o avião mergulhar para o sul seguindo a costa do Chile, tangenciar a Antártida e alcançar a Austrália por baixo. Tudo bem, só que nesse trajeto eu tinha dois temores: havia períodos em que o avião estava a mais de 4 horas do aeroporto mais próximo, e no extremo sul da viagem a temperatura externa chegava a -60 ºC.

É a atmosfera que nos mantém aquecidos. Sem ela a Terra seria uma bola de gelo com a temperatura média de -50 ºC. Além disso ela nos protege de uma profusão de raios cósmicos, partículas carregadas, raios ultravioletas, etc. Esse colchão gasoso é equivalente a uma proteção de concreto de 4,5 metros de espessura, e sem ela nós seres vivos da Terra seríamos retalhados por esses visitantes extremamente agressivos.

O que aquece a atmosfera é a incidência dos raios solares sobre os átomos dos seus componentes. Eles vão adquirir velocidade, se chocar e se aquecer. Uma nave que mergulhar na atmosfera em um ângulo muito pronunciado (mais de 6 graus), ou numa velocidade excessiva, vai atingir as moléculas da atmosfera com muita energia e gerar uma situação altamente combustível. Por outro lado, se o ângulo de abordagem for muito pequeno a atmosfera vai simplesmente rebater a nave de volta ao espaço, algo parecido com aquela pedra que você joga no lago.

Então fica assim: O CO2 da atmosfera pesa 2,68 trilhões de toneladas (ou mais). Só que as emissões de CO2 pela queima de combustíveis fósseis está atingindo níveis que se aproximam de 40 bilhões de toneladas ano:

A figura acima mostra que este processo se iniciou na metade do século XIX, mas ele se agravou a partir dos anos 1950. O que se pode dizer hoje é que a cada ano são jogadas na atmosfera cerca de 40 bilhões de toneladas de CO2 pela queima de combustíveis fósseis, e isso corresponde a um aumento de 1,5% da sua presença na atmosfera, concentrados na sua parte mais baixa e importante, a troposfera.

A troposfera tem uma espessura de +/- 16 km no Equador e 10/11 km nas latitudes temperadas. É ela que contem o oxigênio e o calor necessários para a nossa sobrevivência. Oitenta por cento da massa da atmosfera estão na troposfera, e assim praticamente toda a água e todo o clima estão contidos nessa camada muito fina e delicada, o que faz a vida neste planeta ser extremamente perigosa. Tentem imaginar uma distância de 10/15 km de sua casa. Esta distância é o valor da espessura da troposfera

Um aumento de 1,5% ao ano na presença do CO2 na atmosfera significa que, se nada for feito, em +/- 70 anos ela vai dobrar. Assim sendo o que tem que ser feito é limitar as emissões de CO2, ou então investigar qual a ferramenta que o planeta Terra possui para compensar essas emissões. 

Essa ferramenta existe e se chama fotossíntese. Para entendê-la será necessário apresentar os seres autótrofos. São aqueles seres que produzem o próprio alimento internamente, a partir de processos químicos. As plantas, as algas, e certas bactérias fazem uso da luz do sol para fazer a sua comida. Elas fazem isso transformando a luz do sol em energia química.

Esses seres capturam a luz do sol através de pigmentos, a clorofila nos caso dos vegetais, e essa energia capturada transforma o gás carbônico (CO2) e a água (H2O), em glicose (C6H12O6) e oxigênio (O2). Dessa forma a fotossíntese retira o carbono da atmosfera e diminui a sua presença no meio ambiente ( ainda devolve O2).

Acho que esta explicação é suficiente para entendermos que as plantas são as nossas grandes aliadas no esforço de compensar a cada vez maior emissão de CO2. A pergunta que surge então é quão efetivo é o solo em capturar e armazenar carbono. Segundo o Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC na sigla em inglês), o Florestamento e Reflorestamento têm o maior potencial de remoção do Carbono. Mas existem outras soluções que analisaremos em seguida:

Florestamento e Reflorestamento

O Reflorestamento recupera terras anteriormente desmatadas, enquanto o Florestamento planta florestas em terras onde elas não existiam anteriormente, Estas duas estratégias têm o potencial que chega à captura de 10,1 bilhões de toneladas de CO2 por ano. Isso corresponderia a 1/4 daquilo que estamos produzindo com os combustíveis fósseis; digamos que o Florestamento e o Reflorestamento compensariam a geração de CO2 do maior poluidor, a China, e esse valor de 10,1 bilhões de toneladas de CO2 levaria em conta a restauração de todas as áreas que foram desmatadas para pastagem.

O que temos aqui é que, além de suprir apenas 1/4 da necessidade de compensar o geração atual de CO2, se tomarmos a iniciativa de trazer de volta todo o verde do planeta, a competição com os outros usos da terra geraria uma ameaça maior, que seria a da segurança alimentar. Se tomada a decisão de devolver ao planeta a sua área florestal, ela aumentaria de 25% em 2050 e quase 50% em 2100, em relação aos níveis atuais, mas com sérios riscos alimentares. O cobertor é curto.

 

O que se preconiza aqui é tornar as pastagens degradadas produtivas, sem o Florestamento, e isso acarretaria em uma captura de carbono menor que os 10,1 bilhões de toneladas. Ou seja, por mais que ajudemos o planeta a recuperar suas florestas, ele não dará conta de através da fotossíntese de compensar a nossa emissão de CO2.

Aumentar a absorção do carbono pelo solo

O uso indiscriminado do solo a partir da Revolução Industrial alterou os ecossistemas, e o volume de carbono nos solos diminuiu muito. O IPCC concluiu que existe a oportunidade de se aumentar o armazenamento do carbono no solo. A capacidade desse armazenamento pode chegar a 8,6 bilhões de toneladas de CO2 por ano (1,5 Estados Unidos de emissão de CO2). Esse esforço iria exigir uma enorme eficiência nas ferramentas que injetam o carbono no solo, que seriam usadas pelos milhões de proprietários de terras em todo o mundo.

As técnicas a serem empregadas iriam incluir o uso de plantas com raízes mais profundas, sistemas agroflorestais (árvores + plantas), adição de produtos orgânicos no lugar de defensivos agrícolas, rotação das culturas, etc. Os benefícios do emprego desta estratégia incluem a melhora da qualidade do solo e o aumento da produtividade. Os riscos dela incluem o perigo da saturação do carbono em algumas décadas, e deve-se observar, o que já está acontecendo, que o aumento do aquecimento atual compromete a capacidade do solo de absorver carbono.

Bioenergia com captura de carbono (BECCS)

A proposta aqui é queimar biomassa para gerar energia, e capturar o carbono antes dele ser lançado na atmosfera. Existem estudos a favor e contra esta solução, já que cultivar plantas para bioenergia pode exigir enormes quantidades de terra, o que iria competir com os outros usos, aumentando o preço dos alimentos (aqui no Brasil temos o caso do cultivo do etanol para geração de energia limpa, que de fato cria uma competição com a produção de alimentos).

O modelo simulado pelo IPCC sugere entre 400 e 700 milhões de hectares de terra para implementar a produção de bioenergia com captura de carbono. Toda a área do planeta dedicada ao cultivo agrícola em 2010 foi de 1,6 bilhões de hectares. Isso significa que, se tivéssemos iniciado a solução BECCS nessa data, sua área teria que se expandir na razão de 24 milhões de hectares por ano. Algo como 7 vezes a expansão da soja e da cana de açúcar combinadas. 

Estima-se que a solução BECCS teria um potencial de captura de 11,3 bilhões de toneladas de CO2 por ano, mas sua implementação traria um forte impacto na segurança alimentar do planeta. Uma implementação periférica seria o aproveitamento dos resíduos agrícolas, o que não geraria competição com os outros usos da terra, mas com potencial de captura bem menor (algo como 5 bilhões de toneladas ano).

Biocarvão (Biochar)

O biocarvão envolve a queima de biomassa (gerando energia) em um ambiente de oxigênio limitado, um processo chamado pirólise, o que resulta numa forma mais estável de carbono. O biocarvão resultante é aplicado nos solos, o que adiciona nutrientes aos solos esgotados e aumenta os estoques de carbono no solo. Aqui entra mais uma vez a questão da competição por terra, e esta experiência com o biocarvão tem sido limitada. 

O IPCC estima que o potencial global de remoção de carbono para o biocarvão pode chegar a 4,9 bilhões de toneladas por ano, mas esta estimativa cai a 2 bilhões com as preocupações com a sustentabilidade.

Intemperismo aprimorado

Este processo de nome pomposo acelera a reação natural do CO2 com fontes reativas, como alguns tipos de rochas, o que amenta a absorção de carbono. Os carbonatos e bicarbonatos resultantes são aplicados ao solo, contribuindo para a produção de alimentos. O IPCC estimou o seu potencial de remoção em 4 bilhões de toneladas por ano. 

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Com tudo o que mostramos fica claro que o planeta não vai conseguir remover todo o carbono que emitimos para nosso conforto apenas por meio de abordagens sobre a terra. O IPCC sugere então a rápida aplicação de abordagens tecnológicas, como a captura direta do CO2. Mais importante ainda, é imprescindível a salvaguarda da terra, barrando-se o seu desmatamento e degradação. A cada ano que atrasamos as ações as mudanças climáticas contribuem ainda mais para dificultá-las.

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E a Amazônia?  O Instituto Tecnológico Vale concluiu um estudo para identificar as árvores capazes de armazenar grandes quantidades de CO2. Foi verificado que o estoque de carbono médio foi de 173 toneladas por hectare na região da floresta amazônica.

A floresta amazônica tem uma área de 6,5 milhões de km2, sendo que o Brasil contribui com 62,9 % desta área. Ou seja, a parte brasileira da floresta tem 4 milhões de km2, o que corresponde a 400 milhões de hectares. Logo, esta porção brasileira, se intocada, teria a capacidade de estocar 69,1 bilhões de toneladas de CO2

Daí a importância que o mundo atribui à nossa floresta, o que infelizmente ainda não foi percebido por todos os governos que tivemos deste os anos 1950, quando este assunto veio à tona.

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Chamo a atenção que os 40 bilhões de toneladas de de CO2 citados acima dizem respeito apenas à queima de combustíveis fósseis. Os agentes geradores do efeito estufa variam de acordo com a região do planeta, e podemos dizer que o Brasil até que tem uma matriz razoável, que seria ótima se houvesse uma atitude melhor do poder público. As 5 fontes geradoras de Gás de Efeito Estufa no Brasil são as seguintes:

Desmatamento: O desmatamento no Brasil responde por 26,7% das emissões de Gases do Efeito Estufa (GEE), e ele ocorre majoritariamente na Amazônia, com 14,1% das emissões.

Transporte: O transporte responde apenas por 13,8% das emissões brasileiras, o que é muito relevante a nível global, isso graças à contribuição do etanol e do biodiesel. Outra solução a ser inserida nesse caso seria a célula de hidrogênio alimentada por etanol.

Fermentação Entérica: O grande rebanho bovino do Brasil contribui por 18,4% das emissões de GEE. 

Termelétricas a Combustíveis Fosseis: O setor energético contribui com apenas 4,8% das emissões. Nossa matriz energética é muito boa, sendo que 41,2% dela provêm de fontes renováveis.

Processos Industriais: A Indústria responde por 7% das emissões de GEE.

Para evitar confusão, vamos definir o que são os gases de efeito estufa. Aproximadamente 30% da radiação solar que atinge a Terra é refletida de volta ao espaço. Os 70% restantes são absorvidos aqui, e uma fração residual dessa absorção é feita na atmosfera. Os GEEs mais importantes são o vapor d'água (H2O), o dióxido de carbono (CO2), o metano (CH4) e o ácido nitroso (N2O). Observem que esses 4 gases são todos compostos por moléculas, logo eles compõem as partículas mais pesadas da atmosfera. 

O CO2 é o mais relevante desses gases e já foi muito comentado aqui, e 87% da sua presença na atmosfera se deve à queima de combustíveis fósseis, mas o desmatamento também tem uma parcela importante de emissão.

O metano (CH4) de origina em processos biológicos, como as atividades agropecuárias (principalmente a produção de ruminantes), o tratamento do aterros sanitários e das redes de esgoto, a extração e refino do petróleo, a produção de arroz e a queima de biomassa.

O óxido nitroso (N2O) é emitido em processos industriais (produção de alumínio), na agricultura (utilização de fertilizantes) e no tratamento dos esgotos.

O vapor d'água é inofensivo, é água, mas certamente quem mora em lugares muito úmidos certamente concorda com o fato de contribuir para a sensação de calor

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Para encerrar vejamos o que os grandes players da comercialização dos combustíveis fósseis têm feito para amenizar esse problema. Procuro na Internet e encontro a seguinte manchete referente ao principal deles, a Shell:

https://umsoplaneta.globo.com/energia/noticia/2023/08/31/shell-deixa-de-lado-plano-de-investir-us-100-bi-ao-ano-em-compensacoes-de-carbono-diz-bloomberg.ghtml

A Shell tinha lançado um plano ambicioso de investir US$ 100 bi ao ano em compensações de carbono. Quando qualquer empresa toma a decisão de mudar sua estratégia, a primeira coisa que faz é mudar a sua direção. Foi o que aconteceu; "seis meses depois de se tornar CEO da Shell, Wael Sawan encerrou silenciosamente o maior plano empresarial do mundo para desenvolver compensações de carbono".

O novo plano apresentado em junh0 de 2023 prevê a redução de custos e maiores investimentos em petróleo a gás, e não traz qualquer menção ao compromisso anterior para construir um fluxo de créditos de carbono para zerar as suas emissões até 2050. O argumento alegado foi o que o mercado de carbono não se expandiu com a rapidez e a qualidade suficientes. 

Aqui entram os argumentos para justificar a pressão dos acionistas para o foco no lucro. O mercado de carbono totaliza hoje cerca de US$ 2 bilhões, e poderá crescer até US$ 950 bilhões até  2037. Para a Shell os requisitos por ela impostos não encontraram resposta, e assim decidiu abandonar o plano.

Minha opinião é que, como os acionistas vivem nesse planeta, e como as tentativas de se encontrar um plano B para a sua degradação não passam de brincadeiras de bilionários amalucados, estamos diante de um tiro no pé, que já foi seguido por praticamente todas as grandes petroleiras. 

Talvez o meu amigo Roberto esteja certo em ter enterrado este assunto......