Imagine o betão da sua casa armanezar dióxido carbono? Pois saiba que esse pode ser o caminho para transformar um problema numa solução vantajosa para o planeta e para a carteira
Para reduzir a concentração de CO₂ na atmosfera para o nível pretendido em 1988 – ou seja, para 350 ppm (partes por milhão) -, estima-se que seja necessário remover 400 mil milhões de toneladas de carbono da atmosfera. Trata-se de uma quantidade enorme, equivalente a cerca de 1.500 mil milhões de toneladas de CO₂.
Os investigadores da Empa calcularam agora que este excesso de carbono poderá ser armazenado em materiais de construção como o betão até meados do próximo século. “Estes cálculos baseiam-se no pressuposto de que haverá energia renovável suficiente disponível após 2050 para remover o CO₂ da atmosfera. Este pressuposto permite-nos utilizar diferentes cenários para analisar o quão realista e eficiente é o conceito da nossa iniciativa “Mineração da Atmosfera”, afirma Pietro Lura, diretor do laboratório de Betão e Asfalto da Empa. A iniciativa de investigação em grande escala estabeleceu o objetivo de não só ligar o excesso de CO₂, mas também de o utilizar como uma matéria-prima valiosa.
Os materiais de construção são cruciais
O excedente de energia renovável é utilizado para converter o CO₂ em metano ou metanol, que por sua vez são transformados em polímeros, hidrogénio ou carbono sólido. “Mesmo que haja energia renovável suficiente, a questão central continua a ser a forma como estas enormes quantidades de carbono podem ser armazenadas a longo prazo. O betão parece predestinado para isso, uma vez que pode absorver enormes quantidades”, explica Lura. Assim, os investigadores compararam a massa de materiais utilizados em todo o mundo, como o betão, o asfalto e os plásticos, com a quantidade de carbono que é necessário remover da atmosfera – incluindo as emissões difíceis de evitar. “A massa de materiais de construção necessários a nível mundial excede largamente o excesso de carbono na atmosfera. No entanto, continua a ser um desafio a rapidez e eficiência com que o carbono pode ser introduzido nestes materiais sem deteriorar as suas propriedades”, conclui Lura.
Em comparação com outras medidas de redução de CO₂, como o armazenamento subterrâneo, a abordagem “Exploração Mineira da Atmosfera” oferece várias vantagens: Garante estabilidade a longo prazo, bem como uma alta densidade de armazenamento de carbono e permite a implementação descentralizada. Ao mesmo tempo, os materiais de construção convencionais que emitem CO₂ podem ser substituídos. “O carbono deve ser incorporado em materiais estáveis, uma vez que o armazenamento direto pode ser perigoso – por exemplo, devido ao risco de incêndio. Idealmente, estes materiais de construção enriquecidos com carbono são utilizados ao longo de vários ciclos de reciclagem antes de serem finalmente eliminados em segurança”, afirma Lura.
De acordo com o investigador da Empa, este conceito deverá não só contribuir para a redução do CO₂, mas também permitir uma economia de ligação ao carbono que ofereça benefícios tanto ecológicos como económicos. “O carbono da atmosfera pode ser usado, por exemplo, para produzir polímeros, betume para asfalto ou materiais cerâmicos como o carbeto de silício. Além disso, outros materiais de elevado valor, como as fibras de carbono, os nanotubos de carbono e o grafeno, podem tornar todo o processo economicamente viável – sendo o betão claramente responsável pela maior parte do armazenamento de carbono.”
Rochas duras de carbono como acelerador
Quanto tempo seria necessário para remover todo o excesso de CO₂ da atmosfera? Num cenário ideal, os materiais de construção, como o betão, poderiam fixar até dez gigatoneladas de carbono por ano. No entanto, este potencial só seria plenamente explorado a partir de 2050, quando estiverem disponíveis energias renováveis suficientes após a transição energética. Além do excedente de 400 gigatoneladas de carbono, pelo menos 80 gigatoneladas adicionais teriam de ser removidas das emissões difíceis de evitar até 2100. De acordo com os vários cenários, o excedente de CO₂ poderia ser completamente absorvido nos materiais de construção dentro de 50 a 150 anos – o que faria com que o nível de CO₂ voltasse ao nível-alvo de 350 ppm.
A chave para os cenários mais otimistas reside na produção de carboneto de silício, que pode ser utilizado como material de enchimento em materiais de construção. “O carboneto de silício oferece enormes vantagens, uma vez que liga o carbono praticamente para sempre e tem excelentes propriedades mecânicas. No entanto, a sua produção é extremamente intensiva em termos energéticos e representa um dos maiores desafios, tanto em termos de custo-eficácia como de implementação sustentável”, afirma Pietro Lura.
Seriam necessários mais de 200 anos para eliminar todo o excesso de carbono antropogénico apenas com carbono sob a forma de agregado poroso. Uma combinação de carbono poroso e carboneto de silício é, portanto, uma solução viável. Isto permitiria armazenar grandes quantidades de carbono no betão, que seria também mais durável e estável do que o betão convencional. “No entanto, o objetivo deve ser remover o máximo de CO₂ possível da atmosfera todos os anos, a fim de atingir 350 ppm de CO₂ num prazo realista, juntamente com outras medidas. Ao mesmo tempo, é crucial minimizar continuamente as nossas emissões para que o processo de recuperação não seja em vão”, diz o investigador da Empa.
Exploração mineira da atmosfera
Para atingir os objetivos climáticos e evitar alterações irreversíveis no sistema climático, não basta reduzir as emissões de gases com efeito de estufa. É também necessário remover ativamente o excesso de CO₂ da atmosfera. É precisamente aqui que entra a iniciativa de investigação em grande escala da Empa, Mining the Atmosphere. O objetivo é criar um modelo económico global completamente novo e um sector industrial associado que utilize o CO₂ como a matéria-prima do futuro. O CO₂ é primeiro convertido em produtos químicos básicos, como o metano ou o metanol. Estes são depois processados para substituir materiais de construção convencionais e produtos petroquímicos. No final do seu ciclo de vida, estes materiais ricos em carbono serão armazenados em aterros especiais para fixar permanentemente o carbono. Graças ao metano sintético, a energia também pode ser transportada de locais ensolarados para países com défice energético no inverno.
No entanto, de acordo com os investigadores da Empa, a implementação requer mais progressos na investigação de materiais e no desenvolvimento de processos, em especial para otimizar a utilização de energias renováveis geradas de forma descentralizada e flutuante. Além disso, é necessário concentrar-se em novos modelos de negócio, incentivos económicos e quadros regulamentares adequados para tornar realidade uma sociedade neutra em termos de carbono.
Este texto é uma parceria com o GreenOcean
