Processos biológicos
Biosequestração
Bio-sequestro é a captura e armazenamento do gás de efeito estufa, o dióxido de carbono, por meio de processos biológicos contínuos ou aprimorados. Esta forma de sequestro de carbono ocorre através do aumento artificial nas taxas de fotossíntese, alterando o uso da terra por meio de reflorestamento, manejo florestal sustentável e engenharia genética.[14][15][16].
O sequestro de carbono através de processos biológicos afeta o ciclo global do carbono. Os exemplos incluem grandes flutuações climáticas, como o Evento Azolla, que criou o atual clima do Ártico. Tais processos criaram combustíveis fósseis, bem como clatrato e calcário. Ao manipular tais processos, os bioengenheiros procuram aumentar a capacidade de sequestro de carbono.
Turfeiras
As turfeiras atuam como sumidouros de carbono porque interrompem parcialmente a degradação da biomassa, que de outra forma se degradaria completamente. Existem variações entre o quanto uma turfa pode atuar como sumidouro, pois varia dependendo do clima e da estação do ano.[17] Ao criar turfeiras ou melhorar a capacidade de sequestro das existentes, espera-se que a retenção total de carbono das turfeiras aumente[18].
Silvicultura
A arborização é o estabelecimento de uma floresta numa área onde existia anteriormente. O reflorestamento é a recuperação de uma floresta através do replantio de árvores em áreas de cultivo marginais e pastagens para incorporar CO2 na biomassa das árvores [19] Para que este sequestro de carbono seja bem-sucedido, o carbono não deve retornar à atmosfera à medida que as árvores apodrecem ou queimam.[20] Para este fim, a terra destinada às árvores não deve ser convertida para outros usos e deve ser monitorada para evitar perturbações externas. Alternativamente, a madeira desta floresta pode ser sequestrada, por exemplo através de biochar, bioenergia com armazenamento de carbono (BECS), depositada em aterro ou armazenada para utilização na construção (por exemplo, construção). No entanto, não é uma solução para sempre, se for reflorestada com árvores de vida longa (>100 anos), sequestra carbono durante um período substancial e é libertado gradualmente, minimizando o impacto do carbono nas alterações climáticas ao longo do século. A Terra tem espaço suficiente para plantar 1,2 mil milhões de árvores.[21] Plantá-las e protegê-las compensaria aproximadamente 10 anos de emissões de CO2 e sequestraria 205 mil milhões de toneladas de carbono. carbono).[23][24].
Num artigo publicado na revista Nature Sustainability, os investigadores estudaram o efeito líquido de continuar a construir de acordo com as práticas atuais versus práticas que aumentam os produtos de madeira.[25][26] Eles concluíram que se as novas construções utilizassem 90% de produtos de madeira durante os próximos 30 anos, um total de 700 milhões de toneladas de carbono seriam sequestradas.
A silvicultura urbana") aumenta a quantidade de carbono capturado nas cidades adicionando novas árvores e o sequestro de carbono ocorre ao longo da vida da árvore. a vegetação não arbórea pode ter efeitos indiretos ao reduzir o consumo de energia.
Restauração de zonas húmidas
As zonas húmidas são importantes sumidouros de carbono; Estima-se que 14,5% do carbono do solo seja encontrado em zonas húmidas, enquanto apenas 6% de todas as terras são consideradas zonas húmidas.[29].
Agricultura
Em comparação com a vegetação natural, as terras agrícolas estão esgotadas de carbono orgânico do solo (SOC). Quando o uso da terra é alterado de natural ou seminatural, como florestas, selvas, pastagens, estepes ou savanas, o conteúdo de SOC na terra reduz em aproximadamente 30-40%.[30] Esta perda é devida à extração de biomassa vegetal na forma de culturas. Quando o uso da terra muda, o carbono na terra aumenta ou diminui, até que um equilíbrio seja alcançado. Este equilíbrio pode variar devido a um efeito climático.[31] A diminuição do SOC pode ser neutralizada pela injeção de carbono no solo, o que pode ser alcançado com diversas estratégias. Por exemplo, deixar resíduos de culturas no campo, colocar fertilizantes ou incluir culturas perenes. As culturas perenes têm uma maior proporção de biomassa enterrada do que acima do solo, o que aumenta o SOC. Globalmente, estima-se que a Terra seja capaz de conter mais de 8.580 gigatoneladas de carbono orgânico, aproximadamente 10 vezes a quantidade existente na atmosfera e muito mais do que a vegetação.[32].
A modificação das práticas agrícolas é um método reconhecido de sequestro de carbono, porque a terra pode funcionar como um sumidouro eficaz de carbono, absorvendo até 20% das emissões anuais.[33][34].
A implementação da agricultura orgânica e da produção de vermicomposto poderia absorver inteiramente o excesso anual de CO2 de 4Gt e ainda poderia absorver o dióxido de carbono atmosférico.[35].
Os métodos de redução das emissões de carbono na agricultura podem ser agrupados em duas categorias: redução e deslocamento e remoção melhorada. Algumas destas reduções envolvem o aumento da eficiência das operações agrícolas (por exemplo, equipamentos mais eficientes em termos de combustível), enquanto outras envolvem perturbações no ciclo natural do carbono. Além disso, algumas técnicas eficazes (cessação das queimadas agrícolas) podem ter um impacto negativo sobre outras preocupações ambientais (aumento do uso de herbicidas para controlar ervas daninhas que não são destruídas pela queima).
Captura de dióxido de carbono em solos agrícolas
Carbono agrícola é o nome de uma variedade de métodos agrícolas destinados a sequestrar carbono atmosférico no solo e nas raízes, madeira e folhas das culturas. O aumento do teor de carbono no solo pode ajudar o crescimento das plantas, aumentar a matéria orgânica do solo (melhorando o rendimento agrícola), melhorar a capacidade de retenção de água do solo e reduzir a utilização de fertilizantes (e as emissões concomitantes de óxido nitroso (N2O), um gás com efeito de estufa). Em 2016, variantes destas práticas atingiram centenas de milhões de hectares em todo o mundo, dos quase 5 mil milhões de hectares (1,2 × 1010 acres) de terra agrícola global. Os solos podem conter até cinco por cento de carbono em peso, incluindo matéria vegetal e animal em decomposição e biochar.
Possíveis alternativas de sequestro de carbono agrícola incluem a limpeza do CO2 do ar com máquinas (captura direta de ar); fertilizar os oceanos para causar a proliferação de algas que, após a morte, transportam carbono para o fundo do mar; armazenar dióxido de carbono emitido pela geração de eletricidade; e esmagamento e espalhamento de tipos de rochas, como o basalto, que absorvem carbono atmosférico. As técnicas de gestão de terras que podem ser combinadas com a agricultura incluem florestação, reflorestação, enterramento de biocarvão produzido por biomassa convertida anaerobicamente e restauração de zonas húmidas. (Os depósitos de carvão são restos de pântanos e turfeiras).
Embora uma floresta de bambu armazene menos carbono total do que uma floresta madura de árvores, uma plantação de bambu captura carbono a uma taxa muito mais rápida do que uma floresta madura ou plantação de árvores. Portanto, o cultivo de bambu para madeira pode ter um impacto significativo no sequestro de carbono.[36][37].
solo profundo
Os solos retêm quatro vezes a quantidade de carbono que existe na atmosfera.[38] Aproximadamente metade disso é encontrada nas profundezas do solo.[39] Aproximadamente 90% deste C profundo do solo é estabilizado por associações mineral-orgânicas[40].
O aumento dos rendimentos e da eficiência geralmente reduz as emissões, uma vez que mais alimentos resultam do mesmo ou de menos trabalho. As técnicas incluem uma utilização mais precisa de fertilizantes, menos perturbação do solo, irrigação mais eficiente, variedades de culturas melhoradas com características benéficas para o seu ambiente específico e rendimentos mais elevados.
A substituição de operações agrícolas intensivas, que consomem mais energia, também pode reduzir as emissões. O plantio direto ou plantio direto exige menos uso de máquinas e, consequentemente, queima menos combustível para a mesma área. No entanto, a falta de preparo do solo geralmente aumenta o uso de agroquímicos para controle de ervas daninhas e o resíduo agora deixado na superfície do solo tem maior probabilidade de liberar seu CO2 na atmosfera à medida que se decompõe, diminuindo a quantidade total de carbono reduzida.
Na prática, a maioria das operações agrícolas que devolvem ao solo resíduos de culturas pós-colheita, resíduos e subprodutos proporcionam um benefício de armazenamento de carbono.
É o caso de evitar práticas como a queima de restolho no campo, pois em vez de liberar quase todo o CO armazenado na atmosfera, o preparo do solo incorpora a biomassa de volta ao solo.
Todas as culturas absorvem CO durante o crescimento e libertam-no após a colheita. O objectivo da remoção de carbono agrícola é utilizar as culturas e a sua relação com o ciclo do carbono para sequestrar permanentemente o carbono no solo. Isto é feito através de métodos de cultivo que devolvem biomassa ao solo e melhoram as condições sob as quais o carbono contido nas plantas será transformado em carbono e armazenado de forma estável. Os métodos para conseguir isso incluem:.
• - Use culturas de cobertura, como gramíneas e ervas daninhas, como cobertura temporária entre as estações de plantio.
• - Concentrar o gado em pequenas pastagens durante dias para que pastem levemente, mas uniformemente. Isso incentiva as raízes a crescerem mais profundamente no solo. O gado também trabalha o solo com os cascos, moendo grama velha e esterco no solo.[41].
• - Cubra os piquetes vazios com feno ou vegetação morta. Isto protege o solo do sol, permite que o solo retenha mais água e é mais atraente para os micróbios fixadores de carbono.
• - A restauração de terras degradadas retarda a libertação de carbono à medida que a terra volta a ser utilizada para fins agrícolas ou outros.
As práticas agrícolas de sequestro de carbono podem ter efeitos positivos na qualidade do solo, do ar e da água, na vida selvagem e na expansão da produção alimentar. Em terras agrícolas degradadas, um aumento de 1 tonelada no reservatório de carbono do solo pode aumentar o rendimento das culturas em 20 a 40 kg por hectare de trigo, 10 a 20 kg/ha de milho e 0,5 a 1 kg/ha de feijão-fradinho [carece de fontes].
Relacionado ao oceano
Fertilizar o oceano com ferro é um exemplo desta técnica de geoengenharia.[48] [49].
tenta estimular o crescimento do fitoplâncton, que remove carbono da atmosfera por pelo menos um período de tempo.[50][51] Esta técnica é controversa devido à compreensão limitada de todos os seus efeitos no ecossistema marinho,[52] incluindo efeitos colaterais e possivelmente grandes desvios do comportamento esperado. Estes efeitos incluem potencialmente a libertação de óxidos de azoto[53] e a alteração do equilíbrio de nutrientes no oceano.
Eventos naturais de fertilização com ferro (por exemplo, deposição de poeira rica em ferro nas águas oceânicas) podem aumentar o sequestro de carbono. Os cachalotes atuam como agentes de fertilização do ferro quando transportam o ferro das profundezas do oceano para a superfície durante o consumo e a defecação das presas. Foi demonstrado que os cachalotes aumentam os níveis de produção primária e exportação de carbono para o oceano profundo, depositando fezes ricas em ferro nas águas superficiais do Oceano Antártico. As fezes ricas em ferro fazem com que o fitoplâncton cresça e absorva mais carbono da atmosfera. Quando o fitoplâncton morre, alguns deles afundam nas profundezas do oceano e levam consigo o carbono atmosférico. Ao reduzir a abundância de cachalotes no Oceano Antártico, a caça às baleias resultou em 200.000 toneladas adicionais de carbono restantes na atmosfera a cada ano.[54].
Ian Jones propõe fertilizar o oceano com uréia, uma substância rica em nitrogênio, para estimular o crescimento do fitoplâncton[55].
A empresa australiana Ocean Nourishment Corporation (ONC) planeia afundar centenas de toneladas de ureia no oceano para impulsionar o crescimento do fitoplâncton que absorve CO como forma de combater as alterações climáticas. Em 2007, a ONC, com sede em Sydney, concluiu um experimento de 1 tonelada de nitrogênio no Mar de Sulu, nas Filipinas.
Encorajar a mistura de múltiplas camadas oceânicas pode mover nutrientes e gases dissolvidos, oferecendo caminhos para a geoengenharia.[57] A mistura pode ser alcançada colocando grandes tubos verticais nos oceanos para bombear água rica em nutrientes para a superfície, desencadeando a proliferação de algas, que armazenam carbono quando crescem e exportam carbono quando morrem.[57][58][59] Isso produz resultados um tanto semelhantes aos da fertilização com ferro. Um efeito colateral é um aumento de curto prazo no CO, o que limita seu apelo.[60].
As algas marinhas crescem em áreas costeiras e rasas e capturam quantidades significativas de carbono que podem ser transportadas para as profundezas do oceano por mecanismos oceânicos; As algas que atingem as profundezas do oceano sequestram carbono e impedem que este seja trocado com a atmosfera durante milénios.[61][62] Além disso, as algas marinhas crescem muito rapidamente e, em teoria, podem ser colhidas e processadas para gerar biometano, através de digestão anaeróbica para gerar eletricidade, através de cogeração/CHP ou como substituto do gás natural. Um estudo sugeriu que se as fazendas de algas marinhas cobrissem 9% do oceano, elas poderiam produzir biometano suficiente para atender à demanda de energia equivalente à demanda de energia de combustíveis fósseis da Terra, removendo 53 gigatoneladas de CO2 por ano da atmosfera e produzindo de forma sustentável 200 kg de peixe por ano, por pessoa, para 10 bilhões de pessoas.[63]As espécies ideais para tal cultivo e conversão incluem , e .[64].