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EL ÚLTIMO RECURSO

¿Podemos remover suficiente CO2 de la atmósfera para disminuir, o incluso revertir el cambio climático?

Por Richard Coniff

Traducción libre por:

Luis Alfredo Vázquez Bárcena

Tomado de:

Coniff, Richard, The Last Resort. Top Science Stories of 2019, Scientific American, Special Collector´s Edition,.January, 2020. Pp. 84-91.

No hace mucho parecía como que reducir las emisiones de gases de invernadero sería suficiente para salvar al mundo del cambio climático. Cambiar las plantas de poder a base de combustibles fósiles por fuentes de energía limpia, hacer a los autos y los edificios más eficientes, cambiar a luces LED, comer menos carne, entre otras cosas. Aún para el Panel Intergubernamental de Cambio Climático, en 2005, nos parecía que reducir drásticamente las emisiones y aumentar las energías renovables era la respuesta. Pero la estrategia no ha funcionado como se planeó. Las emisiones globales han incrementado en vez de disminuir. Ahora parece que incluso cortando a cero las emisiones anuales netas en todo el mundo, no sería suficiente.

Para prevenir la devastación económica y medioambiental, los expertos en clima afirman que ahora debemos mantener emisiones negativas. Hacer esto significaría remover billones de toneladas de bióxido de carbono de la atmósfera cada año. Esto es como decir que ya no podremos sacar la basura –y que tenemos que recoger la basura que sacamos en el pasado.

Las emisiones negativas a escala masiva se han convertido en un “requerimiento biofísico” para alcanzar los objetivos del cambio climático, de acuerdo con un estudio de 2018 conducido por Jan C. Minx del Instituto de Investigación Mercator de Alemania para los Bienes Comunes Mundiales y Cambio Climático. Él y sus coautores, en la revista Environmental Research Letters, advierten que averiguar cómo llegar a eso es asunto de “urgencia inmediata”, si el mundo espera limitar el calentamiento global a 1.5° Celsius. Como parte del Acuerdo de París de 2016, casi todas las naciones del planeta firmaron ese acuerdo –con una caída de menos de dos grados C. Actualmente el calentamiento es de un grado por encima del nivel preindustrial. Pero está incrementándose en 0.2 grados Celsius por década. En un reporte especial de octubre de 2018, el Panel Intergubernamental de Cambio Climático advirtió que tenemos solo 12 años para actuar si esperamos evitar un desplazamiento mayor a 1.5 grados, el nivel considerado por la mayoría de los científicos como lo más lejos que podemos llegar si esperamos preservar la vida más o menos como la conocemos.

Mantenernos bajo esos límites mandata un “presupuesto de carbono” específico, una cantidad total de bióxido de carbono que podemos liberar a la atmósfera sin impulsar la temperatura más allá. Minx y sus coautores afirman que al ritmo de las emisiones actuales –alrededor de unos 40 a 50 billones de toneladas al año – “pueden restar solo unos cinco años de emisiones de CO2” en el escenario de 1.5 grados. (manténgase en mente que, en este artículo, empleamos el término “toneladas” para referirnos a “toneladas métricas”). Después de eso, cualquier tonelada adicional requeriría un retiro igual. Los autores calculan que el mundo debe remover de la atmósfera de 150 billones a más de un trillón de toneladas de CO2 hacia el año 2100 – entre 12 a 16 billones de toneladas al año, iniciando en 2050, incrementándose significativamente conforme avanza el siglo (En la cultura estadounidense, mil millones se considera un billón. N. del T).

Minx y su equipo señalan que para lograr esto, debemos empezar a construir “varios cientos” de instalaciones de captura y almacenamiento de carbono al año, empezando en 2030, justo a 11 años de hoy. Esto podría significar desplegar grandes máquinas para retirar CO2 de la atmósfera, o desarrollar plantas impulsadas por bioenergía que quemen árboles –cultivados en rotación continua– en instalaciones que capturen las emisiones y las envíe a lo profundo del subsuelo para enterrarlas definitivamente. Algunas opciones de baja tecnología incluirían reforestar áreas taladas o expandiendo los bosques actuales, mejorando los suelos agrícolas y pastizales para que absorban más carbono, y triturando y dispersando ciertos tipos de roca que absorban CO2.

Sin embargo, la mayoría de los métodos de alta tecnología de captura de carbono aún se encuentran en las primeras fases de desarrollo. Requieren de enorme inversión con alto riesgo de fracaso e implican efectos colaterales considerables, incluyendo una competencia por tierras que ya están siendo empleadas para alimentar a la gente, o que provee de hábitat para la vida silvestre.

Aún así, la búsqueda de una captura masiva de carbón parece ser nuestra única opción. Cuando en un estudio el equipo de expertos en estadística de la Universidad de Washington dirigido por Adrian E. Raftery y publicado en Nature Climate Change estudió las tendencias actuales –no incluidas las tecnologías de emisiones negativas– encontraron que estamos en camino de alcanzar 3.2°C de calentamiento para finales del siglo, con un rango de 2 a 4.9°C. en un estudio subsecuente publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences USA Texas A&M, los científicos climatólogos Yangyang Xu y un colega, categorizaron el calentamiento mayor a 3°C como “catastrófico”, y mayor a 5°C como “amenazas existenciales a la mayoría de las poblaciones humanas”.

Permítanos asumir que son necesarias un trillón de toneladas de emisiones negativas en este siglo –un promedio de 20 billones de toneladas anuales de 2050 a 2100– ¿Qué trozo de este pastel podría cada método tratar y a qué costo? ¿Si hubiese competencia entre ambos métodos por ciertos recursos, tales como terrenos, cuál sería la mejor combinación? Y ¿Podemos reunir la voluntad política para demandar emisiones negativas –a la vez que cortamos drásticamente nuestras emisiones actuales de CO2?

LIMPIAR EL VIENTO

En un campo rocas y musgo sobre lava solidificada, al pie de las colinas, justo en las afueras de Reikiavik, Islandia, una máquina del tamaño de un garaje para un solo auto, bombea aire a través de un filtro químico que extrae el CO2. Está impulsada por calor de desecho de una planta geotérmica ubicada a un costado, e impulsa el bióxido de carbono capturado a una profundidad de 700 metros en el subsuelo, donde el gas reacciona con roca basáltica y se convierte en mineral sólido. Climeworks, una compañía pionera suiza, llama a esta operación la primera planta de captura y almacenamiento directa de aire en el mundo. Secuestra unas modestas 50 toneladas de CO2 anuales.

La máquina de Climeworks extrae bióxido de carbono de la atmósfera (1). Un inyector dentro de un domo cercano (2), envía el gas al subsuelo, a cerca de 700 metros de profundidad, donde reacciona con la cama de roca basáltica para formar carbonato, visible como rayas blancas en una muestra de basalto (3).

La captura y almacenamiento directa de aire puede ser la manera más sencilla para afrontar las emisiones negativas. campos de ventiladores podrían cosechar CO2 del cielo y enterrarlo. Escenarios científicos proyectan que esta tecnología podría remover entre 10 y 15 billones de toneladas de bióxido de carbono al año hacia finales de siglo; unos cuantos expertos piensan que incluso podrían ser de 35 a billones de toneladas. Este es un prospecto tan tentador, que a muchos científicos del clima les preocupa que podría contener una amenaza moral: la gente podría pensar que pueden retrasar la reducción de combustible fósil ahora, con la esperanza de una salvación tecnológica después.

La revisión más completa de métodos de remoción –otro estudio de 2018 en Environmental Research Letters– toma una perspectiva más sobria. Sabine Fuss, de Mercator, y sus colegas examinaron costos, efectos colaterales, sustentabilidad medioambiental y otros factores para proyectar el potencial secuestrador de carbón de siete métodos de remoción principales. Fuss y sus coautores fijaron el potencial por captura directa de aire para 2050 en solo 500 millones de toneladas y hasta 5 billones de toneladas al año –sumando de 25 billones a 250 billones de toneladas este siglo– a un costo de $100 a $300 por tonelada . Como perspectiva, cada uno de nuestros autos emiten unas 4.6 toneladas de bióxido de carbono al año.

James S. Mulligan, del World Resources Institute´s Food, Forest and Water Program, afirma que en realidad la captura de aire “no es una bala de plata”. “No es un objeto brillante. Es algo como un objeto tosco. Pero lo necesitamos.” Algunos investigadores afirman que podrían conseguir costos por debajo $100 por tonelada. Sin embargo, si el plazo para realizar esto a una escala apropiada implica una espera como la de 60 años que tomó hacer llegar la tecnología de energía solar empleada por los satélites en los 50’s hasta la amplia penetración de mercado actual, “pudiera ser muy tarde”, afirma Minx.

La captura directa de aire también consume enormes cantidades de energía. Según Jennifer Wilcox, profesora de energía química del Worcester Polytechnic Institute, remover un millón de toneladas de bióxido de carbono al año requiere de una planta de poder de entre 300 - 500 mega watts. Si se tratase de una planta de quema de carbón, generaría más emisiones que las que removería. Si el poder proviniese de granjas solares o eólicas, cubriría bastante terreno que pudiera tener demanda para granjas o para la vida silvestre. Y desde luego, un millón de toneladas difícilmente le haría un rasguño al objetivo de 20 billones de toneladas al año.

Construir estas plantas ahora puede ser esencial para desarrollar el Know-how para su edificación a una escala más eficiente más avanzado el siglo. Roger Aines, científico en jefe del programa de energía en el Lawrence Livermore National Laboratory’s, afirma que “Si construyeras ahora una planta captura de aire directo para el tratamiento de 20 millones de toneladas, sería una mala inversión”. “Costaría mucha energía solar o eólica, y si tuvieses esa gran cantidad de energía, lo mejor que se podría hacer es ponerla en la red eléctrica y apagar una planta de quema de carbón”. Aún es una prioridad abrumadora prevenir nuevas emisiones.

CARTERA DE ARREGLOS

El estudio de Fuss no solo suma el potencial de los siete métodos de captura, debido a que algunos de ellos compiten por los mismos recursos. Por ejemplo, demasiada reforestación se llevaría terrenos necesarios para sembrar el combustible para las plantas de poder, y demasiada bioenergía competiría con la captura directa de aire para el secuestro en subsuelo. Los científicos climáticos afirman que es necesario optimizar el portafolio de métodos.

Pete Smith, profesor de suelos y cambio global de la University of Aberdeen en Escocia, afirma que una manera inmediata de empezar a construir el portafolios es ampliando “los métodos que ya sabemos cómo hacer. Sabemos cómo plantar árboles, sabemos cómo restaurar turberas, básicamente elevando el nivel freático”, así la turba captura bióxido de carbono en lugar de emitirlo. “Sabemos cómo mejorar el contenido de carbono del suelo… incentivar esta clase de cosas es relativamente fácil y se podría hacer de inmediato. Esto nos adelantaría una parte del camino.”

Considere la reforestación. Trágicamente, los bosques tropicales del mundo se han convertido en una fuente, más que un sumidero de emisiones de bióxido de carbono, conforme los árboles son talados y quemados, o cuando los bosques devastados se degradan. Regresar los bosques a un territorio de emisiones negativas, en primer lugar requeriría reformas mayores en un mercado internacional de madera que está altamente influenciado por tráfico ilegal. Más allá de eso, el lugar obvio para reforestar son los terrenos que fueron talados para granjas o pastoreo, pero fue abandonado por improductivo. Restaurar cinco millones de kilómetros cuadrados de tales terrenos, podría secuestrar 3.7 billones de toneladas de bióxido de carbono al año si hubiera fondos adecuados disponibles, según refleja un estudio de Richard Houghton del Woods Hole Research Center publicado en 2015 en la revista Nature Climate Change.

Bronzon W. Griscom, director del Forest Carbon Science del Nature Conservancy, autor principal de un estudio sobre “soluciones naturales al clima”, publicado en PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences), afirma que si todas las tierras de pastoreo de ganado se reforestaran, se podrían crear tanto como unos 10 billones de toneladas de emisiones negativas al año. Esa es una porción considerable de la eliminación anual de dióxido de carbono que se requiere. Pero esta acción requeriría de un cambio global en el consumo de carne, lo opuesto de la tendencia actual.

Fuss y sus coautores prevén un potencial más modesto. Los árboles viven y mueren, lo que significa que ellos almacenan carbono ahora, pero lo regresan otra vez a finales siglo o el siglo próximo. Del mismo modo, la cantidad de dióxido de carbono secuestrado declina conforme el bosque madura, creciendo más lentamente. Los incendios, la deforestación y el cambio climático incrementan los riesgos. Aun así, la expansión de los bosques podría proveer de un recurso provisional mientras la captura directa de aire u otras tecnologías proliferan. Fuss ubica el potencial entre 500 millones y 3.6 billones de toneladas de bióxido de carbono removido al año hacia mediados de siglo. Eso podría contribuir con remover entre 25 a 180 billones de toneladas de nuestro objetivo de un trillón (10 a la 12), de toneladas este siglo, a un costo de entre $5 a $50 por tonelada.

Un mejor manejo podría incrementar las ganancias. Griscom, por ejemplo, señala que los administradores de las plantaciones de árboles de en el sureste de EU cosechan a sabiendas los ejemplares Pinus taeda varios años antes de su rendimiento óptimo. Ofreciéndoles bonos de carbono durante los años extra de crecimiento podría retrasar su cosecha hasta la edad óptima, obteniéndose más madera y un mayor almacenaje de carbono.

Del mismo modo, sembrando plantas fijadoras de nitrógeno en pastizales y moviéndose hacia un sistema más inteligente de rotación de pastura, pudiera hacer los pastizales más productivos a la vez que se mejora el almacenamiento de carbono en los suelos. Conservadoramente, Fuss calcula que la mejora en el secuestro en suelos puede producir hasta 5.3 billones de toneladas al año –265 billones de toneladas este siglo– a un costo de entre $0 a $100 por tonelada.

Eso sería adicional al biochar. En esta forma de remoción de carbono, un horno especializado aplica calor en ausencia de oxígeno sobre biomasa, convirtiéndola en una forma de carbón y generando subproductos útiles tales como bio aceites y gas sintético. Cuando el carbón es aplicado en campos agrícolas, se une al carbono del suelo y puede mejorar los rendimientos de los cultivos. Pero nadie ha intentado desplegar biochar a gran escala. Fuss y sus coautores lo consideran como una fuente posible de entre 300 a 2 billones de toneladas de remoción anual de dióxido de carbono, a un costo de entre $90 a $120 por tonelada. Esto es entre 15 billones a 100 billones de toneladas este siglo.

El fertilizante biochar se hizo calentando los desechos de pollo y las astillas de madera que de otra forma emitirían dióxido de carbono a medida que se descomponen.

Otra técnica basada en empleo de la tierra, se llama bioenergía con captura y almacenamiento de carbono, o BECCS. Los primeros planes de muchos países para cumplir sus compromisos de París dependen de esta técnica, sin embargos es muy controversial. Una planta de energía quema madera, desperdicios agrícolas u otra biomasa como zacates. Estas fuentes absorben bióxido de carbono de la atmósfera mientras crecen. La combustión lo libera nuevamente, y la planta incineradora lo recaptura de la chimenea, enviándola a lo profundo de las capas geológicas para un almacenamiento permanente. Pero la reforestación para la producción de biocombustibles a la escala sugerida por algunos de sus proponentes podría consumir gran parte de la tierra cultivable, amenazando la producción de alimentos y la conservación de la naturaleza, al igual que la remoción de bióxido de carbono por otros métodos tales como la reforestación o el secuestro de suelos.

Jalar las emisiones de la chimenea también reduce bastante la eficiencia de las plantas de energía, por lo menos con las tecnologías disponibles. Por lo tanto, Fuss coloca el rendimiento sustentable del BECCS a solo 2 billones de toneladas al año, muy por debajo del pronóstico de otros investigadores, a un costo de entre $100 a $200 por tonelada. Los cálculos de Fuss acumularía unos 100 billones de toneladas hacia el año 2100.

Eso nos deja por considerar otros dos métodos de captura de carbono por considerar. La meteorización mejorada explota un proceso natural: el bióxido de carbono del aire se convierte en carbonatos cuando se expone a ciertos tipos de roca molida. La cuestión es cuándo los investigadores encuentren una manera de moler las rocas en talco de manera económica, para acelerar el proceso natural. Fuss coloca el potencial de este método de dos a cuatro billones de toneladas al año, a un costo de $50 a $200 por tonelada. Su equipo concluye que la fertilización oceánica –la aspersión de fierro u otros nutrientes en el océano para estimular el crecimiento de algas y otros seres planctónicos que consumen bióxido de carbono– también sería ineficiente y de corto plazo como para justificar efectos dañinos potenciales en los ecosistemas. Ellos escriben que “esta no es una estrategia viable de emisiones negativas”

BENEFICIO EN LUGAR DE COSTO

¿A DÓNDE NOS LLEVA ESTA CONTABILIDAD? Los rangos en el estudio de Fuss suman desde 150 mil millones de toneladas y hasta un poco más de un trillón de toneladas para 2100. La última cifra suena como que resolvería el problema. Pero debido a conflictos entre métodos no podemos simplemente sumar números. Lo que podemos hacer, afirma Fuss, es manejar el portafolio para tomar ventaja de las superposiciones beneficiosas. La meteorización mejorada, por ejemplo, podría desplegarse en los mismos terrenos que se empleen para sembrar biomasa para el BECCS.

Los científicos argumentan es que todos los enfoques requieren es de inversión masiva en investigación y desarrollo. Lawrence Livermore de Aines, afirma que “Esta va a ser una batalla dura y difícil”. Pero los gobiernos se han mostrado reacios a pagar la factura de las tecnologías de las emisiones negativas debido a resistencias ideológicas de “elegir ganadores” y debido a inversiones previas que resultaron fracasos notorios (La expresión “elegir ganadores” se refiere a esperar a que otros hagan la inversión, investigación y desarrollo para después aprovechar ese conocimiento a través de contratos o desarrollo de variaciones N. del T.). Por ejemplo, el Departamento de Energía de EU ha gastado sumas considerables de dinero en proyectos de captura de carbono tratando de hacer realidad la generación de energía con “carbón limpio”. En 2017 la Southern Company abandonó el último intento en 2017, cambiando la planta Kemper County de carbón limpio por consumo de gas natural después de gastar $7.5 billones.

Un impuesto al carbono evitaría “elegir ganadores” al imponer un costo a las emisiones –un costo por tirar basura a la atmósfera. Esto crearía un mercado motivacional tanto para reducir emisiones ahora, como para para recoger las emisiones anteriores más tarde. El Reino Unido aprobó un impuesto semejante, actualmente a un costo de $25 por tonelada, primeramente, a plantas de energía a base de combustibles fósiles, lo que redujo las emisiones por carbón a la mitad en solo un año (de 2015 a 2016). Sin embargo, la mayoría de los gobiernos se espantan, considerando este impuesto como muy drástico para economías basadas en combustibles fósiles.

Con pocas excepciones, las corporaciones también han sido reacias para invertir en tecnologías de remoción de CO2 porque, hasta recientemente, no veían mercado. Para ellas, arreglar el clima es un beneficio público, no algo de lo que puedan obtener beneficio. Pero eso puede estar cambiando debido a un paquete bipartidista de incentivos fiscales aprobado por el Congreso de EU a principios de 2018. La llamada legislación 45Q incrementa significativamente los créditos en impuestos que las compañías pueden reclamar por los siguientes 12 años, no solo por la captura de dióxido de carbono y su secuestro bajo tierra –hasta por $50 por tonelada en créditos de impuestos– sino por usar CO2 en una diversidad de maneras.

El uso más controversial es la “recuperación mejorada de petróleo”. Una compañía petrolera compra bióxido de carbono, lo transporta por tubería y lo inyecta en pozos de petróleo agotados, empujando hacia fuera un extra de petróleo que no podría extraer por medios convencionales. Una solución al cambio climático que implica más combustible fósil puede sonar Orwelliana , y algunos críticos medioambientales han atacado la 45Q como solo otro programa de subsidio a los combustibles fósiles disfrazado. Pero la recuperación mejorada de petróleo parece reducir las emisiones actuales puesto que el bióxido de carbono capturado, típicamente de refinerías de gas natural o etanol, es secuestrado bajo el suelo. Algunos medioambientalistas como Kurt Waltzer de la Clean Air Task Force, argumenta que convirtiendo la captura de carbono en una tecnología energética, más que en una tecnología de emisiones, es el primer paso hacia una amplia adopción comercial de remoción de bióxido de carbono. Esto convierte al CO2 recapturado en un producto vendible más que un simple costo que sobrellevar. Esa podría ser la llave a emisiones negativas eventuales.

TIEMPO DE EMPEZAR

¿UN PORTAFOLIO DE MÉTODOS DE CAPTURA CARBONO, impuestos y mercados podría llevarnos al objetivo de un trillón de toneladas hacia 2100? El tórrido verano de 2018 puede haber sido el punto de inflexión. El Oeste de América estaba en llamas. La gente en los cuatro continentes sufrió severas olas de calor. En Japón, miles de personas víctimas de choques de calor fueron a dar al hospital en una sola semana. los científicos del clima se sacudieron el lenguaje cauteloso y advirtieron, en PNAS, que con el calentamiento adicional corremos el riesgo de convertir al planeta en una “Tierra de invernadero… probablemente incontrolable y peligrosa para muchos.” En caso de que ese mensaje no fuera lo suficientemente fuerte, Hans Joachim Shellnhuber, director emérito del Postdam Institute for Climate Impact Research en Alemania, dijo a los reporteros que el efecto cascada podrían llevar a un planeta capaz de soportar solo un billón de humanos, muy por debajo de los 7.5 billones actuales.

Aun actualmente, para algunos líderes políticos, el cambio climático todavía parece envuelto en incertidumbre, a pesar de la abrumadora evidencia de que es nuestro sombrío presente y sombrío futuro. El desconcertante aspecto de las tecnologías de emisiones negativas es que muchas parecen inciertas aún para los propios científicos. La ecóloga Stephanie Roe, de la Universidad de Virginia, hablando acerca de la mejora del carbono del suelo, dice: “Todo mundo está hablando de cómo depende de cuál es el sustrato (composición química del suelo N. del T.), en qué lugar del planeta te encuentras, que régimen de lluvia tienes, y cuál es la temperatura”

Los investigadores también quedan atrapados en la discusión sobre si alguno de los métodos de eliminación de carbono, si alguno lo logra, puede escalar hasta miles de millones de toneladas anualmente. Brendan Jordan del Great Plains Institute de Minneapolis menciona que “en este debate podemos estar enfocándonos demasiado en cuál es la escala final. Temo que eso nos paralice, y en verdad no podemos permitirnos la parálisis.” Esto es, necesitamos empezar a lograr emisiones negativas a pesar de las incertidumbres, ya que estas son triviales comparadas con un mundo en el que, en un juego de sillas, el cambio climático detenga la música y no haya lugar para 6500 billones de personas.

Tomado de:

Coniff, Richard, The Last Resort. Top Science Stories of 2019, Scientific American, Special Collector´s Edition,.January, 2020. Pp. 84-91.

ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE.

EL ÚLTIMO RECURSO: ¿Podemos remover suficiente CO2 de la atmósfera para disminuir, o incluso revertir el cambio climático?

 Elabora un resumen de 2 cuartillas

 Elabora una presentación en Power Point de 10 transparencias

 En equipo (4-5 participantes), exponer los aspectos más importantes del artículo.

 Resuelve el siguiente cuestionario:

1. ¿Qué significa remover CO2 de la atmósfera?

2. Menciona tres organismos que remuevan CO2 de la atmósfera.

3. Menciona un método de remoción de CO2 de creación humana.

4. Averigua cuál es la concentración total de CO2 en la atmósfera a nivel del mar.

5. Cuántas toneladas de CO2 se liberan anualmente a la atmósfera?

6. ¿Qué pasaría si la temperatura planetaria se incrementase en 2°C?

7. En promedio, ¿Cuántas toneladas de CO2 emite un auto al año?

8. Investiga cuántas hectáreas de selva se quemaron en Brasil en el año 2020 y explica la importancia de esta pérdida para el asunto que estamos discutiendo.

9. Investiga el nombre de tres plantas fijadoras de Nitrógeno (leguminosas)

10. Menciona dos países que hayan gravado la quema de combustibles fósiles.

11. Escribe, dígito a dígito la cantidad de CO2 que deberíamos remover de la atmósfera hacia 2100 para evitar superar los 1.5°C de calentamiento planetario.