Sumidouro de carbono
Um sumidouro de carbono é qualquer coisa, natural ou não, que acumula e armazena algum composto químico contendo carbono por um período indefinido e, assim, remove o dióxido de carbono (CO2) da atmosfera. Esses sumidouros formam uma parte importante do ciclo natural do carbono.
Globalmente, os dois sumidouros de carbono mais importantes são a vegetação e o oceano. O solo é um importante meio de armazenamento de carbono. Grande parte do carbono orgânico retido no solo das áreas agrícolas foi esgotado devido à agricultura intensiva. "Carvão azul" designa o carbono que é fixado através dos ecossistemas oceânicos. O carbono azul costeiro inclui manguezais, pântanos salgados e ervas marinhas que constituem a maior parte da vida vegetal oceânica e armazenam grandes quantidades de carbono. O carbono azul profundo está localizado no alto mar além das jurisdições nacionais e inclui o carbono contido nas "águas da plataforma continental, águas profundas e o fundo do mar abaixo delas".
Muitos esforços estão sendo feitos para aumentar os sumidouros naturais de carbono, principalmente solos e florestas para mitigar as mudanças climáticas. Esses esforços contrariam as tendências históricas causadas por práticas como desmatamento e agricultura industrial que esgotaram os sumidouros naturais de carbono; o uso da terra, a mudança no uso da terra e a silvicultura historicamente têm sido contribuições humanas importantes para a mudança climática. Além de aprimorar os processos naturais, investimentos em iniciativas de sequestro artificial estão em andamento para armazenar carbono em materiais de construção ou no subsolo.
Definição
No contexto da mudança climática e, em particular, da mitigação, um sumidouro é definido como "Qualquer processo, atividade ou mecanismo que remova um gás de efeito estufa, um aerossol ou um precursor de um efeito estufa gás da atmosfera".
Os termos relacionados são "reservatório de carbono, reservatório, sequestro, fonte e absorção". A mesma publicação define reservatório de carbono como "um reservatório no sistema terrestre onde elementos, como o carbono [...], residem em várias formas químicas por um período de tempo."
Tipos
A quantidade de dióxido de carbono varia naturalmente em um equilíbrio dinâmico com a fotossíntese das plantas terrestres. Os sumidouros naturais de carbono são:
- Soil é uma loja de carbono e uma pia de carbono ativa.
- A fotossíntese por plantas terrestres com grama e árvores permite-lhes servir como pias de carbono durante as estações de cultivo.
- Absorção de dióxido de carbono pelos oceanos através de solubilidade e bombas biológicas.
Os sumidouros artificiais de carbono são aqueles que armazenam carbono em materiais de construção ou no subsolo (sequestro geológico de carbono). Nenhum grande sistema artificial ainda remove carbono da atmosfera em grande escala.
A conscientização pública sobre a importância dos sumidouros de CO 2 aumentou desde a aprovação do Protocolo de Quioto de 1997, que promove sua usar como uma forma de compensação de carbono.
Sumidouros naturais de carbono
Solos
Os solos representam um meio de armazenamento de carbono de curto a longo prazo e contêm mais carbono do que toda a vegetação terrestre e a atmosfera combinadas. Lixo vegetal e outras biomassas, incluindo carvão, acumulam-se como matéria orgânica nos solos e são degradados por intemperismo químico e degradação biológica. Polímeros de carbono orgânico mais recalcitrantes, como celulose, hemicelulose, lignina, compostos alifáticos, ceras e terpenóides, são retidos coletivamente como húmus.
A matéria orgânica tende a se acumular no lixo e nos solos de regiões mais frias, como as florestas boreais da América do Norte e a Taiga da Rússia. A serapilheira e o húmus são rapidamente oxidados e mal retidos em condições de clima subtropical e tropical devido às altas temperaturas e extensa lixiviação pela chuva. Áreas onde o cultivo itinerante ou a agricultura de corte e queima são praticadas geralmente são férteis apenas por dois a três anos antes de serem abandonadas. Essas selvas tropicais são semelhantes aos recifes de coral, pois são altamente eficientes na conservação e circulação dos nutrientes necessários, o que explica sua exuberância em um deserto de nutrientes.
As pastagens contribuem para a matéria orgânica do solo, armazenada principalmente em seus extensos tapetes de raízes fibrosas. Devido em parte às condições climáticas dessas regiões (por exemplo, temperaturas mais baixas e condições semi-áridas a áridas), esses solos podem acumular quantidades significativas de matéria orgânica. Isso pode variar de acordo com a precipitação, a duração do inverno e a frequência de incêndios naturais induzidos por raios. Embora esses incêndios liberem dióxido de carbono, eles melhoram a qualidade geral das pastagens, aumentando, por sua vez, a quantidade de carbono retida no material húmico. Eles também depositam carbono diretamente no solo na forma de biocarvão que não degrada significativamente de volta ao dióxido de carbono.
A matéria orgânica nas turfeiras sofre uma lenta decomposição anaeróbica abaixo da superfície. Esse processo é lento o suficiente para que, em muitos casos, o pântano cresça rapidamente e fixe mais carbono da atmosfera do que é liberado. Com o tempo, a turfa fica mais profunda. As turfeiras retêm aproximadamente um quarto do carbono armazenado nas plantas terrestres e nos solos.
Melhorando os sumidouros de carbono do solo
Muito carbono orgânico retido em muitas áreas agrícolas em todo o mundo foi severamente esgotado devido a práticas agrícolas intensivas. Desde a década de 1850, uma grande proporção das pastagens do mundo foi cultivada e convertida em terras de cultivo, permitindo a rápida oxidação de grandes quantidades de carbono orgânico do solo. Métodos que aumentam significativamente o sequestro de carbono no solo incluem plantio direto, cobertura morta, cultivo de cobertura e rotação de culturas, todos os quais são mais amplamente utilizados na agricultura orgânica do que na agricultura convencional.
Florestas
As florestas são geralmente sumidouros de dióxido de carbono quando estão aumentando em densidade ou área. No entanto, eles também podem ser fontes de carbono.
A FAO informou que: "O estoque total de carbono nas florestas diminuiu de 668 gigatoneladas em 1990 para 662 gigatoneladas em 2020". No entanto, outro estudo constata que o índice de área foliar aumentou globalmente desde 1981, que foi responsável por 12,4% do sumidouro de carbono terrestre acumulado de 1981 a 2016. Já o efeito da fertilização com CO2 foi responsável por 47% do sumidouro, enquanto as mudanças climáticas reduziram o sumidouro em 28,6%. Nas florestas boreais do Canadá, até 80% do carbono total é armazenado nos solos como matéria orgânica morta.
Florestas tropicais verdadeiramente maduras, por definição, crescem rapidamente, com cada árvore produzindo pelo menos 10 novas árvores a cada ano. Com base em estudos da FAO e do PNUMA, estima-se que as florestas asiáticas absorvem cerca de 5 toneladas de dióxido de carbono por hectare a cada ano.
Em 2019, as florestas absorveram um terço a menos de carbono do que na década de 1990, devido a temperaturas mais altas, secas e desmatamento. A floresta tropical típica pode se tornar uma fonte de carbono na década de 2060. Um estudo em 2020 descobriu que 32 florestas tropicais sazonais brasileiras não amazônicas rastreadas declinaram de um sumidouro de carbono para uma fonte de carbono em 2013 e conclui que "políticas são necessárias para mitigar a emissão de gases de efeito estufa e para restaurar e proteger florestas".
Os programas de compensação de carbono estão plantando milhões de árvores de rápido crescimento por ano para reflorestar terras tropicais, por apenas US$ 0,10 por árvore; ao longo de sua vida útil típica de 40 anos, um milhão dessas árvores fixará 1 milhão de toneladas de dióxido de carbono.
A expectativa de vida das florestas varia em todo o mundo, influenciada por espécies de árvores, condições locais e padrões de perturbação natural. Em algumas florestas, o carbono pode ser armazenado por séculos, enquanto em outras florestas, o carbono é liberado com frequentes incêndios que substituem o povoamento. As florestas que são colhidas antes dos eventos de substituição de povoamento permitem a retenção de carbono em produtos florestais manufaturados, como madeira serrada. No entanto, apenas uma parte do carbono removido das florestas exploradas acaba como bens duráveis e edifícios. O restante acaba como subprodutos de serrarias, como celulose, papel e paletes, que muitas vezes acabam com a incineração (resultando na liberação de carbono na atmosfera) no final de seu ciclo de vida. Por exemplo, das 1.692 megatoneladas de carbono colhidas de florestas em Oregon e Washington de 1900 a 1992, apenas 23% estão em armazenamento de longo prazo em produtos florestais.
Mudanças no efeito albedo
As florestas geralmente têm um baixo albedo porque a maioria do espectro ultravioleta e visível é absorvida através da fotossíntese. Por esta razão, a maior absorção de calor por árvores poderia compensar alguns dos benefícios de carbono do aflorestamento (ou compensar os impactos climáticos negativos do desmatamento). Em outras palavras: O efeito de mitigação da mudança climática da sequestro de carbono pelas florestas é parcialmente contrabalançado em que o reflorestamento pode diminuir a reflexão da luz solar (albedo).
No caso de florestas evergreen com redução de albedo de cobertura de neve sazonal pode ser grande o suficiente para o desmatamento causar um efeito de resfriamento líquido. As árvores também impactam o clima de formas extremamente complicadas através da evapotranspiração. O vapor de água causa arrefecimento na superfície da terra, causa aquecimento onde condensa, age um gás de efeito estufa forte, e pode aumentar o albedo quando se condensa em nuvens. Os cientistas geralmente tratam a evapotranspiração como um impacto de resfriamento líquido, e o impacto do clima líquido do albedo e das mudanças de evapotranspiração do desmatamento depende muito do clima local.Oceano profundo, pântanos de maré, manguezais e ervas marinhas
O carbono azul é um termo usado no contexto de mitigação de alterações climáticas que se refere a "fluxos de carbono biologicamente conduzidos e armazenamento em sistemas marinhos que são passíveis de gestão".
Mais comumente, refere-se ao papel que marchas de maré, manguezais e gramas marinhas podem desempenhar em sequestro de carbono., no entanto, também inclui esforços nas águas profundas do oceano, onde a grande maioria do carbono do oceano é realizada. Esses ecossistemas podem contribuir para a mitigação das mudanças climáticas e também para a adaptação baseada em ecossistemas. Quando os ecossistemas de carbono azul são degradados ou perdidos, eles liberam carbono de volta para a atmosfera.
Os métodos de gestão de carbono azul podem ser agrupados em métodos de remoção de dióxido de carbono biológico (CDR) baseados no oceano. Eles são um tipo de sequestro de carbono biológico.
Há crescente interesse em desenvolver o potencial de carbono azul. A pesquisa está em andamento. Em alguns casos, verificou-se que esses tipos de ecossistemas removem muito mais carbono por área do que florestas terrestres. No entanto, a eficácia a longo prazo do carbono azul como uma solução de remoção de dióxido de carbono permanece contestada.Melhorando os sumidouros naturais de carbono
Propósito no contexto das mudanças climáticas
Para reduzir as pressões sobre os ecossistemas e melhorar suas capacidades de sequestro de carbono, as mudanças são necessárias na agricultura e na silvicultura, como prevenir o desmatamento e restaurar os ecossistemas naturais pelo reflorestamento. Cenários que limitam o aquecimento global a 1,5 °C tipicamente projetam o uso em larga escala de métodos de remoção de dióxido de carbono ao longo do século XXI. Há preocupações, embora sobre a dependência excessiva dessas tecnologias e impactos ambientais. No entanto, o potencial de mitigação da restauração dos ecossistemas e redução da conversão estão entre as ferramentas de mitigação que podem produzir a maioria das reduções de emissões antes de 2030.
As opções de mitigação baseadas em terra são chamadas de "Opções de mitigação daAFOLU" no relatório do IPCC 2022 sobre mitigação. A abreviatura significa "agricultura, silvicultura e outro uso da terra" O relatório descreveu o potencial de mitigação econômica de atividades relevantes em torno de florestas e ecossistemas da seguinte forma: "a conservação, melhor gestão e restauração de florestas e outros ecossistemas (florestas costeiras, pântanos, savanas e pastagens)". Um alto potencial de mitigação é encontrado para reduzir o desmatamento em regiões tropicais. Estima-se que o potencial econômico dessas atividades tenha sido de 4,2 a 7,4 toneladas de Giga de CO2 equivalentes por ano.Técnicas de sequestro de carbono nos oceanos
Para melhorar os processos de sequestro de carbono nos oceanos, as seguintes tecnologias foram propostas, mas nenhuma alcançou aplicação em larga escala até agora: cultivo de algas marinhas, fertilização oceânica, ressurgência artificial, armazenamento de basalto, mineralização e sedimentos do mar profundo, adicionando bases para neutralizar ácidos. A ideia de injeção direta de dióxido de carbono no fundo do mar foi abandonada.
Movimentos entre diferentes sumidouros de carbono
Transporte fluvial
Os ecossistemas terrestres e marinhos estão ligados principalmente através do transporte fluvial, que funciona como o principal canal através do qual as substâncias erosivas de origem terrestre entram nos sistemas oceânicos. As trocas de material e energia entre a biosfera terrestre e a litosfera, bem como a fixação de carbono orgânico e os processos de oxidação juntos regulam os reservatórios de carbono e dioxigênio (O2) do ecossistema.
O transporte fluvial, sendo o principal canal de ligação destes reservatórios, atuará no transporte da produtividade primária líquida (principalmente na forma de carbono orgânico dissolvido (DOC) e carbono orgânico particulado (POC)) dos sistemas terrestres para os oceânicos. Durante o transporte, parte do DOC retornará rapidamente à atmosfera por meio de reações redox, causando a "desgaseificação do carbono" ocorrer entre as camadas de armazenamento terra-atmosfera. O DOC restante e o carbono inorgânico dissolvido (DIC) também são exportados para o oceano. Em 2015, os fluxos de exportação de carbono inorgânico e orgânico dos rios globais foram avaliados como 0,50–0,70 Pg C y−1 e 0,15–0,35 Pg C y−1, respectivamente. Por outro lado, o POC pode permanecer enterrado em sedimentos por um período extenso, e o fluxo global anual de POC terrestre para oceânico foi estimado em 0,20 (+0,13,-0,07) Gg C y −1.
Sumidouros artificiais de carbono
Sequestro geológico de carbono
Construções de madeira
A ampla adoção de madeira maciça e seu papel na substituição de aço e concreto em novos projetos de construção de médio porte nas próximas décadas tem o potencial de transformar edifícios de madeira em sumidouros de carbono, pois armazenam o dióxido de carbono retirado de o ar por árvores que são colhidas e usadas como madeira em massa. Isso poderia resultar em armazenar entre 10 milhões de toneladas de carbono por ano no cenário mais baixo e perto de 700 milhões de toneladas no cenário mais alto. Para que isso aconteça, as florestas colhidas precisariam ser manejadas de forma sustentável e a madeira de construções de madeira demolidas precisaria ser reutilizada ou preservada na terra de várias formas.
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