Después de varios años durante los cuales las emisiones globales al menos se estancaron, aumentaron nuevamente en 2017 y 2018. Alemania también claramente ha incumplido sus objetivos climáticos. Para mantener el calentamiento global por debajo de 2 grados Celsius, solo alrededor de 1100 gigatoneladas de CO 2 puede ser liberado a la atmósfera en 2050. Y para limitar el calentamiento global a 1.5 grados, solo un poco menos de 400 gigatoneladas de CO 2 puede emitirse en todo el mundo. Para 2050, las emisiones tendrán que caer incluso a cero. Actualmente, sin embargo, 42 gigatoneladas de CO 2 se agregan todos los años
Casi todos los diversos escenarios requieren "emisiones negativas"
El Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático IPCC ha simulado numéricamente varios escenarios. Solo en el escenario más optimista se puede alcanzar el objetivo climático mediante medidas inmediatas y drásticas en todos los sectores transporte, agricultura, construcción, energía, etc.En los escenarios menos optimistas, la comunidad global tendrá que tomar medidas adicionales a partir de 2030 o para 2050 a más tardar: tendremos que implementar "emisiones negativas" eliminando grandes cantidades de CO 2 de la atmósfera y almacenarlos permanentemente para equilibrar el presupuesto de carbono. Un ejemplo de emisiones negativas es la forestación a gran escala: los bosques unen CO 2 en madera, siempre que no se use más tarde como combustible. Pero CO 2 también podría eliminarse de la atmósfera y unirse mediante fotosíntesis artificial.
Los físicos ahora han calculado cómo podría funcionar esto. El Dr. Matthias May, del Instituto HZB de Combustibles Solares, es un experto en fotosíntesis artificial. El Dr. Kira Rehfeld es un físico ambiental de la Universidad de Heidelberg que estudia la variabilidad climática y ambiental.
Fotosíntesis natural: una superficie del tamaño de Europa tendría que estar cubierta de bosques
En un escenario medio, al menos 10 gigatoneladas de CO 2 por año tendría que eliminarse de la atmósfera a partir de alrededor de 2050 para equilibrar el presupuesto climático de carbono. Forestación y cultivo de biomasa para reducir el CO 2 compita por las mismas áreas que se necesitan para la agricultura, sin embargo. Con solo más biomasa sola, por lo tanto, es difícil alcanzar esta escala, ya que la fotosíntesis natural no es un proceso particularmente eficiente. Las hojas pueden usar un máximo de dos por cadacentavo de la luz para convertir CO 2 y el agua en nuevos compuestos químicos. Los dos físicos argumentan que para unir 10 gigatoneladas de CO 2 por año en el bosque, alrededor de 10 millones de kilómetros cuadrados de las áreas fértiles de la Tierra tendrían que ser plantadas con nuevos bosques. Esto corresponde al área de Europa continental ¡hasta los Urales!.
Con la fotosíntesis artificial, un área del tamaño del estado de Brandeburgo podría ser suficiente
Los sistemas de materiales actualmente en investigación para la fotosíntesis artificial podrían unir CO 2 con una eficiencia considerablemente mayor. Ya en la actualidad, a escala de laboratorio, los sistemas foto-electroquímicos hechos de materiales semiconductores y óxidos pueden utilizar alrededor del diecinueve por ciento de la luz para dividir el agua, por ejemplo, y así realizar parte del proceso de fotosíntesis.Sin embargo, el sistema material previsto por May y Rehfeld no se trata de producir hidrógeno con la luz solar, sino de unir CO 2 moléculas y convertirlas en compuestos químicos estables. "Sin embargo, este es un problema relativamente similar desde el punto de vista de la química física", dice May.
Sin embargo, el requisito previo es que será posible desarrollar para 2050 módulos duraderos a gran escala que usen energía solar para convertir CO atmosférico 2 en otros compuestos. Se puede calcular el área requerida para esta solución. Suponiendo una eficiencia del 19% y 50% de las pérdidas del sistema, alrededor de 30,000 kilómetros cuadrados de módulos podrían ser suficientes para extraer 10 gigatoneladas de CO 2 de la atmósfera anualmente. Esto corresponde al área aproximada del estado federal alemán de Brandeburgo.
"Este tipo de módulos podrían colocarse en regiones no agrícolas, por ejemplo, en desiertos. A diferencia de las plantas, apenas requieren agua para funcionar, y su eficiencia no se ve afectada cuando se exponen a radiación solar intensa".explica May. El CO extraído 2 podría convertirse en ácido fórmico, alcohol u oxalato y combinarse con otros compuestos como el cloruro de calcio para formar minerales sólidos que pueden almacenarse o incluso usarse en forma de plástico como material de construcción.
Centrarse en el desarrollo, no en los milagros
Incluso si May y Rehfeld están convencidos de que tales soluciones deberían considerarse más de cerca, advierten contra confiar en milagros técnicos. Esto se debe a que dichos sistemas todavía solo funcionan en la escala más pequeña, son caros y no son estables a largo plazo.Cambiar esto requiere grandes inversiones en investigación y desarrollo.
"Podría ser posible desarrollar tales módulos, pero incluso si pudiéramos construirlos, estimamos que la conversión costará al menos 65 euros por tonelada de CO 2 . La extracción de 10 gigatoneladas de CO 2 por lo tanto, tiene un costo de 650 mil millones de euros cada año. Además, las emisiones negativas solo pueden ser el último recurso para frenar los dramáticos desarrollos climáticos. Lo mejor ahora sería reducir drásticamente las emisiones de inmediato, eso sería más seguro y mucho más barato,"dice May.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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