Martinez 2018az

En la lluita contra el canvi climàtic tot allò que contribueixi a evitar lʼexcés de CO₂ a lʼatmosfera pot resultar útil. És clar que la mitigació de lʼefecte hivernacle passa principalment per la reducció dʼemissions de GEH, però tecnologies de captura o de transformació del CO₂, i dʼaltres adreçades a evitar lʼexcessiva radiació solar, poden tenir el seu paper.

• Transformació per reducció del diòxid de carboni: un nou catalitzador
• Captura del diòxid de carboni: voluntat icònica
• Solucions de geoenginyeria: eficàcia incerta
• Lʼoceà: eficaç, però insuficient
• Autors

Transformació per reducció del diòxid de carboni: un nou catalitzador

LʼInstitut de Chimie Moléculaire et des Matériaux dʼOrsay (ICMMO, vinculat al CNRS francès), en col·laboració amb altres institucions acadèmiques, ha desenvolupat recentment un nou mètode de valorització del CO₂ que se serveix dʼun nou catalitzador i que fa innecessària la incorporació dʼàcids al procés de transformació, mantenint lʼeficàcia de la reacció i emprant aigua com a solvent. La finalitat del procés és la transformació del CO₂ en CO (que amb addició dʼhidrogen es pot emprar posteriorment per a la producció dʼhidrocarburs mitjançant reaccions Fischer-Tropsch).

Habitualment, els processos de reducció (de diòxid a monòxid) utilitzen considerables quantitats dʼenergia, a més de substàncies altament contaminants, com els àcids apuntats abans. Les tasques de lʼICMMO sʼhan centrat a obtenir un nou catalitzador que permeti que la reacció de reducció es verifiqui en lʼaigua i sense substàncies aportadores de protons (àcids orgànics). Els resultats de les investigacions de lʼICMMO sʼhan publicat a Chemical Communications, revista de la Royal Society of Chemistry (Regne Unit), amb el títol “Local ionic liquid environment at a modified iron porphyrin catalyst enhances the electrocatalytic performance of CO₂ to CO reduction in waterˮ.

El catalitzador assajat per lʼequip de lʼICMMO és una porfirina de ferro (no gaire diferent de les molècules que hom troba a lʼhemoglobina, per exemple) caracteritzada per la seva gran estabilitat, cosa que en permet una utilització intensiva sense necessitat de reemplaçament. A més, segons assegura lʼICMMO, sʼha constatat que la velocitat de reducció CO₂ → CO que possibilita és superior en diversos ordres de magnitud a allò que seʼn podia esperar segons la literatura preexistent, cosa que redueix el total dʼenergia imprescindible perquè la reacció de transformació es mantingui amb rendiments adequats. Val a dir que els investigadors reconeixen que encara no han estat capaços d'explicar el perquè d'aquesta gran capacitat catalitzadora.

 

A la dreta, estructura de la porfirina emprada (© Philipp Gotico,'Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux dʼOrsay – ICMMO)

Captura del diòxid de carboni: voluntat icònica

Al Butlletí núm. 24 es van presentar un parell dʼactuacions adreçades a la captura del CO₂, als oceans i en plantes industrials especialitzades. A continuació però veurem una actuació que tot i tenir la mateixa finalitat que les esmentades pretén afegir-hi una component paisatgística: la Sponge Mountain de Torí.

 

Recreació del possible nou paisatge urbà a la capital del Piemont: en primer terme la Mole Antonelliana, en darrer terme la torre Littoria, i entre totes dues, la Sponge Mountain –de menys alçada que els edificis esmentats, cal assenyalar (© Angelo Renna)

  La Turin Sponge Mountain és una proposta de lʼarquitecte neerlandès Angelo Renna; es tracta dʼun turó de 90 m dʼalçada que tindria com a finalitat la dʼabsorbir el CO₂ de lʼaire de Torí. Aquesta muntanya artificial es construiria amb runa provinent de les obres de la línia ferroviària d'alta velocitat entre Lió i Torí: més específicament, a partir dels materials originats en lʼexcavació del túnel de 57 km que travessarà els Alps i que constituirà una part considerable del recorregut total de la línia, estimat en uns 270 km.

El nou turó podria cobrir-se de vegetació i sʼhi podrien obrir camins: sʼaconseguiria així un nou parc per a Torí que absorbiria passivament part del CO₂ emès per la ciutat (un dels principals pols industrials d'Itàlia) i que el capturaria en el terreny de manera definitiva –tot i que la vegetació també tindria un paper, minoritari en aquest cas, en aquesta captura.

 

Lʼactuació de Renna sʼinscriu en les activitats de recerca liderades per la Newcastle University en el Projecte SUCCESS (Sustainable Urban Carbon Capture – Engineering Soils for Climate Change), que pretén determinar les prestacions dels sòls urbans com a embornals de CO₂. SUCCESS ha constatat que els carbonats pedogènics, habitualment associats a terrenys àrids, també es generen en sòls urbans de zones humides, com el Regne Unit o els Estats Units, i hi poden dur a terme una important tasca de captura de CO₂ (estimada en uns màxims de 80 t/ha al mes en lʼindret on es van realitzar els treballs de camp de SUCCESS, a Newcastle). Els responsables del Projecte són del parer que els carbonats urbans (per exemple calcita, CaCO₃) sʼhan generat, en ciutats on no existien de manera natural, gràcies a la combinació accidental del ciment (que en els processos de demolició allibera silicats de calci) i del carboni present de forma espontània a la zona.

En vista dʼaixò, i del fet que el procés dʼurbanització a escala global no deixarà de créixer en les properes dècades, actuacions com la Turin Sponge Mountain poden constituir un bon complement a les pràctiques de reducció activa dʼemissions de GEH: en aquest sentit, Renna assegura que la seva muntanya-embornal podria oferir capacitats dʼabsorció de 85 t/ha any (força inferior a la dels terrenys de Newcastle però superior en tot cas a la capacitat dʼembornal de lʼarbrat, sense que els dos elements s'excloguin mútuament, tampoc).

 

La capacitat d'ʼa'bsorció estimada per a la Sponge Mountain de Torí (© Angelo Renna)

  El projecte de Renna, malgrat tot, haurà de fer front a obstacles com ara lʼeventual no-construcció de la línia fèrria (tot just lʼany passat seʼn produí la ratificació per part de França i Itàlia, i no sʼhi ha avançat gaire més encara); la possible oposició de la ciutadania torinesa per lʼimpacte paisatgístic de la Sponge Mountain; i el fet que una part del túnel transalpí lʼexcavació del qual hauria de fornir els materials del nou turó transcorre per terrenys rics en urani i asbests –cosa que en faria totalment desaconsellable lʼús com a material de reblert dʼuna estructura destinada a alçar-se al bell mig dʼuna ciutat.

Solucions de geoenginyeria: eficàcia incerta

Les solucions de geoenginyeria (o enginyeria climàtica) són intervencions de gran escala territorial dutes a terme amb la intenció de contrarestar lʼescalfament global. Aquesta mena dʼactuacions han estat recollides a lʼinforme del Panell Intergovernamental sobre Canvi Climàtic (IPCC) com a “pla Bˮ, alternativa dʼemergència, en cas que fallin les polítiques de reducció activa dʼemissions de CO₂ i la temperatura global segueixi incrementant-se més enllà de nivells gestionables. Hom podria dir que lʼenginyeria climàtica ha rebut el vistiplau de lʼIPCC en tant que tecnologies que convé anar estudiant i consolidant a lʼespera de futurs esdeveniments, sobretot si es depassen els fatídics 1,5 ⁰C de què parla lʼinforme IPCC –podeu remetre-us a la secció “I també...ˮ per a més detalls sobre el document.

A data dʼavui, la geoenginyeria comprèn dos tipus principals d'actuacions: les encaminades a retirar el CO₂ de lʼambient (CDR, carbon dioxide removal) i les de gestió de la radiació solar (SRM, solar radiation management). El CDR pretén atacar lʼarrel del problema tot eliminant els GEH de lʼatmosfera, capturant-los i emmagatzemant-los; la SRM, al seu torn, no actua sobre els GEH, sinó que procura limitar-ne lʼimpacte potencial reflectint una part de la llum solar de manera que no incideixi en la Terra: val a dir que aquesta línia dʼactuació ha rebut crítiques severes, atès que de moment es basa sobretot en models teòrics i en induccions per analogia amb fenòmens naturals; no ha estat assajada a escales rellevants, cosa que en pot ocultar els riscos; es tractaria en qualsevol cas de pràctiques per a la reducció forçada i temporal de la temperatura global si tota la resta de mesures fracassen. Contràriament, lʼinforme de lʼIPCC considera les tecnologies de CDR amb una llum molt més favorable, entenent que són mètodes segurs de mitigació del canvi climàtic (podeu remetre-us, per a exemples, al Butlletí núm. 24, o a lʼapartat immediatament anterior dʼaquest mateix article), tot i que potser, diu lʼinforme, algunes de les seves modalitats, com la de bioenergia amb captura i emmagatzematge de CO₂ (BECCS, bioenergy with carbon capture and storage) ja no podran ser escalades a nivells significatius a temps dʼevitar el pitjor. També, cal assenyalar, la disponibilitat de terres per a plantacions de biomassa és un factor crític que cal considerar, i cal no oblidar que els procediments de BECCS són costosos i energèticament exigents. Com a contrapartida, la captura subterrània de CO₂ sol considerar-se segura en lʼhoritzó de mil·lennis.

Les actuacions de SRM, en fase embrionària, ofereixen, en canvi, seriosos dubtes en allò referent a governança, ètica, opinió pública i distribució geogràfica dels impactes associats. Més encara, existeix el risc que es produeixi un “xoc de terminacióˮ si finalment les pràctiques es duen a terme i sʼaturen de cop, cosa que podria causar un increment sobtat de temperatures. Malgrat tot, convé saber quines actuacions de SRM existeixen: lʼinforme de l'IPCC nʼexamina quatre.

La injecció estratosfèrica d'ʼ'aerosols (SAI, stratospheric aerosols injection) consisteix a bombar gasos a lʼestratosfera per tal que es reflecteixi una porció de la radiació tèrmica del sol (anàlogament al que succeeix de manera natural amb els fums i les cendres després dʼuna erupció volcànica, per exemple). La SAI és factible i podria ser eficaç en la limitació de lʼescalfament per sota dels 1,5 ⁰C, i la tecnologia per dur-la a terme ja existeix. Però aplicar el mètode en un determinat indret pot afectar el clima del lloc i dʼindrets veïns, cosa que en fa la governança complicada. Pel que fa a la seguretat, no està prou ben determinada, i existeix a més el risc de xoc de terminació si el mètode es deixa dʼaplicar sobtadament.

Un altre mètode és lʼemblanquiment de núvols marins (MCB, marine cloud brightening): els núvols oceànics són polvoritzats amb sal o altres partícules per fer-los més espessos i dotar-los de més capacitat de reflexió de la llum solar. Les simulacions dutes a terme han confirmat que el mecanisme funciona, i lʼIPCC diu que el MCB té potencial per abaixar les temperatures a escala regional. Pel que fa als efectes no desitjats, són similars als de la SAI, tot i que més limitats geogràficament.

Hi ha també el desgruixament dels cirrus (CCT, cirrus cloud thinning), oposat al MCB. Els cirrus són fins, de manera que reflecteixen poca radiació solar de tornada a lʼespai, però en canvi contribueixen a la retenció de la radiació dʼona llarga, infraroja, a lʼatmosfera. El CCT consistiria a fer-los encara més fins dispersant-hi determinats compostos, a fi que aquesta radiació dʼona llarga pogués escapar planeta enfora. Hi ha dubtes sobre la viabilitat dʼaquest mètode, ja que es podria obtenir lʼefecte contrari al desitjat: un engruiximent dels cirrus i una major retenció de calor sota dʼells.

I per últim podem parlar de la modificació terrestre de l'ʼ'albedo (GBAM, ground-based albedo modification). Consisteix genèricament a augmentar la capacitat de reflexió de la superfície terrestre, i això inclou des de petites intervencions com ara lʼemblanquiment de les teulades dels edificis fins actuacions de gran abast com ara la cobertura de glaceres o de deserts amb materials reflectors. El GBAM suscita consens en el sentit que té un potencial real per abaixar les temperatures, en escales regionals si més no. El mecanisme està àmpliament provat i té nombrosos anàlegs naturals ben coneguts, i dʼaltra banda no es considera que el GBAM tingui efectes indesitjables importants, per la qual cosa es considera segur.

Lʼoceà: eficaç, però insuficient

El paper de les aigües oceàniques en lʼabsorció de CO₂ i de calor és certament primordial en la regulació climàtica mundial, i en lʼestudi “Ocean solutions to address climate change and its effects on marine ecosystemsˮ, publicat el mes dʼoctubre dʼenguany a Frontiers of Marine Science, investigadors de la Sorbona, del CNRS i dʼaltres institucions proporcionen una síntesi de les diferents possibilitats que ofereix lʼoceà en la lluita contra el canvi climàtic: a partir de lʼanàlisi de prop dʼun miler de publicacions científiques sobre la qüestió, els autors de lʼarticle avaluen un total de tretze mesures de lluita contra el canvi climàtic en les quals lʼoceà té un paper fonamental.

Les tretze mesures sʼinscriuen en quatre camps dʼactuació:

• La reducció de les causes del canvi climàtic gràcies al desenvolupament de les energies marines renovables, a la conservació i restauració dels hàbitats vegetals que capturen i emmagatzemen el CO₂, a la fertilització oceànica o a lʼalcalinització artificial (per combatre lʼacidificació, de -0,11 pH, que a hores dʼara ja sʼobserva a les aigües marines).
• La protecció dels ecosistemes, amb la creació dʼàrees marines protegides, la reducció de la contaminació, la restauració dels règims hidrològics costaners i la fi de la sobreexplotació.
• La protecció de lʼoceà contra la radiació solar, modificant la capacitat de reflexió dels núvols o de lʼaigua (vegeu lʼapartat anterior dʼaquest mateix article).
• La intervenció directa sobre les capacitats dʼadaptació biològica i ecològica de les espècies marines, mitjançant, per exemple, pràctiques de reubicació i de modificació genètica dʼespècies (anomenada eufemísticament “evolució assistidaˮ).

Les tretze mesures, que es podrien aplicar en diversos graus i en àrees tant locals (de menys de 100 km²) com de més extensió, ofereixen també diferents graus de realisme, eficàcia o pertinència. Són, això sí, pistes concretes sobre les quals, diuen els autors, els governs i la població haurien de reflexionar conjuntament.

De les mesures, nʼhi ha que proporcionen unes ràtios entre risc i benefici avantatjoses i que són dʼimplantació relativament fàcil: es tracta, segons els investigadors, de mesures decisives, i entre elles hi ha la lluita contra la sobreexplotació oceànica, lʼevolució assistida, el desenvolupament de les energies marines renovables o la reubicació dʼespècies. Totes quatre mesures poden reduir localment els riscos que suporten els ecosistemes marins, i tret de la modificació genètica, no tenen efectes indesitajts, asseguren els autors.

També és cert que llur impacte sobre el problema global del canvi climàtic és molt limitat, i és aquí on podrien entrar en escena altres pràctiques amb un teòric major potencial limitador tant de lʼescalfament planetari com dʼaltres conseqüències de la crisi global: la fertilització de lʼoceà (proporcionant ferro al fitoplàncton, per exemple), lʼalcalinització de les aigües (amb calcita, posem per cas) o la modificació de la capacitat reflectora dels núvols i de la superfície oceànica. Però lʼavaluació que fan els investigadors sobre aquesta mena dʼactuacions és força devastadora, ja que consideren que són mesures que aixequen controvèrsia dins la comunitat científica, i presenten imponderables i incògnites, lligades als efectes subsegüents que poden desencadenar en lʼambient i en els ecosistemes: per exemple, lʼemblanquiment de núvols té efectes desconeguts sobre el clima de la zona on sʼapliqui; lʼalcalinització de les aigües, de la seva banda, està mancada de maduresa industrial, encara; i la fertilització oceànica pot acabar provocant la depleció dʼoxigen a lʼaigua, deixant-la erma per a la vida, a la llarga. Dʼaquí que els autors de lʼestudi desaconsellin la posada en pràctica a gran escala, de moment, dʼaquesta mena dʼactuacions.

El que queda, doncs, és la constatació del fet que lʼoceà per si sol difícilment ens salvarà del canvi climàtic si no hi ha una acció decidida sobre el principal factor que el provoca, lʼemissió de GEH. A parer dels autors de lʼestudi, el tractament ha dʼadreçar-se a les causes del problema, i no als seus símptomes.

Vegeu a continuació dues imatges força esclaridores escollides dʼentre les que il·lustren lʼestudi “Ocean solutions to address climate change and its effects on marine ecosystemsˮ:

 

Sensibilitat dels ecosistemes i dels serveis d'ʼ'ecosistema enfront tres conseqüències del canvi global (escalfament, acidificació i elevació del nivell de les aigües) (© 2018 Gattuso, Magnan, Bopp, Cheung, Duarte, Hinkel, Mcleod, Micheli, Oschlies, Williamson, Billé, Chalastani, Gates, Irisson, Middelburg, Pörtner i Rau)

 

Viabilitat tecnològica i perdurabilitat dels efectes de les tretze mesures considerades (© 2018 Gattuso, Magnan, Bopp, Cheung, Duarte, Hinkel, Mcleod, Micheli, Oschlies, Williamson, Billé, Chalastani, Gates, Irisson, Middelburg, Pörtner i Rau)

 

Autors

Redactat per: Alfonso Martínez Jaume

Per saber-ne més: Chemical Communications, Chemical Communications [complement PDF], Turin Sponge Mountain, SUCCESS, Frontiers in Marine Science

Informació relacionada

• Chemical Communications
• Chemical Communications [complement PDF]
• Turin Sponge Mountain
• SUCCESS
• Frontiers in Marine Science