mayo 1, 2021

Una playa caribeña podría ofrecer una prueba crucial en la lucha para frenar el cambio climático

Un par de arroyos bordeados de palmeras forman dos muescas estrechas, aproximadamente a un cuarto de milla de distancia, a lo largo de la costa de una isla desconocida en algún lugar del Caribe.

Después de una visita in situ a principios de marzo, los investigadores del proyecto sin fines de lucro Vesta en San Francisco determinaron que las tomas dobles proporcionan un lugar ideal para estudiar un método oscuro para capturar dióxido de carbono que impulsa el cambio climático.

A finales de año, el Proyecto Vesta planea extender un mineral volcánico verde conocido como olivino, molido al tamaño de las partículas de arena, a través de una de las playas. Las olas romperán aún más el material altamente reactivo, acelerando una serie de reacciones químicas que extraen el gas de efecto invernadero del aire y lo bloquean en las conchas y esqueletos de moluscos y corales.

Este proceso, junto con otras formas de lo que se conoce como mejor clima, podría almacenar cientos de billones de toneladas de dióxido de carbono, según un informe de las Academias Nacionales del año pasado. Es mucho más dióxido de carbono que los humanos han bombeado desde el comienzo de la Revolución Industrial. A diferencia de los métodos de eliminación de carbono que dependen del suelo, las plantas y los árboles, en realidad sería permanente. Y el Proyecto Vesta al menos cree que podría ser barato, del orden de $ 10 por tonelada de dióxido de carbono almacenado una vez hecho a gran escala.

Pero también hay grandes preguntas sobre este concepto. ¿Cómo extrae, tritura, envía y distribuye las enormes cantidades de minerales necesarios sin producir más emisiones de las que elimina el material? ¿Y quién lo pagará?

Por lo tanto, existen desafíos particulares con respecto al enfoque del Proyecto Vesta. Los investigadores aún no saben cuántas olas acelerarán estos procesos, qué tan bien podemos medir y verificar la absorción de carbono, qué tipos de efectos ambientales podrían derivar o qué tan rápido el público adoptará la idea de verter minerales verdes molidos a lo largo de las playas del mar.

«Gran parte de esto no se ha probado», dice Phil Renforth, profesor asociado de la Universidad Heriot-Watt en Escocia, que estudia la mejora de la intemperie.

Una oportunidad sin explotar

La meteorización mineral es uno de los principales mecanismos que utiliza el planeta para reciclar dióxido de carbono a través de escalas de tiempo geológicas. El dióxido de carbono capturado en el agua de lluvia, en forma de ácido carbónico, disuelve las rocas y los minerales básicos, en particular los ricos en silicato, calcio y magnesio, como la olivina. Esto produce bicarbonato, iones de calcio y otros compuestos que se arrastran hacia los océanos, donde los organismos marinos los digieren y los convierten en carbonato de calcio sólido y estable que forma sus conchas y esqueletos.

Las reacciones químicas liberan hidrógeno y oxígeno al agua para extraer más dióxido de carbono del aire. Mientras tanto, cuando mueren los corales y los moluscos, sus restos se depositan en el fondo del océano y forman capas de piedra caliza y rocas similares. El carbono permanece atrapado allí durante millones o cientos de millones de años, hasta que se libera nuevamente a través de la actividad volcánica.

Este mecanismo natural absorbe al menos medio billón de toneladas de dióxido de carbono cada año. El problema es que la compañía bombea constantemente más de 35 mil millones de toneladas cada año. Entonces, la pregunta fundamental es: ¿podemos acelerar y expandir radicalmente este proceso?

La idea de aprovechar los elementos para combatir el cambio climático no es nueva. Un artículo publicado en Nature propuso el uso de silicatos para capturar dióxido de carbono hace 30 años. Cinco años después, el investigador de Exxon Haroon Kheshgi sugirió usar cal viva para el mismo propósito, y ese mismo año Klaus Lackner, pionero en la eliminación de carbono, evaluó una variedad de tipos y métodos potenciales de rocas.

Pero la mejora de la meteorización ha recibido poca atención durante décadas en comparación con enfoques más simples como plantar árboles, alterar las prácticas agrícolas o incluso construir máquinas para absorber CO2. Esto se debe en gran parte al hecho de que es difícil de hacer, dice Jennifer Wilcox, profesora de ingeniería química que estudia la captura de carbono en el Instituto Politécnico de Worcester en Massachusetts. Cada enfoque tiene sus propios desafíos y compromisos particulares, pero obtener los minerales correctos del tamaño correcto en el lugar correcto y en las condiciones adecuadas siempre es una tarea costosa y compleja.

Sin embargo, más investigadores están comenzando a analizar más de cerca la tecnología a medida que crece la importancia de la eliminación de carbono y más estudios concluyen que hay formas de alinear sus costos con otros enfoques. Si es lo suficientemente económico a gran escala, la esperanza es que las compensaciones corporativas de carbono, las políticas públicas como los impuestos al carbono o los subproductos comercializables del proceso, como el agregado utilizado en concreto, puedan crear los incentivos necesarios para estas organizaciones. prácticas

Un puñado de proyectos ya están en marcha. Investigadores islandeses han transportado consistentemente una solución de dióxido de carbono capturada por plantas de energía o máquinas para eliminar carbono en formaciones de basalto en las profundidades subterráneas, donde la roca volcánica lo cubre con minerales de carbonato estables. El Centro Leverhulme para la Mitigación del Cambio Climático, en Sheffield, Inglaterra, está realizando pruebas de campo en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign para evaluar si el polvo de roca basáltica agregado a los campos de maíz y soya podría actuar tanto como fertilizante y como medio para extraer dióxido de carbono.

Mientras tanto, Gregory Dipple de la Universidad de Columbia Británica, junto con colegas de otras universidades de Canadá y Australia, está explorando diversos usos de minerales altamente reactivos y altamente reactivos producidos como subproducto de la extracción de níquel, diamante y platino. Una idea es simplemente colocarlos en un campo, agregar agua y efectivamente hasta que se suspendan. Esperan que los llamados relaves mineros extraigan y mineralicen rápidamente dióxido de carbono del aire, formando un bloque sólido que puede ser enterrado. Sus modelos muestran que podría eliminar la huella de carbono de algunas minas o incluso hacer que las operaciones de carbono sean negativas.

«Esta es una de las grandes oportunidades sin explotar en la eliminación de dióxido de carbono», dice Roger Aines, jefe de la Iniciativa de Carbono en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore. Señala que un kilómetro cúbico de roca ultramáfica, que contiene altos niveles de magnesio, puede absorber mil millones de toneladas de dióxido de carbono.

«Minamos rocas en esa escala todo el tiempo», dice. «No hay nada más que tenga ese tipo de escalabilidad en todas las soluciones que tenemos».

En la naturaleza salvaje ‘

El proyecto Vesta reveló planes para avanzar con su estudio piloto en el Caribe en mayo. Esto siguió de cerca el anuncio de la compañía de pagos en línea Stripe de que pagaría a la organización sin fines de lucro por adelantado para eliminar 3,333 toneladas de dióxido de carbono por $ 75 por tonelada, como parte de su compromiso de gastar al menos $ 1 millón al año en proyectos de emisiones negativas.

El proyecto Vesta obtuvo autorización local para comenzar a tomar muestras en las playas y tiene la intención de anunciar la ubicación una vez que se hayan finalizado las aprobaciones para continuar con el experimento, dice Tom Green, director ejecutivo. Estime el costo total del proyecto en alrededor de $ 1 millón.

El objetivo principal del estudio, que dejará la segunda playa en su estado normal como control, es comenzar a abordar algunas de las incógnitas científicas que rodean la mejora de la meteorización costera.

Una playa de arena verde

PROYECTO VESTA

Las investigaciones y las simulaciones de laboratorio han encontrado que las olas acelerarán significativamente la descomposición de la olivina y un documento concluyó que llevar a cabo este proceso en el 2% de los «mares más energéticos» del mundo podría compensar todas las emisiones humanas anuales.

Pero un gran desafío es que los materiales deben triturarse cuidadosamente para garantizar que la gran mayoría de la eliminación de carbono se realice durante años en lugar de décadas. Algunos investigadores han descubierto que esto sería tan costoso y consumiría energía, y produciría emisiones tan significativas por sí solo, que el enfoque no sería viable. Sin embargo, otros concluyen que eliminará significativamente más dióxido de carbono del que produce.

«Hay un cuerpo de investigaciones bastante significativas que demuestran que esto funciona y tiene potencial», dice Green. «Pero ahora tenemos que hacer algunos experimentos reales en la naturaleza».

El proyecto Vesta espera traer científicos al sitio para comenzar el experimento real más adelante este año. Después de esparcir el olivino en una de las playas, controlarán cuidadosamente la velocidad con la que las partículas se rompen y se lavan. También medirán cómo la acidez, los niveles de carbono y la vida marina se mueven a través de la bahía, así como cuánto más se alejan estos niveles de la playa y cómo se comparan las condiciones en el sitio de control.

Es probable que el experimento dure uno o dos años. En última instancia, el equipo espera producir datos que muestren qué tan rápido funciona este proceso y qué tan bien podemos capturar y verificar la absorción adicional de dióxido de carbono. Todos estos resultados pueden usarse para refinar modelos científicos.

Otra área de preocupación, que supervisarán de cerca, son los posibles efectos secundarios ambientales.

Los minerales son en realidad antiácidos geológicos, por lo que deberían reducir la acidificación del océano al menos a niveles muy locales, lo que puede beneficiar a algunas especies costeras sensibles. Pero la olivina también puede contener trazas de hierro, silicato y otros materiales, lo que podría estimular el crecimiento de ciertos tipos de algas y fitoplancton y alterar los ecosistemas y las cadenas alimentarias de formas que podrían ser difíciles de predecir, dice Francesc Montserrat, un investigador invitado en ecología marina en la Universidad de Amsterdam y asesor científico del Proyecto Vesta.

«Apoyo masivo»

Algunos sugieren que el Proyecto Vesta podría sobreestimar el potencial o descartar las dificultades de su enfoque, en particular la probabilidad de repercusiones públicas contra las propuestas de verter materiales a lo largo de la costa del mar.

«No creo que nadie haya probado la parte de la licencia social todavía», dice Renforth de Heriot-Watt, quien actuó como auditor de inversiones científicas de Stripe.

El proyecto Vesta’s Green reconoce las muchas incertidumbres relacionadas con la meteorización costera. Pero señala que el punto central del proyecto es completar algunos de los espacios en blanco científicos y demostrar que se puede hacer por $ 10 por tonelada. Si es así, cree que los mercados, las políticas y el público apoyarán cada vez más el concepto, particularmente cuando aumentan los riesgos de un calentamiento global descontrolado.

«El mundo se está moviendo a un lugar donde la gente está empezando a creer más en el cambio climático y más de lo que necesitamos hacer algo al respecto», dice. «En cinco o diez años, creo que viviremos en un mundo donde hay un gran apoyo para la captura de carbono».

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