La mayoría de las estrategias para combatir el cambio climático se concentran en reducir las emisiones de gases de efecto invernadero sustituyendo los combustibles fósiles por fuentes de energía sin carbono. pero un grupo de trabajo encargado en junio de 2016 por el exsecretario de Energía de EE. UU. Ernest Moniz propuso un marco en diciembre de 2016 para evaluar la investigación y el desarrollo en dos estrategias adicionales:reciclar dióxido de carbono y eliminar grandes cantidades de dióxido de carbono de la atmósfera. Estas estrategias se desarrollaron bajo un marco único con el objetivo de producir una reducción general de las emisiones para la Tierra de al menos mil millones de toneladas de dióxido de carbono por año.

Los miembros del grupo de trabajo dijeron que estos enfoques complementarían los enfoques libres de carbono basados ​​en la electrificación, incluida la energía eólica y solar, fomentando estrategias bajas en carbono que retienen combustibles líquidos y gaseosos para usos distributivos de la energía en el transporte, edificios e industria. Estas estrategias también podrían permitir la eliminación total neta de carbono de la atmósfera, si en algún momento futuro el mundo desea reducir la concentración global de dióxido de carbono. El grupo de trabajo consideró solo las tecnologías que tienen el potencial de lograr reducciones en la escala de mil millones de toneladas métricas de CO2 por año, que representa alrededor del 2.5 por ciento de las emisiones globales anuales (alrededor de 40 mil millones de toneladas métricas en la actualidad).

Arun Majumdar, un profesor de la Universidad de Stanford que presidió el Grupo de Trabajo de la Junta Asesora de la Secretaría de Energía, dijo que las vías de investigación a una escala tan grande podrían incluir la utilización de cultivos agrícolas para almacenar más carbono en el suelo, reutilizar el dióxido de carbono para formar plásticos y combustibles, y almacenar dióxido de carbono en depósitos subterráneos masivos mientras se producen algunos combustibles.

"Estamos entusiasmados de haber podido dar los primeros pasos hacia una estrategia coherente de oportunidades de investigación, ", Dijo Majumdar." La gama de opciones que están maduras para la investigación es realmente impresionante ".

El grupo de trabajo, compuesto por participantes de ocho universidades, centrado en sistemas completos. En un ejemplo, las plantas se modifican para aumentar su eficiencia en la captura de dióxido de carbono de la atmósfera durante la fotosíntesis y para desarrollar raíces más profundas para almacenar el carbono en el suelo.

Al final del proceso, la atmósfera ha sido eliminada del dióxido de carbono, y el carbono se ha transferido de la atmósfera al suelo.

Sally Benson, un profesor de Stanford y un miembro del grupo de trabajo, dijo que aún se necesita una gran cantidad de investigación sobre este proceso y otros incluidos en el informe. "Cada una de las estrategias que revisamos tiene su propia frontera de investigación, " ella dijo.

Debido a que estas estrategias se basan en soluciones a nivel industrial, como eliminar el dióxido de carbono en la chimenea o cambiar los métodos agrícolas para retener el carbono en el suelo, requieren el desarrollo de nuevas tecnologías y nuevos procesos industriales.

"La necesidad es urgente, y debemos desarrollar y utilizar múltiples estrategias para combatir el cambio climático, "dijo Emily A. Carter, miembro del grupo de trabajo, decano de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas y director fundador del Centro Andlinger de Energía y Medio Ambiente de la Universidad de Princeton. "Pero seguir estas vías de investigación no solo beneficiará al cambio climático. Como hemos visto durante más de un siglo, La inversión en investigación científica y en ingeniería se amortiza en nuevas tecnologías. nuevas industrias, trabajos, y beneficios sociales mucho más allá del gasto inicial y de formas que no podemos predecir ".

Las recomendaciones del grupo de trabajo se entregaron en un informe al secretario de Energía, Ernest J. Moniz, el 13 de diciembre. 2016. John Deutch, profesor emérito y ex rector del Instituto de Tecnología de Massachusetts y presidente de la Junta Asesora de la Secretaría de Energía, dijo en una carta a Moniz que el informe "ha pintado una agenda científicamente interesante para la descarbonización que debería ser de interés para la comunidad científica en general".

El grupo de trabajo, compuesto por expertos de Duke, Harvard, Georgia Tech, MIT, Princeton, Stanford, Universidad de Illinois y Universidad de Washington, así como un exfuncionario de ExxonMobil - advirtió que el desarrollo de sistemas para reducir las emisiones de CO2 a tal escala sería difícil y complejo. Los miembros también dijeron que algunas de las técnicas podrían tener resultados inesperados e instaron al gobierno a invertir en investigación para evaluar los impactos de las tecnologías. tanto intencionados como no intencionados, más allá de su capacidad para reducir el CO2 atmosférico.

La adopción de medidas para reducir el CO2 atmosférico requeriría una amplia cooperación entre investigadores académicos, líderes gubernamentales y políticos, e industria, concluyó el informe. Un apéndice del informe analiza el flujo de tecnología de los laboratorios a la sociedad y encontró que todos estos grupos juegan un papel crítico en el desarrollo de nuevas tecnologías.

El grupo de trabajo hizo cinco recomendaciones sobre investigación y desarrollo:

• Mejorar y expandir el modelado de sistemas. Los miembros descubrieron que, debido a la complejidad de la reducción de CO2 a gran escala, se necesitan modelos mejorados basados ​​en un enfoque de sistemas para evaluar los impactos en la atmósfera, sistemas ecológicos, y la economía.
• Aproveche el ciclo biológico natural en el que las plantas absorben y almacenan el CO2 atmosférico. Es necesario evaluar cómo optimizar los cultivos para absorber mayores cantidades de dióxido de carbono y almacenar más carbono en el suelo durante largos períodos de tiempo. sin un aumento importante de los recursos necesarios como agua y fertilizantes; cómo promover técnicas agrícolas que prolonguen el tiempo que el carbono permanece en el suelo; y cómo utilizar varios recursos biológicos, como las algas gigantes, como stock de biocombustibles.
• Explore la transformación sintética del CO2 en combustibles y productos útiles. El dióxido de carbono se puede convertir en valiosos productos químicos y combustibles, pero requiere energía para hacerlo. Una parte fundamental de este sistema sería la energía libre de carbono de bajo costo para impulsar esta conversión. El grupo de trabajo recomendó que la comunidad científica prosiga la investigación para explorar mejores materiales y sistemas que permitan reacciones que harían más barata y eficiente la conversión de CO2.
• Evaluar el almacenamiento de CO2 en formaciones geológicas. El trabajo anterior sobre recuperación mejorada de petróleo (EOR) se centró en minimizar el almacenamiento de CO2 para extraer hidrocarburos. El grupo de trabajo recomendó desarrollar EOR avanzado en el que se optimizaría conjuntamente el almacenamiento de CO2 y la extracción de hidrocarburos de tal manera que se almacenaría sustancialmente más carbono del que se extrae en los combustibles fósiles.
• Estudiar métodos mejorados para separar y capturar dióxido de carbono de una mezcla de gases. un proceso que actualmente es demasiado caro y consume mucha energía. Se necesitan tanto el descubrimiento de sustancias mejoradas para absorber dióxido de carbono como el desarrollo de procesos capaces de separar y almacenar dióxido de carbono a gran escala. Los sorbentes mejorados reducirían el costo de "captura directa de aire, "que implica absorber dióxido de carbono directamente del aire y concentrarlo para su uso o almacenamiento.

"Nuestro informe debería ayudar a las personas a apreciar el inmenso esfuerzo que se requerirá para reconfigurar nuestro sistema energético para hacerlo sostenible frente al cambio climático". estabilidad geopolítica, y uso responsable de la tierra, "dijo Robert Socolow, profesor emérito de ingeniería mecánica y aeroespacial y codirector de la Iniciativa de Mitigación de Carbono en el Instituto Ambiental de Princeton. "Nuestro informe proporciona una estructura útil para abordar las ventajas y desventajas de varios enfoques menos familiares".