Si CO ₂ las emisiones no caen lo suficientemente rápido, luego CO ₂ tendrá que ser eliminado de la atmósfera para limitar el calentamiento global. No solo la plantación de nuevos bosques y biomasa podría contribuir a esto, pero también nuevas tecnologías para la fotosíntesis artificial. Los físicos han estimado cuánta superficie requerirían tales soluciones. Aunque la fotosíntesis artificial podría unir CO ₂ más eficiente que el modelo natural, Se necesitan grandes inversiones en investigación para mejorar la tecnología.

Después de varios años durante los cuales las emisiones globales se estancaron, volvieron a subir algo en 2017 y 2018. Alemania también ha incumplido claramente sus objetivos climáticos. Para mantener el calentamiento global por debajo de 2 grados Celsius, sólo 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 deberán reducirse a cero. Sin embargo, actualmente 42 gigatoneladas de CO ₂ se agregan cada año.

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 podrá alcanzar el objetivo climático:y esto mediante medidas inmediatas y drásticas en todos los sectores (transporte, agricultura, construcción, energía, etc.).

En los escenarios menos optimistas, la comunidad mundial 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 balance de carbono. Un ejemplo de emisiones negativas es la forestación a gran escala:los bosques absorben CO ₂ en madera siempre que no se utilice posteriormente 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. La Dra. Kira Rehfeld es física ambiental en la Universidad de Heidelberg y estudia la variabilidad climática y ambiental.

Fotosíntesis natural:una superficie del tamaño de Europa tendría que estar cubierta de bosques

En un escenario mediano, al menos 10 gigatoneladas de CO ₂ por año tendría que ser eliminado de la atmósfera a partir de 2050 para equilibrar el presupuesto de carbono climático. Forestación y cultivo de biomasa para la reducción de CO ₂ competir por las mismas áreas que se necesitan para la agricultura, sin embargo. Solo con más biomasa, por tanto, es difícil alcanzar esta escala, porque la fotosíntesis natural no es un proceso particularmente eficaz. Las hojas pueden utilizar un máximo del dos por ciento de la luz para convertir CO ₂ y agua en nuevos compuestos químicos. Los dos físicos argumentan que para unir 10 gigatoneladas de CO ₂ por año en el bosque, unos 10 millones de kilómetros cuadrados de las áreas fértiles de la Tierra tendrían que plantarse con nuevos bosques. Esto corresponde a la zona de Europa continental ... ¡hasta los Urales !.

Con fotosíntesis artificial, un área del tamaño del Estado de Brandeburgo podría ser suficiente

Los sistemas de materiales que se están investigando actualmente para la fotosíntesis artificial podrían unir CO ₂ con una eficiencia considerablemente mayor. Ya hoy a escala de laboratorio, Los sistemas fotoelectroquímicos hechos de materiales semiconductores y óxidos pueden utilizar aproximadamente el 19% 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 luz solar, sino sobre la unión de 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.

El prerrequisito, sin embargo, es que será posible para 2050 desarrollar a gran escala, módulos duraderos que utilizan energía solar para convertir el CO atmosférico ₂ en otros compuestos. Se puede calcular el área requerida para esta solución. Suponiendo una eficiencia de 19% y 50% de pérdidas del sistema, alrededor de 30, 000 kilómetros cuadrados de módulos pueden 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, en desiertos, por ejemplo. A diferencia de las plantas, apenas necesitan agua para funcionar, y su eficiencia no se ve afectada cuando se exponen a una intensa radiación solar, "explica May. El CO extraído ₂ podría convertirse en ácido fórmico, alcohol u oxalato y combinado con otros compuestos (como 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 milagros

Incluso si May y Rehfeld están convencidos de que tales soluciones deben considerarse más de cerca, advierten contra la confianza en los milagros técnicos. Esto se debe a que tales sistemas todavía funcionan solo a la escala más pequeña, son caros, y no estable a largo plazo. Cambiar esto requiere grandes inversiones en investigación y desarrollo.

"Podría ser posible desarrollar estos 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, se traduce en costos de 650 mil millones de euros cada año. Es más, 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 económico. "dice May.