Muchos escenarios climáticos futuros sugieren que se necesitarán emisiones negativas para limitar el calentamiento global. Los investigadores ahora están investigando qué tan factible es esto.

En Islandia, una máquina ahora está succionando dióxido de carbono de la atmósfera día y noche. Su misión es mezclar el gas con agua y luego bombearlo bajo tierra donde se convertirá en piedra después de unos años.

Estas máquinas ahora son de interés ya que las emisiones globales de gases de efecto invernadero todavía son demasiado altas para poder confiar en reducirlas solo. Para evitar impactos ambientales graves, lo más probable es que también necesitemos emisiones negativas para eliminar algunos de estos gases de la atmósfera y almacenarlos en algún lugar de forma permanente.

"Los escenarios para la mitigación del cambio climático a menudo muestran que necesitaremos una cantidad significativa de emisiones negativas para fines de siglo para poder limitar el calentamiento a 1,5 grados C o 2 grados C", dijo la Dra. Kati Koponen, científica principal de el Centro de Investigación Técnica VTT de Finlandia en Espoo.

Se necesitarán nuevas soluciones y prácticas, tanto tecnológicas como no tecnológicas, en el impulso para producir emisiones negativas. Soluciones basadas en la naturaleza, como plantar más árboles o restaurar turberas, que capturan y almacenan CO₂ y se han conocido y utilizado durante mucho tiempo, se están investigando para un despliegue más amplio en la mitigación, incluido un monitoreo y una cuantificación más sólidos de su desempeño.

También existen varias tecnologías potenciales, pero la mayoría todavía está en pañales. La captura directa de aire, por ejemplo, que es la tecnología que se utiliza en Islandia, utiliza procesos químicos para extraer dióxido de carbono (CO₂ ) de la atmósfera antes de almacenarse bajo tierra.

Sin embargo, los beneficios y las compensaciones aún son confusos. "El desafío es comprender el potencial realista de estas tecnologías (y prácticas)", advirtió el Dr. Koponen. "No queremos generar emisiones negativas creando otros impactos no deseados en otro lugar".

Preparando el terreno para las tecnologías de emisiones negativas

La Dra. Koponen y sus colegas están evaluando el potencial real de diferentes soluciones de emisiones negativas en Europa y otros lugares, a través del proyecto NEGEM. Considerarán los aspectos económicos, ambientales y sociales relacionados, para comprender mejor qué marcos regulatorios se necesitarán para implementar estas soluciones.

Es posible que algunas soluciones simplemente no sean rentables, mientras que otras podrían afectar el medio ambiente al consumir demasiada agua, energía o tierra. También hay cuestiones sociales a considerar:por ejemplo, ¿aceptarán los residentes tener CO₂ almacenados en el suelo cerca de sus casas? "Esta combinación [de disciplinas] es lo especial de este proyecto", dijo el Dr. Koponen.

Hasta ahora, el equipo de NEGEM ha estado utilizando modelos para investigar cómo las diferentes soluciones de emisiones negativas afectan el medio ambiente y su costo durante todo su ciclo de vida. Han analizado una amplia gama de indicadores ambientales, como el agotamiento de los recursos naturales como el agua o las materias primas y el cambio de uso de la tierra, junto con los impactos del cambio climático que se evitarían.

En un trabajo reciente, investigaron estrategias basadas en tierra, a diferencia de las utilizadas en el océano o en contextos industriales. El equipo descubrió que, en los casos estudiados, plantar árboles era la forma más eficiente de eliminar el CO₂ de la atmósfera. Sin embargo, la disponibilidad de la tierra es un problema aquí:la tierra se necesita para diversos fines, como cultivar alimentos o producir madera para fabricar productos. Además, los bosques son vulnerables a perturbaciones como incendios y plagas, lo que afectaría la duración del CO₂ se puede almacenar allí. Se necesitarán nuevos tipos de políticas para abordar estos problemas, que es otro aspecto que el proyecto está investigando actualmente.

Los resultados de NEGEM deberían ayudar a informar las políticas de la UE para mantener el calentamiento global muy por debajo de los 2 grados C, como se describe en el Acuerdo de París de 2015. Según el Dr. Koponen, sus resultados deberían proporcionar una evaluación más realista del potencial de las diferentes tecnologías y prácticas de emisiones negativas, lo que debería ayudar a la UE a establecer objetivos alcanzables.

Soluciones basadas en la naturaleza

Las emisiones de gases de efecto invernadero y las estrategias terrestres para eliminarlas se han incluido en los inventarios nacionales durante 30 años. La mejora de tales sumideros también puede incluirse como una medida de mitigación en las Contribuciones determinadas a nivel nacional (NDC) en virtud del Acuerdo de París.

En este contexto, los investigadores del proyecto LANDMARC están tratando de captar el potencial real de las actividades que aumentarán la eliminación de gases de efecto invernadero o reducirán las emisiones de la tierra. Eise Spijker, investigador del centro de conocimiento sobre clima y sustentabilidad JIN en Groningen, Países Bajos, y sus colegas están explorando cómo estas soluciones, muchas de las cuales están basadas en la naturaleza, podrían aplicarse en entornos agrícolas o forestales.

“Lo complicado, especialmente con las opciones basadas en la naturaleza, es el desafío del almacenamiento permanente de carbono”, dijo Spijker. "Una vez que envías carbono a los ecosistemas, permanecen en el ciclo natural del carbono hasta cierto punto, pero realmente no sabes cuánto se almacena y por cuánto tiempo".

Observación desde arriba y desde abajo

Las técnicas de monitoreo pueden ayudar a evaluar cuánto CO₂ podría ser capturado de la atmósfera y almacenado en el suelo y las plantas. Por lo tanto, uno de los objetivos del proyecto es incorporar diferentes tipos de observaciones en los modelos, para representar de manera más realista el potencial de las soluciones de eliminación de emisiones.

"Usamos datos de una combinación de técnicas de observación de la Tierra, incluida la detección remota (como satélites) y también mediciones subterráneas (como muestreo de suelo) para medir la cantidad de carbono almacenado", dijo la coordinadora del proyecto, la Dra. Jenny Lieu, una profesor asistente en la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos.

LANDMARC está ejecutando 16 estudios de caso en todo el mundo, donde se monitorearán diferentes actividades como la agrosilvicultura en España y una producción de arroz más sostenible en Nepal, para ver qué tan bien secuestran carbono. El equipo planea experimentar con diferentes combinaciones de técnicas de monitoreo. Los datos satelitales se recopilarán y analizarán con algoritmos que hayan desarrollado, por ejemplo.

Una herramienta para medir el impacto climático neto sobre el terreno

Uno de los resultados del proyecto será una herramienta de mapa de carbono, posiblemente también disponible como una aplicación de teléfono, que puede cuantificar y monitorear el impacto de diferentes actividades de eliminación de carbono en la tierra sobre las emisiones de gases de efecto invernadero. Utilizará observaciones tanto desde arriba, usando satélites y drones, como en tierra, como muestreo de suelo.

"Nuestro objetivo es combinar varias herramientas especializadas de observación de la Tierra en una herramienta de monitoreo de bajo costo y fácil de usar que considere una amplia gama de usuarios finales", dijo el Dr. Lieu. Esto significa que los gobiernos o los administradores del uso de la tierra, por ejemplo, podrán ingresar datos específicos del sitio sobre el suelo y la vegetación en sus tierras y obtener una estimación confiable de su impacto climático neto.

CO₂ a gran escala eliminación

El potencial de las actividades de emisiones negativas para frenar el calentamiento global también depende de si estarán listas para su uso a escala industrial en las próximas décadas. Muchos escenarios climáticos se basan en esta premisa, pero existen preocupaciones sobre cuán factible será. Las soluciones tecnológicas aún se encuentran en sus primeras etapas en este momento, dijo el Dr. Bas van Ruijven, investigador y líder de grupo en el Instituto Internacional para el Análisis de Sistemas Aplicados (IIASA) en Laxenburg, Austria.

Por lo tanto, el Dr. van Ruijven y sus colegas están evaluando las preocupaciones de viabilidad para diferentes escenarios climáticos, como parte del proyecto ENGAGE. Por ejemplo, evaluarán cómo se espera que contribuyan las actividades de eliminación de gases de efecto invernadero. El equipo también desarrollará nuevos escenarios de mitigación climática. "Las tecnologías de emisión negativa juegan un papel importante en esa parte del proyecto", enfatizó el Dr. van Ruijven.

Hasta ahora, el equipo ha estado comparando dos escenarios de descarbonización diferentes. El primero tiene como objetivo limitar el calentamiento a menos de 2 grados centígrados para 2100. En este caso, el objetivo de temperatura puede superarse en la primera mitad del siglo, pero las emisiones negativas serían esenciales más adelante para que las temperaturas globales volvieran a bajar.

En el segundo escenario, el objetivo es simplemente no superar el calentamiento de 2 grados C, que está más en línea con el Acuerdo de París. Las actividades de eliminación de carbono desempeñarían un papel en la reducción de emisiones más rápidamente a corto plazo. A largo plazo, serían necesarios principalmente para contrarrestar las emisiones restantes de ciertos sectores, como la aviación o la industria, donde es difícil eliminar las emisiones por completo.

Cuanto antes mejor:postergar la acción tendrá repercusiones

En un trabajo reciente, el equipo utilizó modelos para investigar cómo cada uno de estos escenarios afectaría el uso de la tierra en el futuro para comprender mejor las consecuencias sociales y ambientales. Tuvieron en cuenta varios factores diferentes:proyecciones económicas y crecimiento de la población, junto con su impacto posterior en el uso de energía y las emisiones de gases de efecto invernadero.

El Dr. van Ruijven y sus colegas descubrieron que los escenarios de mitigación que se centraban en los escenarios de fin de siglo, en los que se permitía que las temperaturas superaran temporalmente el calentamiento de 2 °C, tenían consecuencias importantes para el uso de la tierra después de 2050. La escasez de alimentos y agua de riego sería probablemente, al igual que los precios más altos de los alimentos. "Es un gran llamado para más esfuerzos a corto plazo para reducir las emisiones más rápido", dijo el Dr. van Ruijven. "De lo contrario, se obliga a las generaciones futuras a utilizar tecnologías de emisión negativa a mayor escala".

También se necesitarán políticas adicionales durante la transición a cero emisiones netas para compensar su impacto social. Los subsidios alimentarios pueden ser necesarios para ayudar a las personas con ingresos más bajos, por ejemplo, si aumentan los precios de los alimentos.

"Nuestro trabajo muestra que implementar nuevas tecnologías para CO₂ Sin embargo, la remoción será indispensable para lograr los objetivos del Acuerdo de París tanto en enfoques a corto como a largo plazo, señaló el Dr. van Ruijven. "Con suerte, nuestra investigación inspirará a los gobiernos a estimular su desarrollo".