À medida que as concentrações globais de dióxido de carbono (CO]2] continuam a aumentar, os decisores políticos e os investigadores procuram urgentemente estratégias de remoção permanente de carbono escaláveis para além das abordagens tradicionais de terra. O oceano, que já absorve cerca de um quarto de CO antropogénico2[, apresenta um imenso reservatório natural para armazenamento de carbono. A captura e armazenamento de carbono à base de oceano (CCS) engloba um conjunto de tecnologias e processos naturais concebidos para acelerar esta absorção e bloquear o carbono durante séculos a milénios. Este artigo explora as fundações científicas, as vias tecnológicas, as trocas ambientais e as perspectivas futuras de implantação de sumidouros de carbono marinho em escala.

A mecânica da captura e armazenamento de carbono baseada no oceano

O CCS baseado no oceano difere fundamentalmente do armazenamento geológico terrestre tanto no meio como nos mecanismos envolvidos. Enquanto o CCS baseado no solo normalmente injeta CO[2[] em aquíferos salinos profundos ou reservatórios de óleo esgotados, abordagens oceânicas alavancam a vasta capacidade física e biogeoquímica da água do mar e sedimentos do fundo do mar.As principais estratégias se enquadram em três categorias: injeção direta, aprimoramento da mineralização e amplificação biológica da bomba.

CO2 Injecção

A injeção de profundidade envolve a captura de CO2 a partir de fontes pontuais – tais como usinas de energia ou fábricas de cimento –, comprimindo-a em um líquido ou fluido supercrítico, e transportando-a em seguida através de um gasoduto ou navio para um local designado offshore. O CO2[ é liberado em profundidades superiores a 1.000 metros, onde a pressão hidrostática e baixas temperaturas fazem com que permaneça em estado denso, líquido ou forma um hidrato que lentamente se dissolve na água circundante. As gotas ou partículas hidradas 2[] descem e, eventualmente, ficam presas geologicamente em bacias oceânicas profundas ou sedimentos submarinos. Experimentos de campo precoces, como o CO22]][FT:]2]]] Sequeração de longo prazo, quando a longo prazo da costa controlada da água.

Melhoria da alcalinidade do oceano (EAO)

A melhoria da alcalinidade do oceano imita os processos de intemperismo natural das rochas, mas acelera-os. Os minerais finamente moídos – tipicamente olivina, basalto ou calcário – são dispersos em áreas costeiras, águas de prateleira ou diretamente no oceano. Estes minerais dissolvem-se ao longo do tempo, libertando íons bicarbonatos que reagem com CO dissolvido[]2[2[[]2[. O efeito líquido desloca a química do carbonato do oceano para uma maior alcalinidade, aumentando assim a quantidade total de carbono inorgânico que a água pode manter como bicarbonato dissolvido em vez de como CO2. Esta abordagem não só sequestra o carbono, mas também contraria a a a a a a acidificação do oceano, um co-benefício crítico. Estudos piloto, incluindo os da iniciativa Ocean Alk-Removimento e do Projeto Vesta, demonstraram de energia de alta intensidade e granulizada.

Inchaço artificial e descamação

Sistemas artificiais de crescimento trazem águas profundas ricas em nutrientes para a superfície iluminada pelo sol, estimulando o fitoplâncton floresce que o carbono fotosintético é corrigido por CO2[. Alguns destes sumidouros orgânicos de carbono para o oceano profundo quando o plâncton morre, exportando efetivamente carbono da superfície. Por outro lado, sistemas de baixa densidade empurram águas superficiais – já equilibrados com CO atmosférico2– até a profundidade, onde o carbono pode ser armazenado por séculos devido a taxas de mistura lentas. Estas técnicas são frequentemente agrupadas sob “bomba de carbono biológica” de melhoria. Ensaios iniciais, como o experimento alemão LOHAFEX em 2009, demonstraram que a fertilização de ferro (uma forma de aumento) poderia criar uma exportação de carbono mensurável, mas a eficiência e permanência variaram amplamente. A maioria dos especialistas agora concordam que a engenharia de upwelling/downwelling requer rigorosas salvaguardas ambientais para evitar a interrupção não-intendida de teias de alimentos marinhos, zonas de oxigênio, zonas de flora ou de flora.

Fertilização do oceano: abordagens de macro e micronutrientes

A fertilização oceânica adiciona nutrientes limitantes, mais comumente ferro, mas também fósforo ou nitrogênio, às águas superficiais despojadas de nutrientes para aumentar a produtividade primária.A via mais bem estudada é a adubação ferro em regiões de alto nutriente, baixa clorofila (HNLC) do Oceano Antártico, o Pacífico equatorial e o Pacífico subárctico.Experimentos em pequena escala como SOIREE e EisenEx confirmaram que as adições de ferro rapidamente desencadeiam flores de diatomáceas que podem sequestrar carbono em profundidade.No entanto, a eficiência da transferência de carbono para o oceano profundo é muitas vezes baixa – tipicamente menos de 10% dos sumidouros de carbono fixos abaixo da termoclina sazonal – e os impactos ecológicos nas comunidades nativas de plâncton permanecem pouco compreendidos.Em 2013, as Partes do Protocolo de Londres efetivamente proibiram a fertilização oceânica comercial, exceto para pesquisas científicas legítimas. Desde então, pesquisas mudaram para abordagens mais direcionadas e controláveis, tais como a combinação de adubação ferro com downwelling artificial para melhorar as razões de exportação de carbono.

Captura direta do oceano

A captura direta do oceano (DOC) é uma abordagem tecnológica que extrai CO2] diretamente da água do mar, em vez de ser proveniente da atmosfera. O processo utiliza células eletroquímicas ou métodos de transferência de pH para deslocar o equilíbrio de carbonatos, fazendo com que o CO2[] seja libertado como gás que pode ser recolhido e armazenado. O CO[2-depletado é então devolvido ao oceano, onde ele reabsorve o CO2[[[Reequilibrar o CO, permitindo efetivamente a captura de múltiplas passagens. Empresas como Ebb Carbon e Captura estão pilotando sistemas DOC que alavancam a dessalinização ou a infraestrutura industrial existente. Enquanto a intensidade energética do DOC é semelhante à captura direta do ar (DAC) – cerca de 1 a 2 MWh por dia de CO[F8] reduzem os tempos de carbono mais de densidade de carbono

Vantagens da CCS baseada no oceano sobre alternativas terrestres

Os proponentes argumentam que as abordagens baseadas no oceano oferecem vários benefícios únicos que complementam o armazenamento puramente terrestre:

  • Capacidade de armazenamento imensa: O volume do oceano é enorme; o oceano profundo abaixo de 1.000 m já detém cerca de 38.000 gigatons de carbono, e aumentando a alcalinidade ou injetando CO[2 em bacias profundas, teoricamente poderíamos isolar centenas a milhares de gigatons adicionais – excedendo em muito o potencial de armazenamento de todos os conhecidos aquíferos salinos profundos em terra.
  • Durabilidade do armazenamento: CO2 dissolvido em águas profundas do oceano ou convertido em bicarbonato permanece isolado durante séculos a milénios devido à lenta circulação do mar profundo. Nos reservatórios submarinos, a armadilhagem geológica pode bloquear o carbono para escalas geológicas.
  • Conflito de utilização de terras mais baixo: A armazenagem baseada no oceano evita a concorrência por terras agrícolas, residenciais ou de conservação escassas, que é uma questão crescente para instalações terrestres de CCS e DAC.
  • Potencial para reverter a acidificação dos oceanos: Tecnologias como o aumento da alcalinidade dos oceanos neutralizam ativamente a diminuição do pH causada pela absorção de CO2, protegendo organismos formadores de conchas e recifes de coral.Este co-benefício não está disponível com qualquer abordagem terrestre.
  • Distribuído: Os países costeiros com grandes zonas económicas exclusivas podem implantar projectos oceânicos sem recorrer a redes de gasodutos transfronteiriças, reduzindo a complexidade das infra-estruturas e os riscos geopolíticos.

Desafios ambientais e técnicos

Apesar da sua promessa, a CCS baseada no oceano enfrenta obstáculos significativos que devem ser resolvidos antes que a implantação em larga escala possa ser considerada segura e eficaz.

Impactos ecológicos

A injeção de CO2 em águas profundas aumenta os níveis de pH local, criando plumas ácidas que podem prejudicar organismos bentônicos e de água média, incluindo medusas, zooplâncton e corais de profundidade. Mesmo pequenas diminuições no pH podem prejudicar o desenvolvimento larval e funções metabólicas. Da mesma forma, o realce da alcalinidade do oceano envolve espalhar poeira mineral que pode sufocar habitats do fundo do mar ou liberar metais pesados (por exemplo, níquel, cromo) ligados em olivina ou basalto. O aumento artificial pode envolver águas profundas anóxicas ricas em sulfeto de hidrogênio ou amônio, causando toxicidade em águas superficiais, se não cuidadosamente geridas. As avaliações de impacto ecológico para cada método permanecem incompletas, e os reguladores têm solicitado um monitoramento ambiental abrangente antes de permitir operações em escala comercial.

Fuga e Permanência

CO2] injetado na coluna de água permanece móvel; ao contrário do armazenamento geológico onde o caprock proporciona uma barreira física, o CO2] pode ser transportado por correntes e, eventualmente, reemergir na superfície através de regiões de crescimento. O tempo de residência do CO[2[] depende da profundidade da injeção – a água mais profunda tem taxas de mistura mais lentas – mas mesmo a 3.000 m, alguma fração chegará à superfície em algumas centenas de anos. Este risco de fuga prejudica a classificação “permanente” exigida pelos quadros de contabilidade de carbono, como a iniciativa Science Based Targets ou o Sistema de Redução de Carbono para Aviação Internacional (CORSIA). Para a injeção de sub-fundo, semelhante ao CCS geológico, seleção cuidadosa do local, integridade de caprock e monitoramento são necessários para evitar a visualização através de fraturas ou poços abandonados.

Problemas técnicos e logísticos

O transporte de CO2] para locais de injeção offshore implica a construção de extensas redes de gasodutos ou a implantação de CO[2. A energia necessária para a compressão, bombeamento e operação de plataformas offshore acrescenta aos níveis globais de carbono do processo, que devem ser líquidos negativos para benefício climático. O aumento da alcalinidade requer mineração e moagem de bilhões de toneladas de rocha a cada ano para atingir um impacto significativo sobre o CO global2[]2[[[]– os custos de mineração atuais de anãs em escala necessários. O aumento da alcalinidade oceânica é estimado em 20 a 100 dólares por tonelada de CO2]][na melhor das hipóteses, enquanto os custos de injeção diretas variam de 30 a 100 dólares por tonelada, dependendo da fonte e distância de transporte. Estes valores são competitivos com o DAC, mas ainda

Quadros de Regulação e Governação

O Protocolo de Londres e a sua alteração de 2009 (ainda não em vigor) visam regular as actividades de fertilização oceânica e outras actividades de geoengenharia marinha. A Convenção das Nações Unidas sobre o Direito do Mar (UNCLOS) estabelece a jurisdição do Estado costeiro sobre os recursos do fundo do mar e do fundo do mar, que inclui reservatórios de fundo. Além disso, o Painel Intergovernamental sobre as Alterações Climáticas (IPCC) publicou relatórios especiais que definem as melhores orientações práticas para o controlo, a comunicação e a verificação (]MRV]][[FLT]]]]de remoção de carbono à base de oceanos. Um desafio fundamental é a falta de uma metodologia de contabilidade unificada do carbono para o armazenamento oceânico – ao contrário do armazenamento geológico terrestre, que beneficia de décadas de experiência na indústria do petróleo e do gás, os sistemas marinhos são mais complexos para monitorizar e verificar. Vários projectos-piloto, incluindo o norueguês ]Nothern Lights Lightspropting of tooffs[F:4]

Investigação e projectos-piloto actuais

Várias iniciativas principais estão avançando a CCS baseada no oceano da teoria à prática:

  • Projeto Vesta (Caraíbas, Atlântico) – Foca-se no clima olivina em praias tropicais para melhorar a alcalinidade costeira e proteger os recifes de coral da acidificação.Os primeiros resultados sugerem taxas de sequestro de carbono de até 30 toneladas de CO2[ por hectare por ano.
  • A captura direta do oceano de Ebb Carbon (EUA) – Utiliza um sistema eletroquímico à base de água do mar que captura 200 toneladas de CO[2 por ano de uma planta piloto e devolve alcalinidade ao oceano.
  • Ocean NETs (União Europeia) – Um projecto Horizonte 2020 que investiga várias tecnologias de emissão negativa baseadas no oceano, incluindo fertilização por ferro, reavivamento artificial e melhoria da alcalinidade oceânica, com avaliação integrada do ciclo de vida e análise da governação.
  • CO2-DISSOLVE (Japão) – Uma experiência de campo de dez anos perto da Cordilheira Okinawa que injectou 5.000 toneladas de CO líquido2[] num reservatório sub-seafloor profundo e tem estado a monitorizar a migração de plumes, as alterações químicas e os efeitos biológicos.
  • Programa Ocean Carbon & Biogeochemical (OBC) (EUA) – Um organismo científico de coordenação que publica orientações de boas práticas para medir a captação de carbono e exportar em experiências de remoção de dióxido de carbono marinho (mCDR).

Futuro Outlook e Roteiro

O relatório do Grupo de Trabalho III do IPCC de 2022 concluiu que a maioria das vias modeladas que limitam o aquecimento a 1,5 °C dependem de alguma forma de remoção de dióxido de carbono, incluindo opções baseadas no oceano. No entanto, o mesmo relatório salientou que “os potenciais e riscos da RDC baseada no oceano permanecem pouco limitados”. Para colmatar esta lacuna, é necessária uma abordagem gradual:

  1. Escala de P&D: Aumentar o financiamento para projetos-piloto de atuais cerca de US$100 milhões por ano para vários bilhões de dólares por ano, com foco em avaliação de impacto ambiental, otimização de engenharia e tecnologias MRV.
  2. Redes de testes de campo: Criar uma rede global de locais de teste pré-comerciais em diferentes bacias oceânicas (costal, oceano aberto e mar profundo) para avaliar a viabilidade específica do local.
  3. Claridade regulamentar: Desenvolver protocolos de contabilidade de carbono padronizados ao abrigo do mecanismo do artigo 6.o, n.o 6, do Acordo de Paris, para permitir que os créditos de carbono baseados no oceano sejam negociados em mercados voluntários e de conformidade.
  4. Envolvimento público: Enfrentar as comunidades costeiras, grupos indígenas e ONGs ambientais precocemente para criar confiança e resolver preocupações sobre possíveis rupturas ecológicas.
  5. Integração com outros CDR: Combine CCS à base de oceano com arborização terrestre, bioenergia com captura e armazenamento de carbono (BECCS) e captura direta de ar para criar uma carteira diversificada que gere riscos e custos.

Conclusão

A captura e armazenamento de carbono à base de oceanos oferece uma estratégia cientificamente credível e de alta capacidade para remover CO]2[] da atmosfera e combater a acidificação oceânica. No entanto, a tecnologia não é uma bala de prata. Injeção de profundidade, reforço da alcalinidade e intervenções biológicas de bombas todas carregam incertezas ecológicas que exigem uma investigação rigorosa, transparente e gestão adaptativa. A próxima década será crítica: sem um esforço maciço e organizado para testar e escalar CCS baseada no oceano, o mundo corre o risco de se fechar num futuro em que a sobreposição de emissões é irreversível. Com uma governação adequada, colaboração internacional e investimento sustentado, os oceanos poderiam tornar-se uma frente indispensável na luta contra as alterações climáticas – não apenas uma vítima passiva do aumento do CO2, mas um parceiro activo na restauração do equilíbrio planetário.

Leitura adicional: Relatório Especial IPCC sobre o oceano e a criosfera num clima em mudança □ Programa de Acidificação do Oceano NOAA □ Woods Hole Oceanographic Institution – Ocean Carbon Removal]