Esta abordagem inovadora aborda a crescente necessidade de tecnologias de remoção de CO 2 em meio ao aumento das emissões de gases de efeito estufa. Os pesquisadores destacaram que modificar materiais de construção convencionais poderia sequestrar aproximadamente 16,6 bilhões de toneladas de CO 2 anualmente, apoiando os esforços globais para atingir emissões líquidas zero de gases de efeito estufa. Segundo um artigo recentemente na Scienc.e
Avanço na tecnologia de armazenamento de carbono
A necessidade urgente de abordar as mudanças climáticas levou ao desenvolvimento de tecnologias inovadoras para reduzir as emissões de gases de efeito estufa. Entre elas, as tecnologias de remoção de dióxido de carbono (CDR) surgiram como uma solução-chave, visando reduzir as emissões e remover CO 2 da atmosfera. Os métodos tradicionais de captura e armazenamento de carbono (CCS) visam principalmente as emissões de fontes pontuais, mas muitas vezes falham em abordar os níveis de CO 2 atmosférico.
Avanços recentes na ciência dos materiais introduziram técnicas para incorporar carbono em materiais de construção, transformando o ambiente construído em um sumidouro de carbono. A massa total de materiais de infraestrutura produzidos entre 1900 e 2015 é aproximadamente comparável ao peso combinado de alimentos globais, ração animal e recursos energéticos, destacando seu potencial para armazenamento de carbono. Ao modificar esses materiais, os pesquisadores visam desenvolver produtos capazes de armazenar carbono por longos períodos, apoiando metas de emissão líquida zero.
Este artigo explorou o potencial de armazenar CO 2 em materiais de construção comuns, incluindo concreto, tijolo, asfalto, plástico e madeira. Eles estimaram que a substituição de materiais tradicionais por alternativas de armazenamento de CO 2 poderia armazenar até 16,6 bilhões de toneladas de CO 2 anualmente, aproximadamente metade das emissões antropogênicas de CO 2 registradas em 2021.
Para conseguir isso, os pesquisadores se concentraram em substituir materiais de construção convencionais por opções disponíveis que armazenam carbono biogênico ou permitem a mineralização de CO 2 .
O estudo enfatizou a importância da durabilidade do material e da escala de consumo, em vez da densidade de carbono por unidade de massa, como fatores-chave que influenciam a capacidade geral de armazenamento.
O potencial de armazenamento de carbono foi calculado usando dados de 2016, o ano mais recente com estatísticas abrangentes de consumo de material. A avaliação assumiu que todo o carbono armazenado se originou de fontes atmosféricas e enfatizou a importância de soluções de armazenamento permanente. Os materiais alternativos foram avaliados com base em sua densidade de carbono e escala de produção, fornecendo uma visão comparativa de suas capacidades de armazenamento de CO 2 .
Principais conclusões: implicações para a mitigação climática
O estudo demonstrou que os materiais de construção possuem um potencial significativo de armazenamento de carbono, com agregados de concreto contribuindo com a maior parcela. O pavimento de concreto e asfalto pode armazenar aproximadamente 11,5 ± 1 bilhão de toneladas de CO 2 anualmente. Embora os plásticos de base biológica exibam o maior potencial de armazenamento de carbono por quilograma, sua contribuição é limitada devido aos seus menores volumes de produção.
Cimento alternativo, como os tipos à base de óxido de magnésio, poderia absorver até 0,9 kg de CO 2 por quilo de ligante, potencialmente armazenando até 2,6 bilhões de toneladas de CO 2 . A incorporação de fibras de biomassa em tijolos poderia armazenar cerca de 0,8 bilhão de toneladas de CO 2 , enquanto os processos de carbonatação mineral poderiam aumentar ainda mais o potencial de armazenamento de tijolos.
Os autores sugeriram que otimizar materiais de construção para armazenamento de carbono poderia permitir o armazenamento cumulativo de mais de 1.200 bilhões de toneladas de CO 2 até 2100, superando as metas climáticas internacionais. Além disso, análises de sensibilidade demonstraram que o volume de consumo de material é o principal impulsionador da capacidade de armazenamento de carbono. Adotar materiais de armazenamento de carbono poderia fornecer benefícios climáticos significativos e vantagens econômicas ao reduzir a dependência de métodos dispendiosos de armazenamento de carbono geológico ou terrestre.
Aplicações práticas: Transformando práticas de construção
Esta pesquisa tem implicações importantes para estratégias de gerenciamento de carbono na construção. Integrar materiais de armazenamento de carbono pode ajudar construtores e formuladores de políticas a reduzir a pegada de carbono de projetos de construção. Esta abordagem aborda as emissões de materiais tradicionais e fornece uma maneira sustentável de armazenar carbono. Ao incorporar esses materiais em projetos de construção, as partes interessadas podem contribuir ativamente para a mitigação das mudanças climáticas, ao mesmo tempo em que atendem à crescente demanda por construção sustentável.
O estudo destaca a necessidade de políticas que incentivem a adoção de materiais de armazenamento de carbono, especialmente em regiões de rápida urbanização. Esses materiais podem ser competitivos em termos de custo com opções tradicionais, como resíduos industriais e resíduos agrícolas. Os autores sugerem que a implementação de tecnologias de armazenamento de carbono até 2025, 2050 ou 2075 poderia permitir um armazenamento cumulativo significativo de CO 2 , excedendo as metas do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC) para limitar o aumento da temperatura global.
Potencial concreto
Trabalhando com Sabbie Miller, professora associada de engenharia civil e ambiental na UC Davis, e Steve Davis na Universidade Stanford, Van Roijen calculou o potencial de armazenamento de carbono em uma ampla gama de materiais de construção comuns , incluindo concreto (cimento e agregados), asfalto, plásticos, madeira e tijolos.
Mais de 30 bilhões de toneladas de versões convencionais desses materiais são produzidas no mundo todo a cada ano.
As abordagens de armazenamento de carbono estudadas incluem a adição de biochar (feito pelo aquecimento de biomassa residual ) ao concreto; o uso de rochas artificiais que podem ser carregadas com carbono como agregados para pavimentação de concreto e asfalto; plásticos e ligantes asfálticos baseados em biomassa em vez de fontes de petróleo fóssil; e a inclusão de fibra de biomassa em tijolos.
Essas tecnologias estão em diferentes estágios de prontidão, com algumas ainda sendo investigadas em laboratório ou em escala piloto e outras já disponíveis para adoção.
Pesquisadores descobriram que, embora plásticos de base biológica possam absorver a maior quantidade de carbono por peso, de longe o maior potencial para armazenamento de carbono está no uso de agregados carbonatados para fazer concreto. Isso porque o concreto é de longe o material de construção mais popular do mundo: mais de 20 bilhões de toneladas são produzidas a cada ano.
“Se for viável, um pouco de armazenamento em concreto pode fazer muita diferença”, disse Miller. A equipe calculou que se 10% da produção mundial de agregados de concreto fosse carbonatável, ela poderia absorver uma gigatonelada de CO 2.
As matérias-primas para esses novos processos de fabricação de materiais de construção são, em sua maioria, materiais residuais de baixo valor, como biomassa, disse Van Roijen. A implementação desses novos processos aumentaria seu valor, criando desenvolvimento econômico e promovendo uma economia circular, disse ela.
Algum desenvolvimento de tecnologia é necessário, particularmente em casos onde o desempenho do material e o potencial de armazenamento líquido de métodos de fabricação individuais devem ser validados. No entanto, muitas dessas tecnologias estão apenas esperando para serem adotadas, disse Miller.
Van Roijen é agora pesquisador no Laboratório Nacional de Energia Renovável do Departamento de Energia dos EUA.
Conclusão: Rumo à Neutralidade de Carbono
Materiais de construção têm potencial significativo para lidar com as mudanças climáticas. Ao alavancar suas capacidades de armazenamento de carbono, a indústria da construção pode contribuir significativamente para os esforços de remoção de CO 2.
À medida que a demanda por construção sustentável cresce, integrar materiais de armazenamento de carbono será crucial para reduzir as emissões de gases de efeito estufa. Essas descobertas pavimentam o caminho para um ambiente construído mais sustentável.
O trabalho futuro deve se concentrar na otimização dos processos de produção desses materiais, garantindo sua durabilidade a longo prazo e explorando aplicações adicionais de construção. A colaboração entre cientistas, partes interessadas da indústria e formuladores de políticas será essencial para utilizar totalmente o potencial desses materiais no combate à crise climática.
