Aprendizados da primeira implantação do InPlanet

Autores: Matthew Clarkson, Christina Larkin, Junyao Kang

Agradecimentos

Agradecemos o apoio e as contribuições de muitas pessoas que tornaram essa implantação uma realidade, incluindo os parceiros de mineração e agricultura, Antonio Azevedo, Mariane Chiapini, Jessica Ferrarezi, Marcella Daubermann, Veronica Furey, Niklas Kluger, David Manning, Murilo Nascimento, Elisabete Pedrosa, Igor Nogueira, Bruno Ramos, Felipe Reis, Mayra Maniero Rodrigues, Leticia Schwerz, Karla Nascimento Sena, Philipp Swoboda, Jeandro Vitorio

Resenhado por: Zeke Hausfather, Frauke Kracke

Introdução

A medição, o relatório e a verificação (MRV) robustos e transparentes são fundamentais para estabelecer a credibilidade do nascente setor de Intemperismo de Rochas (EW). Para o EW, a tradução de princípios geoquímicos teóricos para uma implantação complexa no mundo real pode apresentar desafios, mas, mais importante, oportunidades de aprendizado e aprimoramento. Aqui, relatamos os aprendizados metodológicos de nossa primeira implantação de EW em grande escala. 

Em abril de 2025, a InPlanet alcançou outro marco: nossos primeiros créditos foram entregues à coalizão de compradores Frontier, decorrentes de um contrato de pré-compra concedido no outono de 2022. Isso fez parte de seu segundo conjunto de compras de remoção de carbono e foi a segunda compra intemperismo de rochas (EW) feita pelo grupo. A compra, do compromisso de mercado antecipado de mais de US$ 1 bilhão, financiou diretamente nossa primeira implantação, o Projeto Beija-flor. O Projeto Beija-flor está sediado no estado de São Paulo, Brasil, e foi projetado para remover CO₂ e, ao mesmo tempo, regenerar solos de pastagens tropicais degradadas. O projeto foi fundamental para refinar a estrutura de MRV que, por fim, levou à emissão dos primeiros créditos EW do mundo verificados por terceiros pela Isometric no final de 2024, que foram associados a uma implantação subsequente(Projeto Serra da Mantiqueira). Esta postagem do blog documenta os aprendizados e as soluções implementadas durante o Projeto Beija-flor. O artigo é destinado àqueles que possuem algum conhecimento técnico sobre a medição de EW, a fim de ajudar a informar outras pessoas que desejam implementar o EW, e se baseia em nosso artigo de revisão técnica publicado no ano passado¹.

Visão geral do projeto

O Projeto Beija-flor abrange aproximadamente 900 hectares em 13 fazendas, com pó de basalto aplicado a uma taxa de 10 toneladas por hectare (t/ha). A implantação teve como alvo o pasto, um bioma onde os pós de rocha podem potencialmente restaurar solos degradados por meio da adição de nutrientes e do ajuste do pH. Estima-se que o Brasil tenha 160 milhões de hectares (Mha) de pastagens²destacando o imenso potencial de expansão da EW nesse contexto. O tamanho das fazendas participantes variou de 10 a 400 ha, permitindo o envolvimento tanto de pequenos proprietários quanto de operações comerciais maiores.

A matéria-prima, um pó de basalto certificado como remineralizador agrícola no Brasil, foi obtida como subproduto de uma pedreira local. Os minerais reativos incluem andesina (42%), augita (25%), albita (10%) e ortoclásio (7%), contribuindo para um potencial bruto de CDR de 0,268 _tCO2/troca. O pó tem um D50 de 111 µm.

Minimizar as emissões relacionadas ao transporte³todos os locais de implantação estavam situados em um raio de 100 km da fonte. A aplicação superficial da matéria-prima usando espalhadores agrícolas convencionais ocorreu entre agosto de 2023 e novembro de 2024. Atrasos logísticos significativos em várias fazendas estenderam o intervalo de aplicação, exigindo uma entrega em fases de créditos para a Frontier.

Projeto de monitoramento

Nossa estrutura de monitoramento inicial foi centrada em uma abordagem de equilíbrio de massa em fase sólida, combinando amostragem de solo em larga escala (uma amostra por 10 ha) com monitoramento de alta intensidade em duas estações de monitoramento de campo dedicadas (FMS). Nossas abordagens de medição e cálculo estão alinhadas com o protocolo Isometric, embora a densidade da amostra tenha sido menor do que a recomendada de 1/1ha. Os aprendizados das primeiras operações levaram a um refinamento desse protocolo, aumentando a densidade de amostragem padrão para uma amostra por hectare para ajudar a reduzir a incerteza. Embora 1 amostra por 10 ha, no caso de nossas fazendas, tenha capturado a variabilidade em escala de campo, é necessária uma abordagem personalizada para diferentes tipos de solo e regiões. Além disso, ao creditar em um desvio padrão abaixo da média, uma incerteza menor na medição resulta em um desconto de incerteza menor; portanto, o aumento da densidade de amostragem ajuda a aumentar a certeza e, consequentemente, o número de créditos emitidos. 

Incorporamos dados e aprendizados de nosso primeiro FMS de pastagem, sediado na Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, da Universidade de São Paulo (ESALQ), como parte de uma bolsa de pesquisa conjunta financiada pela Grantham Foundation, em colaboração com os professores Antonio Azevedo (ESALQ) e David Manning (Universidade de Newcastle), para os quais agradecemos o apoio de.

O protocolo de monitoramento integrou duas estratégias primárias de medição:

Medição em fase sólida: Essa abordagem quantifica o CDR líquido calculando primeiro a dissolução potencial bruta do pó de rocha aplicado^4-6 aplicado usando amostras rasas de 0 a 5 cm. Em seguida, são feitas deduções para as perdas do sistema, incluindo o sequestro de cátions nos locais de troca do solo (amostras de 0-20 e 20-40 cm de profundidade), perdas de ácidos fortes (até 40 cm de profundidade) e absorção pela vegetação.

Medição de fase líquida: Esse método fornece uma validação direta⁶ medindo o fluxo de bicarbonato (o produto aquoso do intemperismo) na água do solo (lixiviado) a 40 cm de profundidade. 

Enquanto as amostras da fase sólida foram coletadas em toda a área do projeto (1/10ha), a amostragem da fase líquida foi concentrada nas FMSs. Aqui, o lixiviado foi coletado aproximadamente duas vezes por semana, em intervalos de 20 cm até 1 m de profundidade, usando lisímetros de sucção em um projeto de parcela controlada aleatória. Nesses locais de FMS, também monitoramos os solos até 1 m de profundidade e realizamos a caracterização do solo com um poço de solo de 2 m. Isso foi complementado por amostragem líquida de baixa resolução em um subconjunto de fazendas. Além disso, mantivemos áreas de controle que foram monitoradas da mesma maneira, mas pó de rocha não foi aplicado e os fazendeiros mantiveram os negócios como de costume. 

Resultados

Os cálculos de CDR foram feitos seguindo a abordagem do protocolo Isometric, creditando de forma conservadora abaixo da média (16º percentil) para o potencial bruto de CDR e usando valores de perda acima da média (84º percentil). Os resultados dos cálculos estão resumidos na Tabela 1. As emissões operacionais são amortizadas igualmente nos dois primeiros anos do projeto.

As implantações alcançaram um CDR líquido de 81t, após a contabilização das deduções da Zona de Campo Próximo (NFZ) e da Zona de Campo Distante (FFZ). Isso equivale a atingir ~40% do potencial total bruto de CDR do pó de rocha no primeiro ano de desgaste.

Não houve mudança significativa na produção de biomassa ou na concentração de cátions durante o período do relatório e, portanto, não foram contabilizadas perdas de biomassa. Os carbonatos do solo não se formam nesse ambiente devido ao alto índice pluviométrico e ao baixo pH dos solos, excluindo novamente esse termo de perda. As perdas de ácidos fortes, devido à dissolução de ácidos não carbônicos do pó de rocha, foram mínimas devido à falta de fertilização generalizada das fazendas e porque os cátions carregados equilibraram o carbono inorgânico dissolvido (DIC) nas águas dos poros medidos. Apesar do pH relativamente baixo do solo (faixa de 5,8 a 6,1), as águas dos poros do solo tinham um pH mais alto (pH médio = 6,7) e apresentaram concentrações estáveis de bicarbonato. Além disso, não houve deslocamento da atividade de calagem e, portanto, não houve perdas contrafactuais.

O único termo significativo de perda de ZNF aplicável às deduções está relacionado às fases permutáveis do solo. A retenção temporária de cátions em locais de troca é um conceito bem estabelecido tanto na ciência do solo quanto nos estudos de intemperismo natural⁷ e uma característica observada nos experimentos de ERW^8-11. Esse armazenamento de cátions é um sumidouro temporário na NFZ, resultando em uma dedução temporária sob o protocolo isométrico, que atua como uma proteção contra o crédito excessivo. 

Para essa implantação, ~175t de CDR equivalente foram "perdidas" devido a um aumento estatisticamente significativo nas concentrações de Ca trocável corrigidas pelo controle a 20-40cm, em relação às condições de linha de base (p=0,009; teste de classificação assinado por Wilcoxon). Isso representa uma dedução ao calcular o CDR líquido para o período do relatório (Tabela 1). Enfatizamos que esses termos de perda provavelmente são específicos do local, pois não observamos nenhuma mudança significativa na troca catiônica no primeiro ano do Projeto Serra da Mantiqueira. Nossa hipótese é que essa diferença se deve à maior e significativa absorção de cátions derivados do basalto pela planta na cana-de-açúcar, uma cultura grande e de rápido crescimento, em comparação com o pasto, onde não foram observadas mudanças significativas. 

Hipoteticamente, uma liberação posterior do estoque de cátions intercambiáveis, durante um período de relatório subsequente, resultaria em uma redução no prazo de perda para a entrega posterior do CDR, permitindo que a dedução temporária fosse reivindicada. Com essa abordagem, não há necessidade de projeções ex ante de tempos de defasagem e disponibilidade futura de crédito, em vez disso, elas são tratadas empiricamente de maneira ex post em vários eventos de crédito. São necessários dados de implantação de vários anos para testar essa hipótese.

Principais aprendizados

A partir dessa implantação, houve vários aprendizados, que dividimos em três seções, abrangendo: 1) designação de controle e tratamento, 2) medição da fase sólida e 3) validação com medições adicionais (fase líquida).

Comparabilidade de controle e tratamento

As áreas de controle (13% da área total) e de implantação foram designadas com base no mapeamento do solo, mas o posicionamento final estava sujeito a restrições práticas, incluindo a concordância e a participação do agricultor. Isso resultou em um projeto de controle não contíguo, em que algumas fazendas menores não tinham parcelas de controle dedicadas. Em implantações futuras, nos concentramos em fazendas maiores, que têm mais condições de gerenciar uma parcela de controle mais próxima das parcelas de tratamento. 

Apesar disso, uma análise comparativa demonstrou que as parcelas de controle agregadas capturaram amplamente a gama de condições agronômicas básicas presentes nas áreas de tratamento, incluindo textura do solo, pH, capacidade de troca catiônica (CEC) e saturação de base (Tabela 2).

Observamos que, embora os locais de controle estivessem situados em fazendas com menor teor de areia em comparação com os tratamentos, a CEC média é mais comparável (Tabela 2). Espera-se que uma faixa mais ampla de CEC resulte em processos de troca mais variáveis e perdas temporárias de CDR, mas não observamos nenhuma tendência que sugira diferenças sistemáticas no desempenho do CDR em toda a faixa de CEC. 

Medições de fase sólida

Resolubilidade do pó de rocha

A quantificação de CDR foi realizada usando o método de elemento traço imóvel (ITE)^4,5que reconstrói a dissolução da matéria-prima rastreando a mudança na concentração de cátions móveis em relação a um elemento imóvel presente na rocha aplicada. A eficácia desse método está condicionada à distinção geoquímica do pó de rocha em relação ao solo de base.

Para essa entrega, foi observado um aumento estatisticamente significativo no titânio (Ti) nos locais de tratamento após a aplicação (p=0,046, teste de classificação assinada Wilcoxon de uma cauda), mas não nos locais de controle (p=0,371, teste de classificação assinada Wilcoxon de uma cauda), confirmando o Ti como um traçador resolvível para o basalto aplicado. No entanto, a resolubilidade do ITE foi considerada problemática em solos ricos em argila, que apresentaram altas concentrações de base de Ti e outros ITEs potenciais (Fig. 1). Essa alta concentração de fundo mascarou o sinal do pó de rocha aplicado. Consequentemente, duas fazendas com teor de argila particularmente alto foram excluídas da entrega final do CDR, pois as taxas de intemperismo não puderam ser determinadas com segurança. Futuras implantações em tais solos podem exigir uma abordagem de inventário total de cátions, dispensando cálculos baseados em ITE. No entanto, sem um marcador imóvel, não é possível levar em conta o movimento físico ou a perda do pó de rocha que afeta a perda medida de cátions. Pesquisas futuras farão a validação cruzada desses dois métodos. 

Esse problema de resolubilidade é exacerbado pela profundidade de amostragem, pois profundidades de amostragem mais profundas diluem efetivamente o sinal do pó de rocha. O protocolo inicial de amostragem de 0-20 cm do projeto foi posteriormente revisado para 0-5 cm para concentrar o sinal do pó de rocha (com aplicação na superfície e integração superficial). Essa adaptação se mostrou essencial para resolver a assinatura de intemperismo, embora introduza um risco potencial de ruído de amostragem para essa entrega específica, já que as amostras de linha de base a 0-20 cm foram comparadas com uma amostra pós-implantação a 0-5 cm. No entanto, verificamos as variações de profundidade nos ITEs nesses tipos de solo e não vimos nenhuma diferença entre as amostras de 0-5 e 0-20 cm. No futuro, incluiremos amostras de 0-5 cm na linha de base para garantir que as profundidades do solo sejam comparáveis em todos os intervalos de amostragem.

Correção para adição de cátions de fundo

Uma das principais premissas do EW MRV é que as parcelas de controle podem ser usadas para quantificar a perda de fundo de cátions por intemperismo natural. No entanto, nesse projeto, assim como no projeto subsequente da Serra da Mantiqueira, foi observado um aumento de cátions nos locais de controle. Essa descoberta aponta para a entrada de cátions externos, o que provavelmente ocorre em terras agrícolas devido à entrada de fertilizantes, como fosfato ou cal, que contêm cátions. No caso do pasto, a fonte hipotética é a adição de cátions proveniente do pastoreio intensivo de gado em todos os locais, pois os efluentes do gado adicionam cátions ao solo. Esse é um aprendizado importante, pois anteriormente os desenvolvedores de projetos e outras partes interessadas científicas presumiram que o local de controle teria uma concentração de cátions estável ou decrescente. No entanto, em terras agrícolas com manejo padrão, incluindo fertilização, as concentrações de cátions nas áreas de controle e de implantação provavelmente aumentarão devido aos insumos adicionais. 

Desde que ambos os locais sejam tratados da mesma maneira, isso pode ser contabilizado usando os locais de controle. Portanto, para levar em conta essa entrada externa de cátions, foi aplicada uma correção conservadora. A mudança nos cátions nos locais de controle foi usada para ajustar os dados de implantação, evitando a atribuição incorreta dessas entradas externas como intemperismo derivado da matéria-prima. É importante examinar as evidências da aplicabilidade da correção de fundo, confirmando que o controle e o tratamento são de fato gerenciados da mesma maneira. Nesse caso, não era realista rastrear o pastoreio de gado diretamente além dos relatórios de uso da terra dos fazendeiros; no entanto, as evidências dos amostradores de líquidos nas áreas de controle e de tratamento confirmam uma fonte exógena de cátions. Essa correção resulta em um aumento no CDR líquido, mas é importante para levar em conta a atividade de fundo fazenda . Para garantir uma estimativa conservadora e mitigar o risco de crédito excessivo, foi usada para essa correção a menor alteração média ou mediana de cátions do conjunto de dados de controle.

Heterogeneidade de dados e gerenciamento de exceções

Soil systems are inherently heterogeneous, leading to noisy datasets. Mass-balance calculations for the fraction of dissolved rock powder (Fd) can consequently yield non-physical values (Fig. 2; Fd < 0 or > 1). While these values are part of the true uncertainty, extreme outliers can disproportionately skew the mean dissolution estimate⁵.

Para resolver isso, foi empregado um limite padrão de 3 desvios-padrão para a remoção de outliers durante a análise de incerteza de bootstrapping (n = 10.000 simulações). Esse método estatístico comum provou ser uma abordagem conservadora; para o nosso conjunto de dados, 80% das réplicas de simulação exigiram a remoção de um ou zero pontos de dados, com um máximo de dois pontos removidos em uma única simulação (Fig. 3). Isso demonstra um método robusto para gerenciar o ruído estatístico e, ao mesmo tempo, preservar a integridade da distribuição de dados subjacente.

Medições redundantes para validação

O protocolo Isometric exige que as estimativas de CDR em fase sólida sejam validadas com uma fase de medição adicional e redundante, como as medições em fase líquida. O carbono inorgânico dissolvido (DIC) medido na água do solo deve estar alinhado com o CDR líquido calculado a partir de medições em fase sólida após a contabilização de todas as vias de perda (por exemplo, troca catiônica, absorção de biomassa).

Consistente com os resultados de outros estudos^8,10nossos resultados mostraram que as estimativas líquidas de CDR derivadas de medições da fase líquida foram sistematicamente menores do que as da fase sólida, embora a ampla faixa de incerteza na medição da fase sólida significasse que elas se sobrepunham dentro da incerteza. 

É fundamental observar que o conjunto de dados da fase líquida foi limitado devido a desafios na recuperação de amostras dos solos arenosos de alta permeabilidade. Os possíveis motivos para essa discrepância se enquadram em duas categorias: uma subestimação pela fase líquida ou uma superestimação pela fase sólida.

Desafios na amostragem de água do solo: Os lisímetros passivos geralmente são ineficientes em solos de drenagem rápida, o que leva a uma baixa recuperação de amostras. Além disso, a amostragem geralmente ocorre dias após os eventos de chuva, o que pode deixar de registrar o "primeiro fluxo" de água que carrega as maiores concentrações de soluto. Também foi observada uma variabilidade espacial significativa nas concentrações de DIC entre diferentes locais de lisímetros, o que complica ainda mais o aumento direto da escala.

Potencial de superestimação da fase sólida: Para abordar proativamente o risco de superestimação dos dados da fase sólida, foi adotada uma abordagem altamente conservadora para o cálculo final do crédito. Isso envolveu o uso do 16º percentil da dissolução bruta estimada e do 84º percentil dos termos de perda de CDR. Esse limite conservador reduziu o valor líquido final de CDR em mais 32%. Os dados confirmaram que a troca catiônica foi a via de perda dominante (56% do potencial de CDR), com perdas insignificantes para ácidos não carbônicos.

Pesquisas em andamento continuam a investigar outros possíveis sumidouros não quantificados, como a ligação de cátions a óxidos de ferro/alumínio ou matéria orgânica¹²o que poderia levar a uma superestimação nos modelos atuais de fase sólida. O refinamento contínuo das metodologias de MRV, incluindo a integração de novas tecnologias de sensores, é essencial para resolver essas discrepâncias e reduzir ainda mais a incerteza nas implantações de EW em escala de campo.

Na InPlanet, estamos investigando ativamente esses mecanismos, ao mesmo tempo em que mantemos estimativas conservadoras para mitigar a probabilidade de excesso de crédito. Atualmente, temos dois projetos de pesquisa em andamento especificamente sobre esses tópicos, em conjunto com a Universidade de Antuérpia (Prof. Sara Vicca e Dr. Harun Niron), financiados pelo Cascade Climate e com o Everest Carbon, financiados pelo Milkywire Climate Transformation Fund.

Conclusão e perspectivas futuras

A entrega bem-sucedida de créditos do Projeto Beija-flor para a Frontier fornece uma prova de conceito fundamental para a implantação do intemperismo de rochas em escala operacional. Entretanto, como em todas as implantações em estágio inicial, seu principal valor para a comunidade científica e climática está na documentação transparente dos principais aprendizados metodológicos. Aprendizados como a capacidade limitada de resolução de ITE em determinados tipos de solo, a confusão de entradas de cátions de fundo em locais de controle e a discrepância persistente entre as quantificações de fase sólida e líquida são aprendizados importantes para o setor de EW. Navegar por essas complexidades exige protocolos de campo adaptáveis e um compromisso com princípios contábeis conservadores, que se mostraram essenciais para obter uma verificação confiável de terceiros para uma implantação subsequente. 

Em última análise, essas descobertas ressaltam que a trajetória rumo à implantação de EW em larga escala depende não de ignorar os desafios, mas de confrontá-los e abordá-los diretamente. A pesquisa focada em novas tecnologias de MRV e o refinamento de nossa compreensão dos processos fundamentais do solo são imperativos para reduzir as incertezas e construir uma base científica sólida para o intemperismo de rochas como uma solução climática duradoura.

Referências

1. Clarkson, M. O. et al. A Review of Measurement for Quantification of Carbon Dioxide Removal by Intemperismo de Rochas in Soil. Front. Clim. 6, (2024).

2. Projeto MapBiomas - Coleção 9 da Série Anual de Mapas de Uso e Cobertura da Terra do Brasil, (2024). 

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4. Reershemius, T. et al. Initial Validation of a Soil-Based Mass-Balance Approach for Empirical Monitoring of Intemperismo Acelerado de Rochas Rates. Environ. Sci. Technol. (2023) doi:10.1021/acs.est.3c03609. 

5. Suhrhoff, T. J. et al. Estrutura atualizada e análise de sinal-ruído das abordagens de balanço de massa do solo para quantificar intemperismo de rochas em terras administradas. CDRXIV (2025). 

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11. Larkin, C. S. et al. Quantification of CO2 removal in a large-scale intemperismo de rochas field trial on an oil palm plantation in Sabah, Malaysia (Quantificação da remoção de CO2 em um teste de campo de intemperismo de rochas em larga escala em uma plantação de dendê em Sabah, Malásia). Front. Clim. 4, (2022). 

12. Niron, H., Vienne, A., Frings, P., Poetra, R. & Vicca, S. Explorando a sinergia do intemperismo de rochas e do Bacillus subtilis: Uma estratégia promissora para a agricultura sustentável. Glob. Change Biol. 30, e17511 (2024).