Quantificação da remoção de dióxido de carbono por meio do site Intemperismo de Rochas: um manuscrito
O intemperismo aprimorado (EW) está surgindo como uma nova e empolgante técnica de remoção de dióxido de carbono (CDR). O intemperismo aprimorado já é escalável e tem um potencial impressionante para remover gigatoneladas deCO2 anualmente. No entanto, o monitoramento, a comunicação e a verificação (MRV) da CDR com EW - como medimos sua eficácia - são amplamente vistos como a maior barreira para a ampliação da técnica. Um MRV robusto é crucial para a operacionalização generalizada da EW. Em última análise, a confiança no setor de EW depende dessas três letras.
Para dar mais transparência ao tema, a equipe de pesquisa da InPlanet documentou o estado atual da ciência de MRV no setor e na academia, com foco na medição ou quantificação de CDR. Matthew Clarkson, Christina Larkin e Philipp Swoboda, juntamente com os principais cientistas de todo o mundo, reuniram todo o conhecimento disponível na literatura existente e resumiram décadas de pesquisa em um manuscrito que agora está acessível ao público. Esse manuscrito tem o objetivo de ajudar a desenvolver o setor como um todo e, sem dúvida, se tornará um recurso útil para qualquer pessoa interessada em EW.
Nosso Gerente de Carbon, Matthew, comenta sobre o processo: "Durante o desenvolvimento de nossa metodologia interna, decidimos que esse conhecimento precisava ser compartilhado, em vez de ficar guardado em nossos arquivos até concluirmos o processo de creditação. Priorizamos a criação de um recurso que pudesse acelerar todo o setor, oferecendo a clareza tão necessária exigida pela indústria de remoção de carbono."
A primeira publicação do manuscrito como uma pré-impressão em novembro de 2023 foi muito oportuna, ajudando a contribuir para a formação de padrões emergentes. A pré-impressão original recebeu um excelente feedback e registrou mais de 1.800 visualizações. Agora, o manuscrito passou por uma revisão externa de terceiros por acadêmicos e pode ser acessado como uma publicação de código aberto na Frontiers in Climate.
Aqui, resumimos o manuscrito, que se concentra na ciência da quantificação de CDR com EW, a pedra angular mais importante do MRV.
Ciência Sólida como uma Rocha
O desafio de calcular a CDR com a EW é que ela é, por natureza, uma via de CDR de sistema aberto. As vias de CDR de sistema aberto são conduzidas no mundo real, em nossos oceanos ou campos, e não em um laboratório ou sob condições controladas. Como é de se esperar, a vida real é mais complexa e barulhenta.
Felizmente, não estamos desenvolvendo esses métodos do nada. A ciência aplicada ao MRV em EW está fundamentada em pesquisas bem estabelecidas, combinando geoquímica, geologia, agronomia e ciência do solo. Reunimos o que se sabe sobre rochas, solos, plantas e intemperismo e estamos aplicando esse conhecimento para estabelecer uma quantificação robusta de EW.
"Havia muito mistério em torno das abordagens de medição da EW. Mas as pessoas não percebiam que a ciência fundamental por trás desses métodos estava bem estabelecida", diz Matthew Clarkson.
Christina, nossa Gerente de Ciência, que já havia realizado testes de campo do Intemperismo de Rochas como pesquisadora na Universidade de Southampton, destaca que "embora haja complexidade por ser um sistema aberto, também há muitas opções para rastrear reações e estimar a remoção de carbono de forma confiável".

MRV em uma xícara de chá
Na InPlanet, usamos uma analogia para ilustrar melhor as duas principais abordagens de medição: sólidos e líquidos.
Imagine-se relaxando pela manhã e uma pessoa querida lhe traz uma xícara de bebida quente. Como você gosta muito de doces, quer confirmar se a pessoa adicionou açúcar à bebida. É claro que você pode perguntar a ele, mas talvez queira verificar isso também!
Uma maneira de descobrir isso é despejar a bebida e verificar se há algum açúcar não dissolvido no fundo do copo. Isso lhe dá uma ideia aproximada do teor de açúcar, mas você perde a oportunidade de saborear a bebida.
Como alternativa, você pode provar a bebida diretamente para estimar a quantidade de açúcar contida nela. Ao provar a bebida, você pode ter mais informações, como o que é a bebida, se é café ou chá; que tipo de chá é; se é uma mistura; de onde é; etc. Você pode até tirar uma amostra para medir o teor de cafeína, se quiser.
Da mesma forma, em nosso processo de intemperismo, analisamos sólidos (a mistura de solo e pó de rocha) e líquidos (águas do solo) para entender completamente a quantidade de dióxido de carbono que está sendo removida. Com medições sólidas, estimamos a quantidade de pó de rocha dissolvida com base no que permanece no solo. Se soubermos quanto foi adicionado, poderemos inferir quantoCO2 foi removido durante a dissolução. Essa é uma abordagem de medição indireta.
Por outro lado, ao observar as águas do solo, medimos o dióxido de carbono removido diretamente como carbono inorgânico dissolvido. Também aprendemos muito mais, incluindo, por exemplo, o pH ou a temperatura da água e outros parâmetros importantes. Essa abordagem é a mais direta para a quantificação de CDR.
É a combinação desses dois métodos que nos dá a visão mais completa do EW e de sua eficiência na remoção de carbono.
Você pode saber mais sobre a analogia do café ouvindo-a diretamente de seu idealizador, Matthew Clarkson, que foi apresentado no Carbon Removal Newsroom, um podcast da Nori. Comece a ouvir a partir do minuto 5:00 para obter insights mais profundos sobre "How InPlanet is Growing ERW".
O que estamos procurando?
Para entender esses diferentes tipos de análise, primeiro precisamos identificar os principais elementos que queremos quantificar para rastrear como as rochas estão sofrendo intemperismo, ou seja, bicarbonato e cátions. Dando um passo atrás, podemos analisar as reações químicas que ocorrem quando as rochas reagem com o carbono.
O intemperismo aprimorado funciona por meio de uma reação química na qualo CO2 é parcialmente dissolvido na água da chuva, formando um ácido fraco (ácido carbônico). Quando a água da chuva entra em contato com as rochas, ela reage com os minerais presentes nelas para formar bicarbonatos, uma molécula estável que é transportada pelos rios até o oceano, onde o carbono é armazenado de forma segura por milhares de anos. Saiba mais sobre essa ciência fascinante aqui.
Cátions
Os cátions são átomos com carga positiva. Eles são liberados quando o ácido carbônico da chuva reage com os minerais da rocha. Isso significa que os cátions podem ser encontrados na mistura de solo e pó de rocha, bem como nas águas de drenagem. Os cátions mais comuns formados em Intemperismo de Rochas são Ca2+ e Mg2+.
Bicarbonatos
O bicarbonato (HCO3-) é uma forma de carbono inorgânico dissolvido. É o produto da reação química entre as rochas e a água da chuva. Durante essa reação,o CO2 é convertido em bicarbonato dissolvido. Os íons de bicarbonato dissolvidos podem ser medidos diretamente em amostras de água de drenagem ou de água do solo.
Abordagens de medição
O manuscrito se aprofunda nos diferentes métodos para medir o desgaste do pó de rocha e resume todas as vantagens e desafios. A seguir, explicamos a diferença entre eles e os principais benefícios de cada um.
"O rastreamento de reações geoquímicas com diferentes medições é uma tarefa difícil, mas pode ser incrivelmente poderosa quando combinamos abordagens, ajudando-nos a navegar pela complexidade natural", ressalta Matthew.

Medições de fase sólida
As medições da fase sólida envolvem a coleta de amostras de uma mistura de sólidos e pó de rocha durante diferentes estágios de intemperismo. Pense no açúcar no fundo da xícara - essa é uma análise indireta, mas ainda assim fornece dados interessantes e importantes sobre como o pó de rocha está reagindo com o solo.
Uma das principais vantagens desse teste é que a coleta de amostras é mais fácil. Enquanto a amostragem de líquidos envolveria viagens ao campo de aplicação para coletar análises toda vez que chovesse, as amostras sólidas podem ser coletadas em visitas de rotina programadas ao local de aplicação, talvez uma vez por ano.
Entretanto, uma das principais desvantagens é o nível de ruído do sinal e o número de amostras de solo necessárias para capturar toda a variabilidade. Pense em alguns grãos de açúcar misturados com folhas de chá no fundo da sua xícara. O pó de rocha está misturado ao solo e, dependendo da diferença entre esse solo e o pó de rocha, pode haver dificuldades para rastrear o sinal.
Uma vez no laboratório, as amostras de solo são submetidas a testes, como análise geoquímica de cátions, para medir as alterações nos minerais em fase sólida e avaliar o progresso das reações de intemperismo.
Medições da fase aquosa
A análise da água é realizada por meio da coleta de águas de drenagem do solo, ou seja, a água que passa pelo solo quando chove. Pense na água que sai do fundo do vaso de plantas quando você rega suas plantas domésticas.
Amostras de água precisam ser coletadas sempre que chove para fornecer um quadro completo de como o dióxido de carbono está reagindo com pó de rocha. Portanto, as análises de líquidos são mais caras e trabalhosas para serem coletadas e testadas.
Uma vez no laboratório, as amostras de água passam por várias análises para medir fases como o carbono inorgânico dissolvido (DIC), que é um teste essencial para entender o fluxo de remoção de dióxido de carbono por meio do site intemperismo de rochas. Outras técnicas, como cromatografia de íons, espectrometria de massa e medições de pH, são empregadas para rastrear a concentração de íons de bicarbonato e outros produtos de intemperismo na fase aquosa.

Sólidos, líquidos.... e gases?
Existe a possibilidade interessante de que a medição dos fluxos de gás no solo possa informar diretamente sobre o CDR por EW. Os fluxos de gás podem ser medidos usando uma câmara colocada sobre o solo onde o pó de rocha é aplicado. Com isso, os fluxos deCO2 para dentro e para fora do solo podem ser determinados. No entanto, os resultados dessa abordagem são muito difíceis de interpretar. Infelizmente, o sinal deCO2 do ciclo de carbono inorgânico tende a ser sobrepujado pelo ciclo temporário, porém mais rápido, do carbono orgânico (como a fotossíntese e a respiração). Isso significa que as plantas e os micróbios dominam essas medições, e é difícil resolver as alterações mais lentas e menores resultantes do EW.
Principais conclusões
Enfatizamos que diferentes métodos podem e devem ser combinados para fornecer uma melhor estimativa de CDR com EW. Além disso, um benefício adicional dessa abordagem robusta de MRV é que as mesmas amostras e métodos analíticos também são usados para o monitoramento ambiental. Isso garante verificações regulares e proteção ambiental das implantações de EW.
Destacamos que as medições redundantes (que abordam a mesma quantificação por meio de métodos diferentes) garantirão a precisão e a confiabilidade da quantificação de CDR. Isso exige mais esforço e investimento, mas a realização de várias medições é fundamental para garantir um MRV confiável e fidedigno no setor. Para gerenciar e analisar todas essas amostras, a InPlanet conta com uma equipe diversificada de cientistas com nível de doutorado, comprometidos em se esforçar ao máximo para oferecer o melhor e mais preciso MRV do mercado.
Essa análise completa conclui destacando a necessidade de métodos sólidos para medir, relatar e verificar a eficácia do EW na remoção de dióxido de carbono. O uso de técnicas avançadas e a transparência dos resultados garantirão o dimensionamento eficaz da EW e permitirão que os investidores e as partes interessadas apoiem soluções climáticas inovadoras para um futuro melhor.

Referências
Clarkson, M. O., Larkin, C. S., Swoboda, P., Reershemius, T., Suhrhoff, T. J., Maesano, C. N., & Campbell, J. S. (2024). Uma revisão da medição para quantificação da remoção de dióxido de carbono por intemperismo de rochas no solo. Frontiers in Climate, 6. https://doi.org/10.3389/fclim.2024.1345224
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