Notícia

O poder da biologia pode trazer as rochas para a frente das soluções climáticas?

Fonte

Universidade de Antuérpia

Data

quarta-feira, 5 outubro 2022 18:05

Áreas

Biologia. Biotecnologia. Ciência Ambiental. Ecologia. Geociências. Inteligência Artificial. Microbiologia. Recursos Naturais. Sustentabilidade. Tecnologias.

O poder da Biologia pode ser usado para aumentar a taxa de intemperismo de silicato para níveis incomparáveis ​​em um biorreator? Essa é a questão chave abordada no Projeto BAM! (Super-Bio-Accelerated Mineral weathering), um projeto financiado pelo Conselho Europeu de Inovação (EIC) através do programa Pathfinder – Horizon2020 FET (Future Emerging Technology) .

Por que essa pergunta é tão importante? A resposta é a captura de carbono. Quando os silicatos intemperizam, o CO₂ é consumido: o CO₂ é ligado na forma aquosa ou na forma de carbonato. O intemperismo de silicato antropogenicamente aprimorado (enhanced silicate weathering ou ESW), portanto, apresenta-se como uma potencial ‘tecnologia de emissão negativa’. Essas tecnologias servem como complementos cruciais na missão mundial de alcançar uma sociedade neutra em carbono até 2050. Embora alcançar uma forte redução nas emissões reais de CO₂ seja o principal caminho para a solução das mudanças climáticas, um número crescente de estudos mostra que também ser necessário remover ativamente o CO₂ da atmosfera para manter o aquecimento global abaixo de 2°C. Vários institutos em todo o mundo iniciaram testes de campo para espalhar rochas de silicato (por exemplo, basalto, dunito, …), para investigar se o ESW oferece potencial real para capturar ativamente carbono em solos agrícolas. Alguns resultados iniciais promissores foram alcançados, mas atualmente permanecem em pequena escala.

O Projeto BAM! segue uma linha totalmente diferente para o ESW. E é especificamente para isso que os projetos EIC Pathfinder são concedidos: para incentivar ideias que tragam um horizonte e um ângulo totalmente novos para a ciência já estabelecida.

A Dra. Sara Vicca, coordenadora do projeto e pesquisadora do Global Change Ecology Centre da Universidade de Antuérpia, na Bélgica, destacou: “O Projeto BAM!, que consiste em uma equipe multidisciplinar de biólogos, geólogos, cientistas do solo, engenheiros de reatores e especialistas em Inteligência Artificial, decidiu ‘apertar o botão de reinicialização’ para o ESW, voltando ao básico do intemperismo. Queríamos ver se podíamos aumentar artificialmente as taxas de intemperismo para níveis sem precedentes em escala de reator. Queremos transformar o ESW para que possamos obter a captura de carbono diretamente nas fontes de emissão de CO₂, e não no ambiente natural. Nosso objetivo ambicioso é pavimentar o caminho para uma tecnologia barata e energeticamente eficiente para eliminar o CO₂ antes mesmo de entrar na atmosfera”.

Para conseguir isso, o Projeto BAM! centra-se no poder da biota natural.

O Dr. Jan Willem van Groenigen, especialista em solos da Universidade Wageningen, nos Países Baixos, explicou: “O aspecto intrigante do Projeto BAM! é que não visa acelerar o processo de intemperismo pelo candidato mais óbvio: a temperatura. Esforços anteriores foram feitos lá, mas todos provaram ser muito caros em termos de energia, o que não é ideal para uma solução climática. A equipe do Projeto BAM! voltou ao básico: na natureza, o intemperismo dos silicatos realmente acelerou quando a biota apareceu. Plantas, fungos, bactérias e minhocas: todos eles podem ter um efeito estimulante sobre o intemperismo.”

No caso de plantas e fungos, isso ocorre porque eles estão tentando colher nutrientes dos minerais, atacando as superfícies minerais quimicamente e fisicamente, aumentando assim o intemperismo. As minhocas são outra história: seu processamento contínuo do solo (incluindo a atividade microbiana dentro das minhocas) mistura o solo e aumenta sua superfície reativa. Elas são, portanto, engenheiras naturais que podem manter as taxas de intemperismo altas, promovendo a disponibilidade  da superfície intemperizada.

A Dra. Anna Neubeck, professora da Universidade Uppsala, na Suécia, ficou imediatamente intrigada quando soube do projeto: “A ideia básica é tão simples quanto inovadora. Queremos tentar reunir a biota em um reator, que nunca se encontra na natureza, para descobrir se podemos encontrar combinações que mostrem níveis de intemperismo invisíveis em qualquer outro ambiente de baixa energia. Em vez de aumentar as taxas de intemperismo em 10 vezes, visamos aumentos de 3 a 4 ordens de magnitude, descobrindo sinergias desconhecidas pela ciência. É realmente a ciência em sua forma mais pura: descobrindo territórios inexplorados”.

O Dr. Jens Hartmann, geólogo da Universidade de Hamburgo, na Alemanha, e há muito ativo no estudo do ESW, concordou: “É um projeto lunar. Só não sabemos se podemos alcançar tais sinergias, porque ninguém jamais realizou experimentos semelhantes. O potencial teórico está lá, no entanto. É por isso que combinamos vários biotas e realizamos muitos experimentos. Queremos encontrar o melhor cavalo para vencer a corrida. O número de análises que realizamos é enorme, abrangendo processos de intemperismo, saúde da biota e estado mineral. Queremos ter certeza de que aprendemos muitas coisas novas enquanto realizamos esses experimentos sem precedentes”.

Para garantir um progresso rápido, o Projeto BAM! também incluiu especialistas em engenharia de biorreatores e inteligência artificial.

O Dr. Siegfried Vlaeminck, do Departamento de Bioengenharia da Universidade de Antuérpia é responsável pelo projeto do reator. “É um desafio em muitos aspectos”, enfatizou. “Precisamos manter a microbiota e a mesobiota vivas em um reator, fornecendo-lhes os níveis certos de alimentos, CO₂, água e oxigênio, a fim de alcançar uma absorção máxima de CO₂. Isso traz a biologia ao projeto de reatores de uma maneira única: não nos concentramos em uma espécie nem em uma comunidade de bactérias apenas. Não, precisamos otimizar o ambiente no reator para um tipo de mini-ecossistema, o que é um grande desafio. E precisamos possibilitar a análise contínua dos processos de intemperismo. Isso é fundamental para entender como e quando atingimos as taxas máximas de intemperismo e como podemos mantê-las.”

Para esta análise avançada, a equipe do Projeto BAM! conta com os cientistas de Inteligência Artificial do imec, liderados pelo Dr. Tim Verdonck. “Queremos conectar um sistema de computador inteligente ao reator, que analise continuamente as taxas de intemperismo e o que as está impulsionando. Nas últimas etapas do projeto, este computador deve ser capaz de dirigir os processos por conta própria, por exemplo. adaptando o fluxo de água e as taxas de fluxo de CO₂, ou adaptando o pH. Assim, ele pode aprimorar automaticamente novos conhecimentos assim que eles forem alcançados. Isso é fundamental para otimizar as taxas de intemperismo e potencialmente alcançar os ambiciosos objetivos finais.”

Os primeiros resultados são promissores. Experimentos preparatórios na Universidade Uppsala têm procurado avaliar o papel da fonte de carbono no sequestro de carbono por fungos e bactérias. Os indicadores de sequestro de carbono foram maiores em reatores que utilizam palha de trigo como fonte de carbono. Em comparação com os controles estéreis, todos os reatores inoculados produziram maior alcalinidade e carbono inorgânico dissolvido, indicando maior sequestro de carbono. Imagens de microscopia mostraram maior colonização dos minerais e fonte orgânica nos reatores de palha, o que pode ter produzido o maior intemperismo e sequestro de carbono.

Acesse a notícia completa na página da Universidade de Antuérpia (em inglês).

Fonte: Universidade de Antuérpia e Projeto BAM! Imagem: Divulgação, Projeto BAM! – Horizon2020 FET (Future Emerging Technology).