A energia hidrelétrica precisa se tornar muito mais verde

hidrelétrica tornou-se provocar polêmica desde o início dos anos 2000. Embora seja apontado como uma solução para isso mitigar as mudanças climáticasQuando os pesquisadores estouraram, a bolha hidrelétrica estourou descoberto 2005 que barragens hidrelétricas são responsáveis ​​por enormes quantidades de emissões de gases de efeito estufa.

As paredes das hidrelétricas restringem o fluxo dos rios, transformando-os em poças de água estagnada. À medida que esses reservatórios envelhecem, a matéria orgânica, como biomassa de algas e plantas aquáticas, se acumula e, eventualmente, se decompõe e afunda. Este ambiente de baixo oxigênio estimula a produção de metano.

superfícies do reservatório e turbinas então liberar metano na atmosfera. O metano representa cerca de 80 por cento de gases de efeito estufa emitidos por hidrelétricas, com pico em primeira década do ciclo de vida da barragem.

O metano é notório por permanecer na atmosfera 12 anos e é pelo menos 25 vezes mais forte que o dióxido de carbono. investigador Tesouro que pelo menos 10% das usinas hidrelétricas do mundo emitem tantos gases de efeito estufa por unidade de energia quanto as usinas a carvão. Fazendo bacia amazónicade várias barragens existentes são até dez vezes maiores carbono intensivo como usinas a carvão.

Apesar disso, há mais um empurrão agressivo para a construção de novas hidrelétricas no Amazônia brasileira e a Himalaia. “Com esse boom esperado na construção de novas barragens hidrelétricas, é crucial determinar se futuras barragens produzirão energia de baixo carbono”, escreveu uma equipe internacional de pesquisadores em um relatório de 2019. comunicação da natureza aprender.

Planejando uma barragem mais sustentável com IA

Para identificar locais ecologicamente corretos para novas barragens hidrelétricas, a equipe de 2019 usou dados de um modelo computacional sofisticado usando inteligência artificial (IA). Eles observaram que as barragens de várzea no Brasil (um país principalmente de várzea) tendem a ter grandes áreas de reservatórios com intensidade de carbono significativamente mais alta. A Amazônia brasileira tem o maior número de barragens intensivas em carbono em comparação com as partes montanhosas da Bolívia, Equador e Peru. Eles descobriram que a elevação mais alta e a topografia íngreme levam a uma energia hidrelétrica menos intensiva em carbono.

Novos projetos foram sugerido pelo menos 351 localidades estão espalhadas pela Amazônia, que já abriga 158 hidrelétricas. Para encontrar soluções para minimizar o impacto ambiental desses projetos, os pesquisadores continuam a alavancar dados com IA.

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Em um estudo publicado recentemente na revista Ciência Na semana passada, uma equipe de pesquisadores usou IA para dimensionar a Bacia Amazônica. Eles descobriram que a expansão de energia hidrelétrica descoordenada resultou na perda de benefícios do ecossistema. Além disso, matrizes de barragens eficazes poderiam gerar quatro vezes mais eletricidade em outros lugares.

“A IA está sendo usada por Wall Street, pelas mídias sociais, para todos os tipos de propósitos – por que não usar a IA para abordar questões sérias como a sustentabilidade?”, disse a autora do estudo, Carla Gomes, cientista da computação da Universidade de Cornell, em um Comunicado de imprensa.

Os pesquisadores argumentam que vários critérios ambientais, como vazão e conectividade dos rios, emissões de gases de efeito estufa, diversidade de peixes e transporte de sedimentos na bacia amazônica, precisam ser considerados ao selecionar locais para novos projetos.

Ao implementar políticas baseadas em tais prova científica é fundamental para a construção de barragens hidrelétricas sustentáveis, os pesquisadores também estão procurando maneiras de reduzir as emissões de gases de efeito estufa de projetos existentes por meio da extração de metano.

Extraindo e usando metano de depósitos

A ideia de usar o metano produzido em lagos e reservatórios para gerar energia não é nova. Cheio de água salgada na África Oriental Lago Kivu contém 60 quilômetros cúbicos de metano e outros 300 quilômetros cúbicos de dióxido de carbono dissolvido. O metano será extraído das águas profundas do lago usando um separador de gás para gerar eletricidade na usina KivuWatt em Ruanda.

Inspirado por essa possibilidade, Maciej Bartosiewicz, geofísico da Academia Polonesa de Ciências, e seus colegas propõem o uso de absorventes minerais sólidos chamados zeólitos para separar o metano dos sedimentos do reservatório. Em um estudo publicado na revista ciencia e tecnologia ambiental, Eles projetaram um mecanismo modelo usando zeólitos acoplados a carvão ativado que poderiam ser colocados no fundo dos reservatórios.

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Até agora, os cientistas não conseguiram extrair metano de corpos de água doce, como lagos e reservatórios, porque o gás está disponível em concentrações muito mais baixas. Até agora, isso tornou a produção de metano em quantidades menores muito cara. No entanto, segundo Bartosiewicz, as zeólitas são baratas e amplamente disponíveis, o que pode apresentar uma solução viável.

“O sistema inclui um componente de gaseificação, que é uma membrana em uma caixa. Então os zeólitos poderiam capturar metano após a remoção do dióxido de carbono”, diz Bartosiewicz. A instalação de um sistema de bombeamento poderia aumentar ainda mais a extração.

No entanto, a extração de metano dos sedimentos dos reservatórios não é isenta de consequências ecológicas. O processo pode resultar em uma ruptura significativa na composição biológica do ecossistema, afetando o crescimento de bactérias que processam o metano em sedimentos, afetando em última análise a produtividade da cadeia alimentar. Em reservatórios e lagos com altos níveis de metano no fundo, essas bactérias são uma fonte vital de alimento e energia para animais marinhos microscópicos. Ainda assim, os corpos d’água têm uma notável capacidade de autorregulação, argumenta Bartosiewicz.

“Ainda temos que desenvolver a próxima geração de soluções de geração de energia renovável. Essa seria uma possibilidade”, diz. “A produção de metano não será possível em todas as instalações de armazenamento de energia hidrelétrica. Mas se conseguirmos gerar até 5% de energia a partir desse metano, isso aumenta a cota de energia renovável”.