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Há meio século, os pesquisadores do clima consideram a possibilidade de injetar pequenas partículas na estratosfera para neutralizar alguns aspectos da mudança climática. A ideia é que, ao refletir uma pequena fração da luz solar de volta ao espaço, essas partículas poderiam compensar parcialmente o desequilíbrio energético causado pelo acúmulo de dióxido de carbono, reduzindo, assim, o aquecimento, bem como as tempestades extremas e muitos outros riscos climáticos.
Os debates sobre essa ideia — uma forma de geoengenharia solar chamada de injeção de aerossol estratosférico (stratospheric aerosol injection ou SAI, em inglês) — geralmente se concentram ou em pesquisas externas de pequena escala que buscam entender os processos físicos envolvidos ou na implantação em uma escala que altera o clima. Mas o abismo entre eles é gigantesco: um experimento pode usar meros quilogramas de material de aerossol, enquanto a implantação que poderia retardar substancialmente ou até mesmo reverter o aquecimento envolveria milhões de toneladas métricas por ano — uma diferença na escala de um bilhão de vezes. O resfriamento significativo do planeta por meio da SAI também exigiria uma frota específica de aeronaves de alta altitude, que poderia levar uma ou duas décadas para ser montada. Esse longo tempo de espera incentiva os formuladores de políticas a ignorarem as decisões difíceis sobre a regulamentação da implantação da SAI.
Essa complacência não é aconselhável. A barreira entre a pesquisa e a implantação pode ser menos distinta do que se supõe. Nossa análise sugere que um país ou grupo de países poderia iniciar uma implantação de geoengenharia solar em escala menor em apenas cinco anos, o que produziria mudanças inconfundíveis na composição da estratosfera. Uma implantação em pequena escala bem gerenciada beneficiaria a pesquisa ao reduzir incertezas importantes sobre a SAI, mas não poderia ser justificada apenas como pesquisa — pesquisas semelhantes poderiam ser realizadas com uma quantidade muito menor de partículas de aerossol. E isso teria um impacto não negligenciável no clima, proporcionando tanto resfriamento quanto a poluição por enxofre de navios internacionais fez antes da recente limpeza dos combustíveis do transporte marítimo. Ao mesmo tempo, a magnitude do resfriamento seria pequena o suficiente para que seus efeitos sobre o clima, em escala nacional ou regional, fossem muito difíceis de detectar em face da variabilidade normal.
Embora o impacto climático dessa implantação em subescala possa ser pequeno (e provavelmente benéfico), o impacto político poderia ser profundo. Poderia desencadear uma reação contrária que derrubaria a geopolítica climática e ameaçaria a estabilidade internacional. Ou poderia ser uma rampa de acesso para a implantação em larga escala. Poderia, ainda, ser explorado pelos interesses dos combustíveis fósseis que buscam retardar a tarefa essencial de reduzir as emissões.
Somos contra a implantação da geoengenharia solar em curto prazo. De acordo com a Climate Overshoot Commission, o grupo mais sênior de líderes políticos que examinou o assunto, apoiamos uma moratória na implantação até que a ciência seja internacionalizada e avaliada criticamente, e até que alguma arquitetura de governança seja amplamente acordada. Porém, se estivermos certos de que essas implantações em subescala são plausíveis, os formuladores de políticas talvez precisem enfrentar a geoengenharia solar — sua promessa e seu potencial disruptivo e seus profundos desafios à governança global — mais cedo do que se supõe atualmente.
Obstáculos à implantação inicial
Os seres humanos já emitem uma enorme quantidade de aerossóis na troposfera (a camada mais baixa e turbulenta da atmosfera) de fontes como o transporte marítimo e a indústria pesada, mas esses aerossóis caem na Terra ou são removidos pela chuva e outros processos em cerca de uma semana. As erupções vulcânicas podem ter um efeito mais duradouro. Quando elas são poderosas o suficiente para atravessar a troposfera até a estratosfera, os aerossóis ali depositados podem durar cerca de um ano. A SAI, assim como as maiores erupções vulcânicas, injetaria aerossóis ou seus precursores na estratosfera. Devido à sua duração atmosférica muito mais longa, os aerossóis ali depositados podem ter um impacto de resfriamento 100 vezes maior do que teriam se fossem emitidos na superfície.
Levar os aerossóis para a estratosfera é outra questão. Os jatos de passageiros atingem rotineiramente a estratosfera inferior em voos transpolares. No entanto, para obter uma cobertura global eficiente, os aerossóis são mais bem aplicados em baixas latitudes, onde a circulação natural da estratosfera os levará em direção ao polo e, assim, os distribuirá em todo o mundo. A altura média do topo da troposfera é de cerca de 17 quilômetros nos trópicos, e os modelos sugerem que a injeção precisa ser alguns quilômetros mais alta do que isso para ser capturada na circulação estratosférica ascendente. Supõe-se que a altitude para uma implantação eficiente seja de pelo menos 20 quilômetros, quase o dobro da altura em que os jatos comerciais ou grandes aeronaves militares voam.
Embora pequenos aviões espiões possam navegar nesse ar muito rarefeito, eles podem transportar apenas uma ou duas toneladas métricas de carga útil. Isso seria insuficiente, exceto para testes em pequena escala: para compensar uma fração substancial do aquecimento global — digamos, 1 °C de resfriamento — seriam necessárias plataformas que pudessem levar vários milhões de toneladas métricas por ano de material para a estratosfera. Nem os foguetes nem os balões são adequados para transportar uma massa tão grande para essa posição elevada. Consequentemente, a implantação em grande escala exigiria uma frota de aeronaves novas – algumas centenas para atingir a meta de resfriamento de 1 °C. Adquirir apenas a primeira aeronave da maneira típica de grandes programas de desenvolvimento de aeronaves comerciais ou militares pode levar cerca de uma década, e a fabricação da frota necessária levaria vários anos a mais.
Mas começar com a implantação em escala total é imprudente e improvável. Mesmo que estejamos diminuindo o termostato global, quanto mais rápido mudarmos o clima, maior será o risco de impactos imprevistos. Um país ou um grupo de países que deseja implantar a engenharia solar provavelmente apreciará os benefícios políticos e técnicos de um início mais lento, com uma reversão gradual do aquecimento que facilite a otimização e o “aprender fazendo”, minimizando a probabilidade e o impacto de consequências indesejadas.
Imaginamos cenários em que, em vez de tentar injetar aerossóis da maneira mais eficiente perto do equador, um país ou grupo de países tente colocar uma quantidade menor de material na estratosfera inferior em latitudes mais altas. Eles poderiam fazer isso com as aeronaves existentes, pois o topo da troposfera se inclina acentuadamente para baixo à medida que você se afasta do equador. A 35° norte e sul, ela se encontra a cerca de 12 quilômetros. Acrescentando uma margem de 3 quilômetros, a altitude efetiva de implantação a 35° norte e sul seria de 15 quilômetros. Isso continua sendo muito alto para aviões, mas está logo abaixo do teto de serviço de 15,5 quilômetros dos jatos executivos top de linha fabricados pela Gulfstream, Bombardier e Dassault. A lista de países com território a 35° norte ou sul, ou próximo a eles, inclui não apenas países ricos como EUA, Austrália, Japão, Coreia do Sul, Espanha e China, mas também países mais pobres como Marrocos, Argélia, Iraque, Irã, Paquistão, Índia, Chile e Argentina.
Implantação em subescala
Como a implantação em subescala pode ser realizada? A maioria dos estudos científicos estratosféricos de injeção de aerossol presume que o material operativo é o gás dióxido de enxofre (SO2), que tem 50% de enxofre em massa. Outra opção plausível é o sulfeto de hidrogênio (H2S), que reduz o requisito de massa quase pela metade, embora seja mais perigoso para as equipes de solo e de voo do que o SO2 e, portanto, pode ser eliminado da consideração. O gás dissulfeto de carbono (CS2) reduz a necessidade de massa em 40% e geralmente é menos perigoso do que o SO2. Também é possível usar o enxofre elementar, que é o mais seguro e fácil de manusear, mas isso exigiria um método de combustão a bordo antes da ventilação ou o uso de pós-combustores. Ninguém ainda fez os estudos de engenharia necessários para determinar qual desses compostos de enxofre seria a melhor opção.
Usando suposições confirmadas com a Gulfstream, estimamos que qualquer uma de suas aeronaves G500/600 poderia transportar cerca de 10 quilotons de material por ano a 15,5 quilômetros. Se o CS2 de alta eficiência de massa fosse usado, uma frota de não mais de 15 aeronaves poderia transportar até 100 quilotons de enxofre por ano. Os G650s usados, envelhecidos, mas operáveis, custam cerca de US$ 25 milhões. Acrescentando o custo de modificação, manutenção, peças de reposição, salários, combustível, materiais e seguro, esperamos que o custo total médio de uma implantação em subescala com duração de uma década seja de aproximadamente US$ 500 milhões por ano. A implantação em larga escala custaria pelo menos 10 vezes mais.
Qual é o valor de 100 quilotons de enxofre por ano? É apenas 0,3% das atuais emissões globais anuais de poluição por enxofre na atmosfera. Sua contribuição para o impacto da poluição atmosférica particulada sobre a saúde seria substancialmente menor do que um décimo do que seria se a mesma quantidade fosse emitida na superfície. Quanto ao seu impacto sobre o clima, seria cerca de 1% do enxofre injetado na estratosfera pela erupção do Monte Pinatubo, nas Filipinas, em 1992. Esse evento bem estudado corrobora a afirmação de que não ocorreriam efeitos desconhecidos de alta consequência.
Ao mesmo tempo, 100 quilotons de enxofre por ano não são insubstanciais: seria mais do que o dobro do fluxo natural de enxofre da troposfera para a estratosfera, na ausência de atividade vulcânica incomum. O efeito de resfriamento seria suficiente para atrasar o aumento global da temperatura por cerca de um terço de um ano, uma compensação que duraria enquanto a implantação em subescala fosse mantida. E como a geoengenharia solar é mais eficaz para combater o aumento da precipitação extrema do que o aumento da temperatura, a implantação atrasaria o aumento da intensidade dos ciclones tropicais em mais de meio ano. Esses benefícios não são desprezíveis para as pessoas que correm mais risco de sofrer impactos climáticos (embora nenhum desses benefícios seja necessariamente aparente devido à variabilidade natural do sistema climático).
Uma implantação em subescala de aerossóis na estratosfera, embora pequena, ainda poderia ter um impacto sobre o clima global.
Devemos mencionar que nosso cenário de 100 quilotons por ano é arbitrário. Definimos uma implantação em subescala como uma implantação grande o suficiente para aumentar substancialmente a quantidade de aerossol na estratosfera e, ao mesmo tempo, bem abaixo do nível necessário para retardar o aquecimento em uma década. Com essa definição, essa implantação poderia ser várias vezes maior ou menor do que o nosso cenário de amostra.
É claro que nenhuma quantidade de geoengenharia solar pode eliminar a necessidade de reduzir a concentração de gases de efeito estufa na atmosfera. Na melhor das hipóteses, a geoengenharia solar é um complemento aos cortes de emissões. Mas mesmo o cenário de implantação em subescala que consideramos aqui seria um complemento significativo: ao longo de uma década, teria aproximadamente metade do efeito de resfriamento do que a eliminação de todas as emissões da União Europeia.
A política da implantação em subescala
A implantação em subescala que descrevemos aqui poderia servir a vários objetivos científicos e tecnológicos plausíveis. Ela demonstraria as tecnologias de armazenamento, elevação e dispersão para uma implantação em larga escala. Se combinada com um programa de observação, ela também avaliaria os recursos de monitoramento. Esclareceria diretamente como o sulfato é transportado pela estratosfera e como os aerossóis de sulfato interagem com a camada de ozônio. Após alguns anos dessa implantação em subescala, teríamos uma compreensão muito melhor das barreiras científicas e tecnológicas para a implantação em larga escala.
Ao mesmo tempo, a implantação em subescala apresentaria riscos para o implantador. Ela poderia desencadear instabilidade política e convidar à retaliação de outros países e órgãos internacionais que não reagiriam bem a entidades que mexem no termostato do planeta sem coordenação e supervisão globais. A oposição pode se originar de uma aversão profundamente enraizada à modificação ambiental ou de preocupações mais pragmáticas de que a implantação em larga escala seria prejudicial para algumas regiões.
Os implantadores podem ser motivados por uma ampla gama de considerações. O mais óbvio é que um estado ou uma coalizão de estados pode concluir que a geoengenharia solar poderia reduzir significativamente seu risco climático e que essa implantação em subescala seria um equilíbrio eficaz entre os objetivos de levar o mundo a uma implantação em larga escala e minimizar o risco de reações políticas adversas.
Os implantadores podem decidir que um projeto em subescala pode possibilitar intervenções maiores. Embora os cientistas possam se sentir à vontade para fazer inferências sobre a geoengenharia solar a partir de pequenos experimentos e modelos, os políticos e o público podem ser muito cautelosos em relação a intervenções atmosféricas que possam alterar o sistema climático e afetar todas as criaturas que nele habitam. Uma implantação em subescala que não tenha grandes surpresas pode ajudar muito a reduzir as preocupações extremas sobre a implantação em escala total.
Os implantadores também poderiam reivindicar algum benefício limitado da própria implantação em subescala. Embora os efeitos fossem muito pequenos para serem prontamente evidentes no solo, os métodos usados para atribuir eventos climáticos extremos à mudança climática poderiam fundamentar alegações de pequenas reduções na gravidade desses eventos.
Eles também podem argumentar que a implantação está simplesmente restaurando a proteção atmosférica que foi perdida recentemente. A redução das emissões de enxofre dos navios agora está salvando vidas ao criar um ar mais limpo, mas também está acelerando o aquecimento ao diminuir o véu reflexivo que essa poluição criou. O cenário em subescala que esboçamos restauraria quase metade dessa proteção solar, sem a poluição atmosférica compensatória.
Os responsáveis pelas implantações também podem se convencer de que sua ação é consistente com o direito internacional porque podem realizar a implantação inteiramente dentro de seu espaço aéreo doméstico e porque os efeitos, embora globais, não produziriam “danos transfronteiriços significativos”, o limite relevante de acordo com o direito internacional consuetudinário.
As implicações de governança dessa implantação em menor escala dependeriam das circunstâncias políticas. Se isso fosse feito por uma grande potência sem tentativas significativas de engajamento multilateral, seria de se esperar uma reação drástica. Por outro lado, se a implantação fosse realizada por uma coalizão que incluísse países altamente vulneráveis ao clima e que convidasse outros países a participar da coalizão e desenvolver uma arquitetura de governança compartilhada, muitos países poderiam criticar publicamente, mas, em particular, ficar satisfeitos com o fato de a geoengenharia reduzir os riscos climáticos.
A SAI às vezes é descrita como um cenário sociotécnico imaginário que reside em um futuro distante de ficção científica. Mas é tecnicamente viável iniciar implantações em subescala do tipo que descrevemos aqui em cinco anos. Um estado ou uma coalizão de estados que desejasse testar de forma significativa a ciência e a política da implantação poderia considerar essas implantações em subescala ou de demonstração à medida que os riscos climáticos se tornassem mais evidentes.
Não estamos defendendo tal ação — na verdade, reiteramos nosso apoio a uma moratória contra a implantação até que a ciência seja avaliada de forma crítica e alguma arquitetura de governança seja amplamente acordada. No entanto, uma boa compreensão da tecnologia e da política interligadas da SAI é dificultada pela percepção de que ela deve começar com um esforço significativo que desaceleraria substancialmente ou até mesmo reverteria o aquecimento. O exemplo que descrevemos aqui ilustra que as barreiras de infraestrutura para a implantação são mais fáceis de superar do que geralmente se supõe. Os formuladores de políticas devem levar isso em conta — e logo — ao considerar como desenvolver a geoengenharia solar no interesse público e quais barreiras devem ser colocadas em prática.
David W. Keith é professor de ciências geofísicas e diretor fundador da iniciativa de Engenharia de Sistemas Climáticos da Universidade de Chicago.
Wake Smith é professor da Yale School of Environment e pesquisador da Harvard Kennedy School.
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David W. Keith & Wake Smith
