As concentrações de CO 2 no ar continuam a aumentar rapidamente, e uma rápida redução nas emissões provocadas pelo homem está se tornando cada vez mais importante. Para avaliar a eficácia das medidas políticas, são necessários níveis de emissão oportunos e confiáveis. No entanto, os métodos atuais são caros. A Agência Espacial Européia ESA está, portanto, trabalhando no desenvolvimento de novos satélites que poderão determinar as emissões de CO 2 no futuro – com a ajuda da Empa.

As cidades são verdadeiras fontes de CO 2 , mas a quantidade de emissão realmente emitida dificilmente pode ser determinada com confiabilidade no momento. As estimativas atuais são baseadas em estatísticas e dados de atividades de transporte, indústria, aquecimento e produção de energia. A avaliação desses dados é complexa e os resultados estão disponíveis apenas com um longo atraso. As estimativas também são incertas, uma vez que números precisos muitas vezes não estão disponíveis e suposições simplificadas devem ser feitas – por exemplo, no caso de aquecimento. Embora a atual rede de estações terrestres seja útil para rastrear o aumento de CO 2 na atmosfera, atualmente não é densa o suficiente para fornecer informações confiáveis ​​sobre as emissões de países individuais ou mesmo cidades individuais.

Pesquisadores que trabalham na melhor determinação de emissões

Por esse motivo, a UE, juntamente com a ESA, está desenvolvendo um sistema para monitorar as emissões de CO 2 . Um componente essencial disso é a missão do satélite CO2M (“Monitoramento Dióxido de Carbono Antropogênico Copernicus”): A partir de 2025, os primeiros satélites CO2M serão enviados à órbita para produzir mapas globais das concentrações atmosféricas de CO 2 usando medidas espectroscópicas. Isso permitirá determinar onde e quanto CO 2 é emitido por plantas industriais, cidades e países. Essas medidas reduziriam as incertezas atuais na estimativa de emissões de CO 2 da combustão de combustíveis fósseis.

A ESA conta com a experiência da Empa para equipar os satélites com a tecnologia de medição apropriada. “Conseguimos dar à ESA várias recomendações para equipar os satélites”, diz Gerrit Kuhlmann, do departamento de Poluição do Ar / Tecnologia Ambiental da Empa. A dificuldade em determinar as emissões de CO2 é distinguir entre sinais antropogênicos e biológicos. A respiração da vegetação causa fortes flutuações na distribuição de CO 2 . O satélite deve, portanto, ser capaz de separá-los das emissões provocadas pelo homem. A idéia: um dispositivo de medição combinado que detecta CO 2, mas também adicionalmente dióxido de nitrogênio (NO2). Porque: “A combustão de carvão, petróleo e gás produz não apenas CO2, mas também óxidos de nitrogênio. No entanto, eles não são produzidos durante a ‘respiração’ natural da biosfera”, diz Kuhlmann. Um instrumento adicional de NO2 deve, portanto, ser capaz de “filtrar” os sinais antropogênicos de CO2.

Crédito: Laboratórios Federais Suíços de Ciência e Tecnologia de Materiais

Empa simula medições de satélite

Para testar essa idéia, Kuhlmann e sua equipe simularam a distribuição das concentrações de CO 2 e NO2 para o ano de 2015 com uma resolução espacial não alcançada anteriormente. As simulações elaboradas foram realizadas no computador de alto desempenho mais rápido da Europa, o “Piz Daint” no centro de computação suíço CSCS em Lugano. Eles foram capazes de mostrar que uma combinação de medições de CO2 e NO2 fornece resultados melhores e mais confiáveis ​​do que se apenas um dispositivo de medição de CO2 tivesse sido instalado no satélite.

Rastreamento de CO2 no espaço
Imagens de satélite das simulações dos pesquisadores da Empa: A imagem à esquerda mostra as medições do instrumento CO2, a imagem à direita mostra o instrumento NO2 do satélite. Claramente visíveis são as emissões da cidade de Berlim e várias usinas a carvão. Crédito: Empa

No momento, ainda não está claro quantos satélites precisam ser enviados para a órbita, mas Kuhlmann recomenda pelo menos três. “O problema é que o céu raramente está sem nuvens”, diz Kuhlmann. Em 2015, o céu sobre a Europa ficou livre de nuvens, em média, apenas um dia por semana. Quanto mais satélites tiram fotos regularmente, maior a probabilidade de ver as plumas dos gases de escape de fontes individuais, como as cidades, e poder determinar as emissões a partir delas. A recomendação para a instalação de um instrumento de medição de NO2 adicional já foi incorporada ao planejamento dos novos satélites.