Cientista de Nova Iorque Desvenda Fontes Inesperadas de Gases de Efeito Estufa para Combater as Mudanças Climáticas

Nova Iorque, EUA – Róisín Commane é uma química atmosférica da Universidade de Columbia que está empenhada em resolver um problema de contabilidade de gases de efeito estufa em Nova Iorque. Embora o estado rastreie amplamente suas fontes de poluição do ar, desde a produção de energia até o transporte e a gestão de resíduos, os números nem sempre coincidem com a realidade. A quantidade de metano sobre a cidade de Nova Iorque, por exemplo, é inexplicavelmente mais alta do que o esperado.

Róisín Commane, uma espécie de contadora e detective do clima, percorre a cidade de Nova Iorque do chão ao topo dos edifícios em busca de fontes não identificadas ou catalogadas incorrectamente de gases de efeito estufa. Ela usa essas informações para melhorar a compreensão das emissões humanas da cidade.

Existem duas estratégias principais para quantificar as emissões. Modelos de baixo para cima calculam a poluição total a partir de fontes individuais usando valores representativos para cada tipo de emissão. Modelos de cima para baixo descrevem a poluição total que se desloca por uma área usando medições directas de sensores em torres ou de aviões.

O desafio está em conciliar os dois métodos, conforme explica Commane. “Esses modelos podem ser ajustados para garantir que representem a atmosfera conforme a compreendemos agora”.

O trabalho é de grande importância, uma vez que as áreas urbanas são responsáveis por cerca de 70% das emissões de dióxido de carbono do mundo, e Nova Iorque é a principal fonte de emissões de gases de efeito estufa nos Estados Unidos.

Uma contabilidade mais precisa das emissões de gases de efeito estufa pode ajudar Nova Iorque a atingir sua meta de se tornar carbono neutro até 2050 e avaliar a eficácia de seus esforços de redução, afirma Commane. “Todos nós temos boas intenções, mas se conseguirmos demonstrar que estamos reduzindo as emissões, isso é algo muito mais tangível”.

As descobertas em Nova Iorque podem servir de exemplo para esforços semelhantes em outros lugares, especialmente em locais com infra-estrutura de gás natural comparável.

As estimativas de emissões não correspondem à realidade

Commane compara a modelagem atmosférica à resolução de um quebra-cabeça complicado. “Sempre gostei de brincar com números”, diz ela.

Após estudar química e física matemática no University College Dublin, na Irlanda, Commane obteve um doutorado em química atmosférica na University of Leeds, na Inglaterra. Lá, ela aprendeu a construir ferramentas que medem gases atmosféricos, incluindo sistemas a laser.

O cientista atmosférico Steven Wofsy, que a aconselhou quando ela era pesquisadora associada na Universidade de Harvard, elogia sua capacidade de “pensar holisticamente sobre os problemas”. Ele a considera muito criativa, apontando para o trabalho que ela fez com carbono no Ártico. Muitos modelos existentes se concentravam apenas na temporada de crescimento de Verão, quando a absorção de carbono pela fotossíntese atinge o seu auge. No entanto, Commane estendeu seu experimento para incluir os meses de Inverno, quando a camada do solo finalmente congela e os micróbios do solo, que decompõem e liberam matéria orgânica como carbono, entram em dormência.

Commane descobriu que, em anos mais quentes, os atrasos na congelação do Árctico poderiam levar a emissões suficientes do solo para compensar a absorção de carbono no Verão, tornando a tundra uma fonte líquida de dióxido de carbono para a atmosfera.

O trabalho no Árctico é “um pouco deprimente”, pois “as coisas estão descongelando muito rapidamente lá em cima”, diz Commane. “O Árctico está sofrendo com o que estamos emitindo aqui embaio.”

Mudar para a Universidade de Columbia em 2018 para iniciar seu próprio laboratório deu a Commane a oportunidade de ajudar a abordar as emissões em sua origem. Além de ser a principal fonte de emissões de gases de efeito estufa nos Estados Unidos, Nova Iorque ocupa o terceiro lugar no mundo.

Ela começou caracterizando os gases de efeito estufa da cidade, incluindo dióxido de carbono e metano. Em colaboração com cientistas da City University of New York, Stony Brook University e da University of Rochester, desenvolveu uma rede de monitores para amostrar gases ao redor da cidade e do estado.

Ela também notou a quantidade de vegetação na cidade. Nova Iorque abriga cerca de 7 milhões de árvores, mas a vegetação é deixada de fora na maioria dos modelos de contabilidade de carbono da cidade, afirma Commane.

Commane se perguntou se as árvores poderiam ajudar a explicar por que as emissões de carbono medidas na atmosfera eram ligeiramente mais baixas do que o previsto pelos modelos de baixo para cima. Usando os mais recentes mapas de cobertura terrestre de alta resolução para incorporar a vegetação em seu modelo, ela e Dandan Wei, uma pós-doutoranda em seu laboratório, descobriram que as árvores da cidade estavam absorvendo uma quantidade surpreendentemente grande de dióxido de carbono durante a tarde, cerca de 40% das emissões da cidade em um dia de verão.

“Portanto, as árvores realmente importam”, diz Commane, e os modelos precisam levá-las em consideração. Caso contrário, as tentativas de medir as emissões totais da atividade humana na atmosfera perderiam a parcela de carbono temporariamente absorvida pelas árvores.

Olhos no metano

Quanto ao metano, os níveis no ar acima da cidade são pelo menos três vezes mais altos do que o previsto pelos modelos de baixo para cima. Mas ninguém sabe o que causa o excesso

Para descobrir isso, Commane procura o metano em relação a outros gases, incluindo dióxido de carbono, monóxido de carbono e etano. Quando os sensores captam grandes plumas de gás, Commane usa uma técnica chamada atribuição de origem para determinar como as plumas foram produzidas. A velocidade do vento e a intensidade da pluma fornecem informações sobre a direcção e a distância da fonte.

Então, é uma questão de entrar em um carro ou ir a pé para medir e confirmar a localização exacta das emissões com sensores portáteis, diz Commane.

Até agora, seu grupo atribuiu uma quantidade surpreendentemente grande do metano não contabilizado a chaminés e telhados. Isso se deve provavelmente à combustão incompleta de gás natural associada aos sistemas de aquecimento de edifícios. Os pesquisadores também detectaram picos localizados de metano ao redor de certos equipamentos em aterros fechados, que podem ser reduzidos por meio de soluções de engenharia que evitem vazamentos. Os maiores sinais vieram de antigas estações de tratamento de águas residuais, diz Commane, mas, pelo lado positivo, as instalações reformadas produziram muito pouco metano.

“O trabalho de campo que a Dra. Commane está realizando é realmente importante”, diz Ellen Burkhard, uma assessora sénior da New York State Energy Research and Development Authority, a agência estadual que financia essa parte da pesquisa de Commane.

“Ao fazer essas medições de maneira sofisticada e repetida, podemos caracterizar a fonte e [como] essa fonte pode mudar ao longo do tempo”, afirma Burkhard. “É um pouco o velho ditado: você não pode gerenciar o que não mede”.

Embora Commane continue trabalhando em outros projectos, ela acha a parceria entre seu laboratório e a agência de pesquisa de energia particularmente gratificante, porque é tão orientada para soluções. Isso a mantém realista, mas esperançosa na luta contra as mudanças climáticas. “Se não tivéssemos uma maneira de tentar consertar as coisas, pareceria muito mais fútil”, diz ela. “Aqui, posso fazer algo a respeito. E isso faz uma grande diferença, eu acredito.”

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