Hidroenergia trebuie să fie mult mai ecologică

Hidroenergia a stârnit controverse încă de la începutul anilor 2000. În ciuda faptului că a fost promovată ca o soluție pentru atenuarea schimbărilor climatice, bula hidroenergetică a izbucnit când cercetătorii au descoperit în 2005 că barajele hidroenergetice sunt responsabile pentru cantități uriașe de emisii de gaze cu efect de seră.

Pereții barajelor hidroenergetice restricționează curgerea râurilor și le transformă în bazine de apă stagnantă. Pe măsură ce aceste rezervoare îmbătrânesc, materia organică precum biomasa algelor și plantele acvatice se acumulează și în cele din urmă se descompune și se scufundă. Acel mediu sărac în oxigen stimulează producția de metan.

Suprafețele rezervoarelor și turbinele eliberează apoi metan în atmosferă. Metanul reprezintă aproximativ 80% din gazele cu efect de seră emise de barajele hidroenergetice, atingând vârful în primul deceniu al ciclului de viață al barajelor.

Metanul este renumit pentru că rămâne în atmosferă timp de 12 ani și este de cel puțin 25 de ori mai puternic decât dioxidul de carbon. Cercetătorii estimează că cel puțin 10% din barajele hidroenergetice ale lumii emit la fel de multe gaze cu efect de seră per unitate de energie ca și centralele pe cărbune. În bazinul Amazonului, mai multe baraje existente sunt de până la zece ori mai mari consumatoare de carbon decât centralele pe cărbune.

În ciuda acestui fapt, există încă un impuls agresiv pentru construirea de noi baraje hidroenergetice în Amazonul brazilian și Himalaya. „În lumina acestui boom așteptat în construcția de noi baraje hidroenergetice, este esențial să se identifice dacă viitoarele baraje vor produce energie cu emisii scăzute de carbon”, a scris o echipă internațională de cercetători într-un 2019. Comunicarea naturii studiu.

Folosind AI pentru a planifica un baraj mai durabil

Pentru a identifica locații ecologice pentru noi baraje hidroenergetice, echipa din 2019 a exploatat date dintr-un model de calcul sofisticat care utilizează inteligența artificială (AI). Ei au observat că barajele de câmpie din Brazilia (o țară predominant de câmpie) tind să aibă suprafețe mari de rezervor care produc intensități semnificativ mai mari de carbon. Amazonul brazilian are cel mai mare număr de baraje cu consum intens de carbon în comparație cu părțile muntoase din Bolivia, Ecuador și Peru. Altitudinea mai mare și topografia abruptă, au descoperit ei, fac o hidroenergie mai puțin intensivă în carbon.

Au fost propuse noi proiecte pentru cel puțin 351 de amplasamente răspândite în Amazon, care găzduiește deja 158 de baraje hidroenergetice. Pentru a găsi soluții pentru reducerea la minimum a consecințelor asupra mediului ale acestor proiecte, cercetătorii continuă să valorifice datele cu AI.

[Related: This century-old technology could be the key to unlocking America’s renewable energy future.]

Într-un studiu recent publicat în jurnal Ştiinţă Săptămâna trecută, o echipă de cercetători a folosit AI pentru a scala bazinul Amazonului. Ei au descoperit că expansiunea hidroenergetică necoordonată a dus la pierderea beneficiilor ecosistemului. În plus, amenajările eficiente de baraje în alte locații ar putea genera de patru ori mai multă energie.

„AI este folosit de Wall Street, de social media, pentru tot felul de scopuri – de ce să nu folosim AI pentru a aborda probleme grave precum sustenabilitatea?” autorul studiului Carla Gomes, un informatician la Universitatea Cornell, a declarat într-un comunicat de presă.

Diverse criterii de mediu, cum ar fi debitul și conectivitatea râului, emisiile de gaze cu efect de seră, diversitatea peștilor și transportul sedimentelor, ale întregului bazin Amazon, trebuie luate în considerare atunci când se selectează locuri pentru noi proiecte, susțin cercetătorii.

În timp ce implementarea politicilor bazate pe astfel de dovezi științifice este vitală pentru construirea de baraje hidroenergetice durabile, cercetătorii caută, de asemenea, modalități de reducere a emisiilor de gaze cu efect de seră din proiectele existente prin extracția metanului.

Extragerea și utilizarea metanului din rezervor

Ideea de a extrage metanul acumulat în lacuri și rezervoare de baraj pentru producerea de energie nu este nouă. În Africa de Est, lacul Kivu, plin cu apă sărată, deține 60 de kilometri cubi de metan și alți 300 de kilometri cubi de dioxid de carbon dizolvat. Metanul este extras din apele adânci ale lacului cu un separator de gaz pentru producerea de energie electrică la centrala KivuWatt din Rwanda.

Inspirați de această posibilitate, Maciej Bartosiewicz, un geofizician de la Academia Poloneză de Științe, și colegii săi propun utilizarea unor absorbanți minerali solizi numiți zeoliți pentru separarea metanului de sedimentele de rezervor. Într-un studiu publicat în jurnal Știința și Tehnologia Mediului, au proiectat un mecanism model pentru a desfășura zeoliți cuplati cu cărbune activ care ar putea fi plasat în partea de jos a rezervoarelor.

[Related: Dam reservoirs may be much bigger sources of carbon emissions than we thought.]

Până acum, oamenii de știință nu au reușit să extragă metan din corpurile de apă dulce, cum ar fi lacuri și rezervoare, deoarece gazul este disponibil la concentrații mult mai mici. Acest lucru a făcut anterior extracția metanului în cantități mai mici mult prea costisitoare. Dar Bartosiewicz spune că zeoliții sunt ieftini și disponibili pe scară largă, ceea ce ar putea oferi o soluție viabilă.

„Sistemul conține o componentă de gazeificare care este o membrană într-o cutie. Apoi, zeoliții ar putea capta metanul după îndepărtarea dioxidului de carbon”, spune Bartosiewicz. Instalarea unui sistem de pompare ar putea stimula și mai mult extracția.

Cu toate acestea, extracția metanului din sedimentele rezervoarelor nu este lipsită de consecințe ecologice. Procesul ar putea duce la o perturbare semnificativă a compoziției biologice a ecosistemului, prin afectarea creșterii bacteriilor care procesează metanul în sedimente, impactând în cele din urmă productivitatea rețelei trofice. În rezervoare și lacuri în care nivelurile de metan sunt ridicate, aceste bacterii sunt o sursă vitală de hrană și energie pentru animalele marine microscopice. Totuși, corpurile de apă au capacitatea remarcabilă de a se auto-regla, susține Bartosiewicz.

„Încă trebuie să dezvoltăm următoarea generație de soluții pentru producția de energie regenerabilă. Aceasta ar putea fi o posibilitate”, spune el. „Extractia metanului nu va fi posibila in toate rezervoarele hidroenergetice. Dar dacă putem produce chiar și cinci procente din energie din acest metan, se va adăuga la cota de energie regenerabilă.”

Leave a Comment