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Sep 10, 2023

Avaliações espacialmente explícitas do ciclo de vida revelam pontos críticos de impactos ambientais da geração renovável de eletricidade

Comunicações Terra e Meio Ambiente

Communications Earth & Environment volume 3, Número do artigo: 197 (2022) Cite este artigo

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A geração de energia renovável tem grande potencial para reduzir as emissões de gases de efeito estufa, mas pode agravar outros impactos ambientais, como a escassez de água, em outras partes da cadeia de abastecimento. Aqui, revelamos uma ampla gama de impactos ambientais globais de energia solar concentrada, energia hidrelétrica a fio d'água e queima de biomassa em comparação com a energia clássica a carvão: A avaliação do impacto do ciclo de vida espacialmente explícito é usada para avaliar suas cadeias de suprimentos com relação a demanda por energia, terra, materiais e água, emissões de gases de efeito estufa e impactos na saúde humana e na qualidade do ecossistema com foco na mineração. Análises de hotspots em termos de localização e tipo de impacto mostram que não há preferência clara por nenhuma das tecnologias, principalmente porque o consumo de água muitas vezes é crítico no local. A usina de energia solar concentrada examinada é a menos adequada para uma transição energética sustentável: seus pontos críticos espaciais estão se espalhando mais globalmente e podem exceder os da combustão de carvão em número e gravidade. A metodologia apresentada é a base para mitigar tais hotspots ambientais.

As emissões de gases de efeito estufa da produção de eletricidade e calor representaram 25% das emissões globais de gases de efeito estufa em 20101. Sua redução para combater o avanço das mudanças climáticas é uma meta declarada da comunidade internacional, estabelecida no Objetivo de Desenvolvimento Sustentável 7, Energia Limpa e Acessível2 . As tecnologias favoráveis ​​ao clima para produzir eletricidade são um elemento importante desse esforço, que também foi abordado pelo Painel Internacional de Recursos3. Até agora, a sociedade e a política tendem a se concentrar menos em outros impactos ambientais dessas tecnologias do que na emissão de gases de efeito estufa. No entanto, a produção de eletricidade requer quantidades tão grandes de água (de resfriamento) que, mesmo em cenários de desenvolvimento sustentável, a demanda não pode mais ser atendida adequadamente já em 2040 em muitas regiões do mundo4. Pode, portanto, contribuir para a escassez regional de água. Além disso, a demanda por recursos minerais essenciais, cuja extração e processamento, por sua vez, têm vários impactos ambientais diferentes, provavelmente aumentará. O lítio é um exemplo de recurso em alta demanda pelo setor elétrico renovável, enquanto sua extração pode contribuir para a escassez regional de água nos Andes5. Enquanto isso, os elementos de terras raras tornaram-se críticos para as turbinas eólicas, enquanto sua extração e processos relacionados podem não apenas afetar negativamente o ambiente circundante, mas também apresentar riscos graves à saúde humana6. Como se espera que a parcela de biocombustíveis forneça um elemento importante da matriz energética global com 20 a 30% da necessidade global, não apenas a demanda por terra, mas também a competição por terras férteis entre diferentes usuários aumentará7. Dependendo dos cenários escolhidos, 7 a 45% das terras aráveis ​​globais seriam necessárias para satisfazer as necessidades crescentes de usinas de biocombustíveis em 2050, o que indica que tais desenvolvimentos devem ser gerenciados com cautela7.

Além dos exemplos selecionados, existem muitos outros possíveis impactos e vínculos entre a geração de eletricidade e outros setores. Como as consequências das interações entre os sistemas humanos e naturais "têm profundas implicações para os desafios globais"8, o conceito de teleacoplamento foi aplicado para descrever as interações nos sistemas humano-ambientais, integrando conceitos disciplinares como teleconexões e globalização8,9. Usamos o termo teleconexões, originalmente relacionado às ligações entre sistemas climáticos distantes10, neste estudo para descrever a carga ambiental da geração de eletricidade em determinados locais em outros locais em todo o mundo. Para desvendar as teleconexões de forma que opções de ação possam ser derivadas, o grau de resolução espacial é crucial: Uma revisão de 251 análises de Avaliação do Ciclo de Vida (LCA) mostrou que ainda há muito poucos resultados e muitas regiões do mundo permanecem sub-representados11. Para ajudar a preencher essa lacuna, realizamos uma avaliação abrangente e espacialmente explícita de vários efeitos ambientais por meio de uma análise avançada de hotspot de Avaliação de Impacto do Ciclo de Vida (LCIA) que leva a ACV espacial ainda mais por meio de uma avaliação recém-desenvolvida e apresentação de hotspots com o melhor de nosso conhecimento . Para tanto, um conjunto de indicadores LCIA é utilizado para comparar a carga ambiental potencial da fase de construção e operação de quatro estudos de caso de geração de eletricidade: hidrelétrica a fio d'água, energia solar concentrada, queima do bagaço (resíduos da cana-de-açúcar da manufatura) e combustão de carvão. Informações espacialmente explícitas sobre o fornecimento de materiais são adicionadas para regionalizar o fornecimento a montante com oito commodities minerais relevantes. Os resultados são analisados ​​em relação às atividades mais prejudiciais em termos de localização e tipo de atividade para identificar as teleconexões adversas ao longo das cadeias de abastecimento. Recomendações para produção de energia e outras prioridades de pesquisa são derivadas.