Aunque no esté escrita en sánscrito, la expresión “cambio climático” se ha convertido en un auténtico mantra. Los medios de comunicación la recitan durante su diario culto para invocar a la divinidad salvadora de la humanidad culpable. Muchos de los que la oyen, meditan para encontrar la manera de buscar su salvación expiando sus culpas.
Esos mismos medios, recogen las investigaciones y opiniones de los expertos, para dar con la solución. Una de las más conocidas para que esté presente en nuestras oraciones es la necesidad de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI).
El objetivo, conseguir esa ansiada meta de mantener el aumento de la temperatura por debajo de 1,5º C. Otra, oración cada vez más rezada es la plegaria por la eliminación de emisiones dióxido de carbono. Mediante los llamados CDR, sistemas que eliminan el carbono directamente del aire.
Se pretende con ellos equilibrar las emisiones residuales que no se pueden eliminar o no se eliminan para el año 2050. Y además reducir la alta concentración de CO2 en el aire. Esa que está provocando impactos cada vez más devastadores en las extremidades del clima.
Hay CDR caseros y otros más sofisticados. Entre los primeros, las plantaciones de árboles y aumentar la capacidad del suelo para secuestrar carbono.También otras soluciones tecnológicas que aceleran o imitan los procesos naturales de eliminación de carbono o extraen directamente CO2 del aire.
Y entre los segundos, destaca el de captura directa de aire (CDA). Interesante, porque elimina carbono sin necesidad de un gran espacio como el que necesita un bosque o un terreno adecuadamente preparado. Además, se puede situar donde se quiera y por ello, no necesita asentarse sobre terrenos fértiles o urbanizables. Por último, si se ubica cerca de un sumidero natural de CO2, ahorra zanjas y conducciones de gran longitud. Las que facilitan el transporte al lugar de almacenamiento.
En las capturas directas de aire se provocan reacciones químicas para extraer de él el CO2. Al exponerse al aire, los compuestos químicos reaccionan selectivamente y lo atrapan, dejando ir al resto de los componentes del aire. A continuación, se inyecta en el sumidero elegido
En función del producto al que se destine el CO2 el período de duración del secuestro podrá variar desde algunas décadas hasta siglos. Así ocurre si se usa en la fabricación de hormigón o plástico. En otros casos, como sería en el de las bebidas carbónicas o los combustibles sintéticos, se volvería a liberar de manera a instantánea.
De todas formas, para conseguir los propósitos derivados del secuestro del gas, lo mejor hasta ahora era inyectarlo en las profundidades de la tierra. Y olvidarse de él. Pero esta solución es cada vez más cuestionada. A causa de la peligrosidad que pueden suponer los escapes del gas almacenado en capas estratigráficas.
Una forma de evitarlo es este tipo de capturas directas . Por eso está siendo cada vez más utilizado por las grandes multinacionales. Actualmente, la mayor planta del mundo captura 4000 t al año. El secuestro global hasta ahora no supera el doble de toneladas. De ellas, la mitad se secuestra de forma permanente. Y el resto se vende para su uso en fabricación de productos.
Lo malo es que cada año se emiten 9.000 millones de toneladas de carbono al cielo. Por eso el objetivo para alcanzar la neutralidad climática sería secuestrar esa cantidad. Desgraciadamente, aún queda mucho camino por recorrer. De todas formas, la captura directa apunta maneras para ello.
De hecho, se está avanzando como demuestra el desarrollo de una planta en EEUU con un millón de toneladas por año de capacidad, que estará operativa en el año 2024.
Mientras tanto, esta técnica alcanza un 6 sobre 9 en la escala de preparación tecnológica. Ello significa que aún se encuentra en la fase de prototipo. Por desgracia, queda mucho para su implementación comercial completa.
Aunque sus ventajas, antes mencionadas son importantes, la captura directa tiene un gran inconveniente. Es más cara que las técnicas tradicionales de mitigación de emisiones. Porque separar el CO2 del aire ambiental consume mucha energía. Ahora hay que invertir entre 250 y 600 $ por tonelada, mientras que la reforestación solo cuesta 50 $.
Por eso ha llegado el momento de apoyar esta novedosa técnica. Es lo que ya está haciendo el gobierno norteamericano a través del Departamento de Energía lcon la iniciativa Carbon Negative Shot. Pretenden reducir el costo de las tecnologías y enfoques de eliminación de CO2. Para alcanzar en una década escalas de gigatones a $100 la tonelada
Por ahora, las ventajas de esta técnica están siendo muy valoradas por los inversores. Y los inconvenientes deben ser combatidos mediante las enseñanzas de la experiencia y la investigación de mejores tecnologías.
Una ventaja imbatible es la posibilidad de tener un almacenamiento cuantificable y permanente. Sin los riesgos ni amenazas a los que están sometidos los bosques, expuestos a la deforestación. Y en el marco de un clima cada vez más hostil, a los incendios forestales y a las sequías.
Respecto a los inconvenientes, el transporte y almacenamiento seguro son dos de los principales. Preocupa tanto la estanqueidad de los depósitos subterráneos como la de las propias tuberías de transporte.
La señal de alarma la dio la ruptura de una canalización en el estado de Mississippi en 2020. Las fugas son problemas inherentes a la gestión de cualquier gaseoducto. Por ello las medidas de seguridad deben ser importantes.
Sabemos que los sumideros geológicos son seguros, aunque el volumen almacenado llegue a millones de toneladas. Pero superar este orden de magnitud ya no aporta tantas garantías. Porque lo novedoso de esta tecnología aporta carencias importantes en poder garantizar el tipo de impacto.Ya que puede producir un fallo de estanqueidad
Sin duda una de las principales ventajas es que captura directa limpia la atmósfera. Y esta limpieza también tiene su precio, por ser un bien público, cada día más elevado. Y más valorado que cualquier producto del que forme parte el CO2 capturado. Porque los productos de los que forma parte no generan suficientes beneficios para compensar el costo de la captura.
En cuanto a mercado actualmente rentable, solo está el de la recuperación mejorada de petróleo (EOR). Esta técnica consiste en proceso de estimulación artificial de un yacimiento para recuperar más petróleo. Se realiza cuando el yacimiento ya no produce lo necesario por agotamiento.
Entonces el petróleo atrapado queda en cavidades de difícil acceso por baja permeabilidad. O cuando hay un contacto deficiente entre agua y petróleo. Se realiza inyectando productos químicos, vapor o gas.
Pero estas técnicas son muy controvertidas. Por ejemplo, no está bien visto por los verdes utilizar el CO2 capturado para producir más petróleo de los pozos agotados. Porque, aunque secuestre permanentemente el CO2 inyectado, también produce petróleo y por ello, más emisiones.
Y los inversores pueden ser acusados de continuar produciendo combustibles fósiles y ralentizando la transición energética.
Por todo lo expuesto, solo queda como viable y vendible el secuestro geológico. Aunque solo puede llevarse a cabo con el apoyo de presupuestos públicos e implicación de las administraciones. Un ejemplo sería el crédito fiscal 45Q estadounidense.
Proporciona hasta $35-50 por tonelada de CO2 capturada a través de CDA y captura de carbono en fuentes puntuales ($50/tCO2 si el carbono capturado se captura bajo tierra y $35/tCO2 si se usa para EOR o en otro lugar). La Ley de Infraestructura Bipartidista también destina presupuestos milmillonarios para todo lo relacionado con esta tecnología.
En la actualidad, existen dos sistemas de captura directa de aire. Ambos difieren respecto a la temperatura de operación necesaria. Por ello, el tipo de energía a emplear en cada uno es también distinto. Los sistemas de solventes líquidos requieren 900º C para liberar el CO2 capturado. Por su parte, los sistemas adsorbentes sólidos solo requieren de 80º C a 120º C.
Gracias a ello, estos sistemas pueden usar calor residual o energía renovable. Mientras que los sistemas solventes dependen del gas natural con captura y almacenamiento de carbono. Para ambos sistemas, la energía es aproximadamente un 80 % de calor y un 20 % de electricidad.
Un ejemplo de sistema adsorbente. Utilizar como adsorbente una mezcla acuosa de hidróxido de potasio acoplado a un proceso cíclico con calcio cáustico. Este proceso permite recircular el aire una y otra vez en dos ciclos emparejados.
Así, se va extrayendo el dióxido de carbono atmosférico y se devuelve el aire con una concentración mucho menor.
Y en el segundo ciclo, es secuestrado para formar carbonato de calcio. Después se calienta para soltar el CO2 y purificarlo. Se puede emplear para sintetizar combustibles u otros usos. El proceso es sencillo, termodinámicamente aceptable y utiliza sustancias baratas.
Sin embargo, las fuentes de energía deben ser de cero o muy bajas emisiones de carbono para maximizar la eficiencia de captura neta. Porque si no lo son, producen más emisiones de CO2 utilizando la energía de las que se capturarían del aire en el proceso.
En resumen, que hoy por hoy, la imprescindible apuesta por ampliar los sistemas CDA obliga a avanzar en las investigaciones que permitan reducir las grandes cantidades de energía que hoy necesitamos para que funcione correctamente.
Y es que, solo en EEUU, se pretende llegar a una capacidad de captura de unos 8 millones de toneladas/año en 2030. Pero para llegar a ello, se necesitaría usar el 0.4% de la generación actual de electricidad del país.
El problema reside en que la capacidad de las fuentes de energía renovable ya necesita expandirse significativamente para descarbonizar la producción de energía y electrificar sectores como los edificios y el transporte. Además, se necesitaría capacidad renovable adicional para las CDA y otros sistemas de eliminación de carbono, para no competir con otros usos.
Por lo tanto, es inevitable que, al ampliar el uso de energía renovable, aumenten los impactos relacionados con la expansión de las actividades mineras de metales de tierras raras. Y para evitarlo, no queda otro remedio que optimizar los sistemas existentes para reducir las necesidades energéticas.
Sin olvidar que todo supone un incremento de dinero destinado a la investigación y el desarrollo para diseñar sistemas completamente nuevos con menores cargas energéticas.
Cuando esto se consiga, las ventajas de los sistemas CDA sobre los demás métodos de secuestro de CO2 serán imbatibles. Recuerden que su flexibilidad de ubicación evita ocupar terrenos fértiles. Y por ello no afecta a la producción de alimentos ni a la ocupación urbanística o la restauración de bosques y manglares.
Además, los sistemas CDA ocupan una cantidad menor de tierra por tonelada de CO2 eliminada De sus competidores. Ganan siempre la partida a la reforestación.
Por ejemplo, para capturar un millón de toneladas de CO2, una instalación CDA necesitaría entre 0,4 y 66 km² para la planta y el recurso energético, mientras que capturar una cantidad similar de CO2 de los bosques requeriría un estimado de 862 km²
Para finalizar, no podemos olvidarnos del agua, porque en cualquier sistema es necesaria. En este caso, los volúmenes necesarios dependen de si el sistema es solvente o no y de la temperatura y la humedad locales
Para un sistema CDA solvente, capturar una tonelada de CO2 puede requerir de 1 a 7 m³ de agua Estos volúmenes son muy similares a los necesarios para fabricar una tonelada de cemento o acero. Las pérdidas de agua se producen principalmente por evaporación, por lo que la humedad relativa y la temperatura de la ubicación de la planta son los principales determinantes del nivel de pérdida de agua. Cuanto más cálido y seco sea el clima local, mayores serán las pérdidas
Por su parte, los sistemas CDA de adsorbente sólido necesitan más o menos agua, dependiendo del método de regeneración del adsorbente. Un sistema que utiliza condensación de vapor para regenerar el adsorbente puede provocar pérdidas de agua en el medio ambiente: una planta típica puede utilizar 1,6 toneladas de agua por tonelada de CO2 capturado.
Otros sistemas regeneran el adsorbente mediante calentamiento indirecto, lo que significa pérdidas mínimas de agua.
Y estos sistemas de calentamiento indirecto, son en realidad productores netos de agua, con un rendimiento estimado de 0,8 a 2 m³ de agua por tonelada de CO2 capturado.
Sin embargo, como el uso de recursos está relacionado con los impactos en la comunidad, las personas que viven cerca de las plantas de CDA y algunas partes de su cadena de suministro también se verán afectadas.
Como resumen final, indicar que los modelos climáticos son muy claros. Y certifican que la eliminación de dióxido de carbono deberá llegar a órdenes de magnitud de miles de millones de toneladas para mediados de siglo. Acompañada de enormes reducciones de emisiones.
Y cuanto más lentos seamos para reducir las emisiones, más necesitaremos depender de la eliminación de carbono, incluida la CDA, para cumplir con los objetivos climáticos locales y mundiales. Para lograrlo, hay que utilizar todas las soluciones posibles.
Solo así se reducirá el coste y el riesgo de que alguna de ellas falle. Por todo ello, los sistemas CDA son una buena herramienta para lograrlo. Aunque también necesiten agua y mucha investigación en los próximos años para garantizar su correcto funcionamiento
Lorenzo Correa
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