Máquinas que eliminan gases de efecto invernadero del aire

CO2: gas efecto invernadero

A medida que se acumula CO2, atrapa el exceso de calor cerca de la superficie de la Tierra, lo que provoca el calentamiento global. Hay tanto CO2 en la atmósfera ahora que la mayoría de los escenarios muestran que acabar con las emisiones por sí solo no será suficiente para estabilizar el clima: la humanidad también tendrá que eliminar el CO2 del aire.

El Departamento de Energía de EE. UU. tiene un nuevo objetivo para ampliar la captura directa de aire, una tecnología que utiliza reacciones químicas para capturar CO2 del aire. Si bien la financiación federal para la captura de carbono a menudo genera críticas porque algunas personas lo ven como una excusa para que continúe el uso de combustibles fósiles, es probable que la eliminación de carbono de alguna forma siga siendo necesaria, según muestran los informes del IPCC.

La tecnología para eliminar el carbono mecánicamente está en desarrollo y opera a una escala muy pequeña, en parte porque los métodos actuales son prohibitivamente costosos y consumen mucha energía. Pero este año se están probando nuevas técnicas que podrían ayudar a reducir la demanda y el costo de la energía.

El profesor de la Universidad Estatal de Arizona, Klaus Lackner, pionero en la captura directa de aire y el almacenamiento de carbono, responde sobre el estado de la tecnología y hacia dónde se dirige.

Entrevista

Cuando me interesé en la gestión del carbono a principios de la década de 1990, lo que me impulsó fue la observación de que el carbono se acumula en el medio ambiente. A la naturaleza le toma miles de años eliminar ese CO2, y estamos en una trayectoria hacia concentraciones de CO2 mucho más altas, mucho más allá de lo que los humanos hayan experimentado.

La humanidad no puede darse el lujo de tener cantidades cada vez mayores de exceso de carbono flotando en el medio ambiente, por lo que tenemos que recuperarlo.

No todas las emisiones provienen de grandes fuentes, como centrales eléctricas o fábricas, donde podemos capturar el CO2 a medida que sale. Así que tenemos que ocuparnos de la otra mitad de las emisiones: de automóviles, aviones, tomar una ducha caliente mientras su horno de gas emite CO2. Eso significa extraer CO2 del aire.

Dado que el CO2 se mezcla rápidamente en el aire, no importa en qué parte del mundo se elimine el CO2: la eliminación tiene el mismo impacto. Por lo tanto, podemos colocar la tecnología de captura directa de aire justo donde planeamos usar o almacenar el CO2.

El método de almacenamiento también es importante. Almacenar CO2 durante solo 60 años o 100 años no es suficiente. Si dentro de 100 años todo ese carbono vuelve al medio ambiente, todo lo que hicimos fue cuidarnos a nosotros mismos, y nuestros nietos tendrán que resolverlo de nuevo. Mientras tanto, el consumo mundial de energía está creciendo a un ritmo de alrededor del 2% anual.

Dos grandes usos de energía en la captura directa de aire son hacer funcionar ventiladores para aspirar aire y luego calentar para extraer el CO2. Hay maneras de reducir la demanda de energía para ambos.

Por ejemplo, nos topamos con un material que atrae CO2 cuando está seco y lo libera cuando está húmedo. Nos dimos cuenta de que podíamos exponer ese material al viento y se cargaría con CO2. Entonces podríamos humedecerlo y liberaría el CO2 de una manera que requiere mucha menos energía que otros sistemas. Agregar calor creado a partir de energías renovables aumenta aún más la presión del CO2, por lo que tenemos un gas CO2 mezclado con vapor de agua del que podemos recolectar CO2 puro.

Podemos ahorrar aún más energía si la captura es pasiva, no es necesario tener ventiladores soplando el aire; el aire se mueve solo.

Mi laboratorio está creando un método para hacer esto, llamado árboles mecánicos. Son altas columnas verticales de discos recubiertos con una resina química, de aproximadamente 5 pies de diámetro, con los discos a una distancia de aproximadamente 2 pulgadas, como una pila de discos. A medida que el aire pasa, las superficies de los discos absorben CO2. Después de aproximadamente 20 minutos, los discos están llenos y se hunden en un barril debajo. Enviamos agua y vapor para liberar el CO2 en un entorno cerrado, y ahora tenemos una mezcla a baja presión de vapor de agua y CO2. Podemos recuperar la mayor parte del calor que se utilizó para calentar la caja, por lo que la cantidad de energía necesaria para calentar es bastante pequeña.

Al usar humedad, podemos evitar aproximadamente la mitad del consumo de energía y usar energía renovable para el resto. Esto requiere agua y aire seco, por lo que no será ideal en todas partes, pero también existen otros métodos.

Empecé a trabajar en el concepto de secuestro de minerales en la década de 1990, liderando un grupo en Los Álamos. El mundo puede almacenar CO2 de forma permanente aprovechando el hecho de que es un ácido y ciertas rocas son básicas. Cuando el CO2 reacciona con minerales ricos en calcio, forma carbonatos sólidos. Al mineralizar el CO2 de esta manera, podemos almacenar una cantidad casi ilimitada de carbono de forma permanente.

Por ejemplo, hay mucho basalto (roca volcánica) en Islandia que reacciona con el CO2 y lo convierte en carbonato sólido en unos pocos meses. Islandia podría vender certificados de secuestro de carbono al resto del mundo porque guarda CO2 para el resto del mundo.

También hay enormes depósitos subterráneos de la producción de petróleo en la cuenca del Pérmico en Texas. Hay grandes acuíferos salinos. En el Mar del Norte, un kilómetro por debajo del fondo del océano, la empresa energética Equinor ha estado capturando CO2 de una planta de procesamiento de gas y almacenando un millón de toneladas de CO2 al año desde 1996, evitando el impuesto de Noruega sobre las emisiones de CO2. La cantidad de almacenamiento subterráneo donde podemos secuestrar minerales es mucho mayor de lo que necesitaremos para el CO2. La pregunta es cuánto se puede convertir en reserva probada.

También podemos usar la captura directa de aire para cerrar el ciclo del carbono, lo que significa que el CO2 se reutiliza, captura y reutiliza nuevamente para evitar producir más. En este momento, la gente usa el carbono de los combustibles fósiles para extraer energía. Puede convertir el CO2 en combustibles sintéticos (gasolina, diésel o queroseno) que no contengan carbono nuevo mezclando el CO2 capturado con hidrógeno verde creado con energía renovable. Ese combustible puede enviarse fácilmente a través de tuberías existentes y almacenarse durante años, por lo que puede producir calor y electricidad en Boston en una noche de invierno utilizando la energía que se recolectó como sol en el oeste de Texas el verano pasado. Un tanque lleno de "combustible sintético" no cuesta mucho y es más rentable que una batería.

DOE me está asustando porque hacen parecer que la tecnología ya está lista. Después de descuidar la tecnología durante 30 años, no podemos simplemente decir que hay empresas que saben cómo hacerlo y todo lo que tenemos que hacer es impulsarlo. Tenemos que asumir que esta es una tecnología incipiente.

Climeworks es la compañía más grande que realiza captura, directa comercialmente y vende CO2 a alrededor de $ 500 a $ 1,000 por tonelada. Eso es demasiado caro. Por otro lado, a $50 por tonelada, el mundo podría hacerlo. Creo que podemos llegar allí.

Los EE. UU. consumen alrededor de 7 millones de toneladas de CO2 al año en CO2 comercial: piense en bebidas gaseosas, extintores de incendios, silos de granos que lo usan para controlar el polvo de granos, que es un peligro de explosión. El precio promedio es de $ 60- $ 150. Así que por debajo de $100 tienes un mercado.

Lo que realmente se necesita es un marco regulatorio que diga que exijamos que se guarde el CO2, y luego el mercado pasará de capturar kilotones de CO2 hoy a capturar gigatones de CO2.

Veo un mundo que abandona los combustibles fósiles, probablemente gradualmente, pero tiene el mandato de capturar y almacenar todo el CO2 a largo plazo.

Nuestra recomendación es que cuando el carbono sale del suelo, debe combinarse con una eliminación igual. Si produce 1 tonelada de carbono asociado con carbón, petróleo o gas, debe guardar 1 tonelada. No tiene que ser la misma tonelada, pero tiene que haber un certificado de secuestro que asegure que ha sido guardado, y tiene que durar más de 100 años. Si todo el carbono está certificado desde el momento en que sale de la tierra, es más difícil engañar al sistema.

Una gran incógnita es cuánto presionarán la industria y la sociedad para convertirse en carbono neutral. Es alentador ver que empresas como Microsoft y Stripe compran certificados y créditos de carbono para eliminar el CO2 y están dispuestas a pagar precios bastante altos.

La nueva tecnología puede tardar una o dos décadas en penetrar, pero si el impulso económico está ahí, las cosas pueden ir rápido. El primer jet comercial estuvo disponible en 1951. Para 1965 eran omnipresentes.

Climeworks y RRSS