Captura y utilización de CO₂: qué hacer para no caer en el lado oscuro

Juan Manuel Paz García, Universidad de Málaga; José Antonio García, Universidad de Málaga y María Villén Guzmán, Universidad de Málaga

Frenar y revertir el calentamiento global, producido por las emisiones antropogénicas de gases de efecto invernadero, es una prioridad urgente. El dióxido de carbono (CO₂) es el gas de efecto invernadero más importante, y el que se utiliza como referencia.

En la Conferencia del Clima de París (COP21) de 2015, la comunidad científica recomendó reducir las emisiones a valores comparables a los de 1990. La COP26, celebrada en Glasgow en 2021, culminó con un Pacto Climático firmado por 197 países, donde se menciona la necesidad de fijar objetivos de reducción de emisiones ambiciosos que permitan evitar un aumento de la temperatura superior a 1,5 ℃ para 2030.

Para alcanzar estos objetivos, tanto las empresas como las naciones deben implementar diferentes tecnologías de captura, almacenamiento y utilización de CO₂. A continuación, se presentan algunas de las posibles rutas de captura:

Capturar para reducir las emisiones

El sector de la producción energética (electricidad y calor) es responsable de, aproximadamente, el 40 % de las emisiones totales de CO₂. El sector industrial, por su parte, es responsable de alrededor del 21 %. Por lo tanto, industria y energía agrupan aproximadamente dos tercios de las emisiones.

La primera idea que se viene a la cabeza para reducir las emisiones es la captura “poscombustión” efectuada en las chimeneas de las centrales eléctricas y de los procesos industriales basados en la quema de combustibles fósiles.

En la mayoría de los procesos convencionales de combustión, los gases emitidos consisten fundamentalmente en una mezcla de nitrógeno, vapor de agua, dióxido de carbono y algo de oxígeno. Estos gases, una vez enfriados durante las etapas de generación de electricidad, se pueden someter a diferentes procesos fisicoquímicos orientados a separar y capturar el CO₂. Esta técnica tiene la ventaja de que apenas requiere modificación de las infraestructuras de combustión actuales.

No obstante, a pesar de que el CO₂ es el producto principal en la reacción de combustión, no es este sino el nitrógeno el componente mayoritario. La separación entre el nitrógeno y el dióxido de carbono no es sencilla. Por lo tanto, los procesos de captura poscombustión tienen una eficiencia limitada. Teniendo en cuenta esto, se han planteado estrategias que permiten una mayor eficiencia en la captura:

• La oxicombustión. Estos procesos consisten en realizar la combustión utilizando oxígeno puro en lugar de aire atmosférico. Es decir, estableciendo una etapa previa de separación de oxígeno y nitrógeno del aire. En este caso, la corriente de gases de salida sería mayoritariamente vapor de agua y dióxido de carbono, que son relativamente fáciles de separar.
• La combustión en bucle químico. Esta alternativa se basa también en el mismo principio de “quemar sin nitrógeno”. En este tipo de procesos, se utilizan óxidos metálicos para introducir óxigeno. El óxido metálico se reduce a la vez que el combustible se oxida formando CO₂ y agua.
• Los procesos de captura precombustión. Esta estrategia permite reducir las emisiones de CO₂ reduciendo el contenido de carbono de los combustibles antes de introducirlos en las cámaras de combustión. Algunos ejemplos de este tipo de procesos son la separación de CO₂ del biogás para producir biometano y la gasificación de la biomasa vegetal para producir gas de síntesis, dejando parte del carbono en forma de carbón vegetal.

Eliminar el CO₂ ya emitido

En el último informe del Panel Intergubernamental del Cambio Climático de las Naciones Unidas (IPCC2021) se confirmó que, para evitar una subida de temperaturas superior a 1,5 ℃ antes de 2030, no será suficiente con la reducción de las emisiones. Para conseguir ese objetivo, es además necesario capturar el CO₂ históricamente emitido a la atmósfera.

Por supuesto, la manera más lógica de absorber CO₂ es mediante el fomento de todos los posibles procesos de fijación en forma de biomasa vegetal. Es decir, promoviendo el desarrollo de los sumideros naturales de carbono, tales como los bosques y océanos.

También se puede fomentar la producción de madera como material de construcción o para otros usos que permitan la captura de CO₂ a largo plazo. En este contexto, el bambú ha demostrado ser el árbol con la mayor capacidad de fijar rápida y eficientemente carbono de forma sostenible.

Con respecto a los procesos ingenieriles, la captura directa del aire (DAC, por sus siglas en inglés) consiste en filtrar el aire de la atmósfera para separar y capturar el CO₂ que contiene. A día de hoy, varias empresas internacionales están aumentando su capacidad de captura directa de CO₂, entre las que destacan: Climeworks, Carbon Engineering y Global Thermostat.

El lado oscuro de la captura de CO₂

Desgraciadamente, uno de los usos principales que se le está dando al CO₂ capturado es para mejorar la extracción de petróleo, lo que se conoce como recuperación terciaria o enhanced oil recovery (EOR). Este proceso consiste en extraer petróleo mediante la inyección de CO₂ en depósitos profundos. A pesar de ser una técnica rentable y que permite la acumulación a largo plazo del CO₂ capturado, no favorece el abandono de los combustibles fósiles y, por lo tanto, no va en la dirección de luchar urgentemente contra el cambio climático.

Afortunadamente, hay alternativas. Por ejemplo, el CO₂ capturado puede usarse como materia prima en algunas industrias alimentarias o farmacéuticas. También se puede utilizar para producir diferentes compuestos químicos tales como gas de síntesis, metano, metanol o dimetil-éter, que a su vez pueden ser empleados en la industria o como combustibles. Esta conversión se consigue mediante la reacción entre el CO₂ con hidrógeno verde, producido por electrólisis de agua alimentada por energía de fuentes renovables.

En resumen, para conseguir una reducción neta de la concentración de CO₂ atmosférico, este gas debe ser almacenado y utilizado de forma sostenible. Es decir, se debería priorizar el secuestro en forma de biomasa o la utilización mediante conversión con hidrógeno verde frente a su uso para extraer petróleo.

Juan Manuel Paz García, Profesor Titular de Universidad, Departamento de Ingeniería Química, Universidad de Málaga, Universidad de Málaga; José Antonio García, Assistant researcher Departamento de Ingeniería Química, Universidad de Málaga y María Villén Guzmán, Investigadora Postdoctoral, Departamento de Ingeniería Química, Universidad de Málaga

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.