La captura y el almacenamiento de carbono (CAC) es el proceso de capturar directamente el gas de dióxido de carbono (CO2) de las centrales eléctricas de carbón u otros procesos industriales. Su objetivo principal es evitar que el CO2 entre en la atmósfera de la Tierra y agrave aún más los efectos del exceso de gases de efecto invernadero. El CO2 capturado se transporta y almacena en formaciones geológicas subterráneas.
Hay tres tipos de CAC: la captura previa a la combustión, la captura posterior a la combustión y la oxicombustión. Cada proceso utiliza un enfoque muy diferente para reducir la cantidad de CO2 procedente de la quema de combustibles fósiles.
Tabla de contenidos
¿Qué es exactamente el carbono?
El dióxido de carbono (CO2) es un gas incoloro e inodoro en condiciones atmosféricas normales. Es producido por la respiración de animales, hongos y microorganismos, y utilizado por la mayoría de los organismos fotosintéticos para crear oxígeno. También se produce por la combustión de combustibles fósiles como el carbón y el gas natural.
El CO2 es el gas de efecto invernadero más abundante en la atmósfera terrestre después del vapor de agua. Su capacidad para atrapar el calor ayuda a regular las temperaturas y a hacer habitable el planeta. Sin embargo, las actividades humanas, como la quema de combustibles fósiles, han liberado una cantidad excesiva de este gas de efecto invernadero. Los niveles excesivos de CO2 son el principal motor del calentamiento global.
La Agencia Internacional de la Energía, que recoge datos energéticos de todo el mundo, calcula que la capacidad de captura de CO2 tiene el potencial de alcanzar los 130 millones de toneladas de CO2 al año si los planes para la nueva tecnología de CAC siguen adelante. Hasta 2021, hay más de 30 nuevas instalaciones de CAC previstas en Estados Unidos, Europa, Australia, China, Corea, Oriente Medio y Nueva Zelanda.
¿Cómo funciona la CAC?
Hay tres vías para lograr la captura de carbono en fuentes puntuales, como las centrales eléctricas. Dado que aproximadamente un tercio de todas las emisiones de CO2 producidas por el ser humano proceden de estas plantas, se está llevando a cabo una gran cantidad de investigación y desarrollo para hacer que estos procesos sean más eficientes.
Cada tipo de sistema de CAC utiliza técnicas diferentes para lograr el objetivo de reducir el CO2 atmosférico, pero todos deben seguir tres pasos básicos: la captura, el transporte y el almacenamiento del carbono.
Captura de carbono
El primer tipo de captura de carbono, y el más utilizado, es la postcombustión. En este proceso, el combustible y el aire se combinan en una central eléctrica para calentar el agua en una caldera. El vapor que se produce hace girar las turbinas que crean energía. Cuando los gases de combustión salen de la caldera, el CO2 se separa de los demás componentes del gas. Algunos de estos componentes ya formaban parte del aire utilizado para la combustión, y otros son productos de la propia combustión.
Actualmente existen tres formas principales de separar el CO2 de los gases de combustión en la captura posterior a la combustión. En la captura con disolventes, el CO2 se absorbe en un portador líquido como una solución de amina. A continuación, el líquido de absorción se calienta o se despresuriza para liberar el CO2 del líquido. El líquido se reutiliza, mientras que el CO2 se comprime y se enfría en forma líquida para poder transportarlo y almacenarlo.
El uso de un sorbente sólido para capturar el CO2 implica la adsorción física o química del gas. A continuación, el sorbente sólido se separa del CO2 disminuyendo la presión o aumentando la temperatura. Al igual que en la captura basada en disolventes, el CO2 que se aísla en la captura basada en sorbentes se comprime.
En la captura de CO2 basada en membranas, los gases de combustión se enfrían y se comprimen y luego se introducen a través de membranas hechas de materiales permeables o semipermeables. Tirado por bombas de vacío, el gas de combustión fluye a través de las membranas que separan físicamente el CO2 de los demás componentes del gas de combustión.
La captura de CO2 antes de la combustión toma un combustible a base de carbono y lo hace reaccionar con vapor y gas oxígeno (O2) para crear un combustible gaseoso conocido como gas de síntesis (syngas). A continuación, se elimina el CO2 del gas de síntesis utilizando los mismos métodos que la captura postcombustión.
La eliminación del nitrógeno del aire que alimenta la combustión de los combustibles fósiles es el primer paso del proceso de combustión de los oxi-combustibles. Lo que queda es O2 casi puro, que se utiliza para la combustión del combustible. A continuación, se elimina el CO2 de los gases de combustión mediante los mismos métodos de captura postcombustión.
Transporte
Después de capturar el CO2 y comprimirlo en forma líquida, debe transportarse a un lugar para su inyección subterránea. Este almacenamiento permanente, o secuestro, en yacimientos de petróleo y gas agotados, vetas de carbón o formaciones salinas, es necesario para encerrar el CO2 de forma segura. El transporte se suele hacer por tuberías, pero para proyectos más pequeños se pueden utilizar camiones, trenes y barcos.
Almacenamiento
El almacenamiento de CO2 debe producirse en formaciones geológicas específicas para tener éxito. El Departamento de Energía de EEUU está estudiando cinco tipos de formaciones para ver si son formas seguras, sostenibles y asequibles de almacenar permanentemente el CO2 bajo tierra. Estas formaciones incluyen vetas de carbón que no se pueden extraer, yacimientos de petróleo y gas natural, formaciones de basalto, formaciones salinas y pizarras ricas en materia orgánica. El CO2 debe convertirse en un fluido supercrítico, lo que significa que debe calentarse y presurizarse según ciertas especificaciones, para poder ser almacenado. Este estado supercrítico le permite ocupar mucho menos espacio que si se almacena a temperaturas y presiones normales. El CO2 se inyecta entonces por una tubería profunda donde queda atrapado en las capas de roca.
Actualmente existen varias instalaciones de almacenamiento de CO2 a escala comercial en todo el mundo. El centro de almacenamiento de CO2 de Sleipner, en Noruega, y el proyecto de CO2 de Weyburn-Midale llevan muchos años inyectando con éxito más de un millón de toneladas de CO2. También hay esfuerzos activos de almacenamiento en Europa, China y Australia.
Ejemplos de CAC
El primer proyecto comercial de almacenamiento de CO2 se construyó en 1996 en el Mar del Norte, frente a Noruega. La unidad de procesamiento y captura de CO2 de Sleipner extrae el CO2 del gas natural que se produce en el yacimiento de Sleipner West y luego lo inyecta en una formación de arenisca de 600 pies de espesor. Desde el inicio del proyecto, se han inyectado más de 15 millones de toneladas de CO2 en la Formación Utsira, que puede llegar a contener 600.000 millones de toneladas de CO2. El coste más reciente de la inyección de CO2 en el emplazamiento fue de unos 17 dólares por tonelada de CO2.
En Canadá, los científicos calculan que el Proyecto de Control y Almacenamiento de CO2 de Weyburn-Midale podrá almacenar más de 40 millones de toneladas de CO2 en los dos yacimientos petrolíferos donde se encuentra en Saskatchewan. Cada año se añaden aproximadamente 2,8 millones de toneladas de CO2 a los dos depósitos. El coste más reciente de la inyección de CO2 en el emplazamiento fue de 20 dólares por tonelada de CO2.
Pros y contras de la CAC
Pros:
- La EPA de EE.UU. estima que las tecnologías de CAC podrían reducir las emisiones de CO2 de las centrales eléctricas que utilizan combustibles fósiles entre un 80% y un 90%.
- Se trata de una tecnología de reducción de emisiones de CO2.
- La cantidad de CO2 está más concentrada en los procesos de CAC que en captura directa del aire.
- Se trata de un proceso de captura de CO2 más concentrado que la captura directa del aire.
- La eliminación de otros contaminantes atmosféricos, como los gases de óxido de nitrógeno (NOx) y de óxido de azufre (SOx), así como de metales pesados y partículas, puede producirse como subproducto de la CAC.
- Se trata de un problema de salud pública.
- Se reduce el coste social del carbono, que se expresa como el valor real del daño causado a la sociedad por cada tonelada adicional de CO2 en la atmósfera.
- El mayor obstáculo para aplicar una CAC eficiente es el coste de separar, transportar y almacenar el CO2.
- La capacidad de almacenamiento a largo plazo
- Se estima que la capacidad de almacenamiento a largo plazo del CO2 eliminado por la CAC es inferior a la que se necesita.
- La capacidad de almacenamiento del CO2 es menor que la necesaria.
- La capacidad de hacer coincidir las fuentes de CO2 con los lugares de almacenamiento es muy incierta.
- La capacidad de adaptar las fuentes de CO2 a los lugares de almacenamiento es muy incierta.
- Las fugas de CO2 de los lugares de almacenamiento podrían causar un gran daño medioambiental.
- La capacidad de hacer coincidir las fuentes con los lugares de almacenamiento es muy incierta.
Cons: