La captura directa de aire es el proceso de extraer aire de la atmósfera y luego utilizar reacciones químicas para separar el gas de dióxido de carbono (CO2). El CO2 capturado puede entonces almacenarse bajo tierra o utilizarse para fabricar materiales duraderos, como el cemento y los plásticos. El objetivo de la captura directa del aire es utilizar una solución tecnológica para disminuir la concentración global de CO2 en la atmósfera. De este modo, la captura directa del aire podría funcionar junto con otras iniciativas para ayudar a mitigar los efectos devastadores de la crisis climática.
Según la Agencia Internacional de la Energía, una organización de modelización energética, hay 15 plantas de captura directa del aire en funcionamiento en Estados Unidos, Europa y Canadá. Estas plantas capturan más de 9.000 toneladas de CO2 al año. Estados Unidos también está desarrollando una planta de captura directa de aire que tendrá la capacidad de eliminar 1 millón de toneladas de CO2 del aire al año.
El Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) de la ONU ha advertido que las emisiones globales de CO2 deben reducirse entre un 30% y un 85% antes del año 2050 para mantener los niveles de CO2 en la atmósfera por debajo de 440 partes por millón en volumen y evitar que la temperatura global aumente más de 2 grados Celsius (3,6 grados Fahrenheit). ¿Puede la captura directa del aire contribuir a esas reducciones?
Para frenar la progresión del cambio climático, los científicos y economistas del IPCC están de acuerdo en que se necesitan medidas a largo plazo para reducir la cantidad de emisiones de gases de efecto invernadero de origen humano. La captura directa del aire ha sido ampliamente criticada por no hacer lo suficiente por sí sola para reducir la cantidad de CO2 perjudicial en la atmósfera. Además, cuesta más por tonelada de CO2 capturada que otras estrategias de mitigación de la crisis climática.
Tabla de contenidos
¿Cuánto CO2 hay en el aire?
El CO2 constituye aproximadamente el 0,04% de la atmósfera terrestre. Sin embargo, su capacidad para atrapar el calor hace que su aumento de concentración sea especialmente preocupante.
Investigadores del Instituto Scripps de Oceanografía de la Universidad de California, en San Diego, llevan registrando la concentración de CO2 en la atmósfera terrestre en el observatorio de Mauna Loa, en Hawai, desde 1958. En ese momento, los niveles de CO2 atmosférico estaban por debajo de las 320 partes por millón (ppm) y aumentaban a un ritmo aproximado de 0,8 ppm al año. El ritmo de aumento se ha acelerado hasta un alarmante 2,4 ppm anuales en la última década.
Según el Instituto Scripps de Oceanografía, los niveles de CO2 alcanzaron un máximo de 417,1 ppm en mayo de 2020, el mayor pico estacional en 61 años de observaciones registradas.
¿Cómo funciona la captura directa del aire?
La captura directa del aire utiliza dos formas diferentes de eliminar el CO2 directamente de la atmósfera. El primer proceso utiliza lo que se llama un sorbente sólido para absorber el CO2. Un ejemplo de sorbente sólido sería una sustancia química básica que se deposita en la superficie de un material sólido. Cuando el aire fluye sobre el sorbente sólido, se produce una reacción química que une el gas CO2 ácido al sólido básico. Cuando el sorbente sólido está lleno de CO2, se calienta a una temperatura de entre 80 C y 120 C (176 F y 248 F) o se utiliza el vacío para absorber el gas del sorbente sólido. A continuación, el sorbente sólido puede enfriarse y volver a utilizarse.
El otro tipo de sistema de captura directa de aire utiliza un disolvente líquido, y es un proceso más complicado. Comienza con un gran contenedor en el que fluye una solución líquida básica de hidróxido de potasio (KOH) sobre una superficie de plástico. El aire se introduce en el recipiente mediante grandes ventiladores, y cuando el aire que contiene el CO2 entra en contacto con el líquido, las dos sustancias químicas reaccionan y forman una especie de sal rica en carbono.
La sal pasa a otra cámara donde se produce otra reacción que crea una mezcla de gránulos sólidos de carbonato de calcio (CaCO3) y agua (H2O). A continuación, la mezcla de carbonato de calcio y agua se filtra para separar ambos. El último paso del proceso consiste en utilizar gas natural para calentar los gránulos de carbonato cálcico sólido a 900 C (1.652 F). Esto libera el gas CO2 de alta pureza, que luego se recoge y se comprime.
Los materiales sobrantes se reciclan en el sistema para volver a utilizarlos. Una vez capturado el CO2, puede inyectarse permanentemente bajo tierra en formaciones rocosas para ayudar a devolver la vida a pozos petrolíferos envejecidos o utilizarse para productos de larga duración como plásticos y materiales de construcción.
Captura directa del aire vs. Captura y almacenamiento de carbono
Muchos expertos creen que tanto la captura directa del aire como los sistemas de captura y almacenamiento de carbono (CAC) son piezas esenciales del rompecabezas de la mitigación de la crisis climática. A nivel fundamental, ambas tecnologías reducen la cantidad de CO2 que podría mezclarse en la atmósfera. Sin embargo, a diferencia de la captura directa en el aire, la CAC utiliza una sustancia química para capturar el CO2 directamente en la fuente de las emisiones. Esto evita que el CO2 llegue a la atmósfera. Por ejemplo, la CAC podría utilizarse para capturar y comprimir todo el CO2 de las emisiones de la chimenea de una central eléctrica de carbón. La captura directa del aire, por otra parte, recogería el CO2 que ya ha sido liberado al aire por la central eléctrica de carbón u otras operaciones de quema de combustibles fósiles.
La captura directa del aire y la CAC utilizan compuestos químicos básicos, como el hidróxido de potasio y los disolventes de amina, para separar el CO2 de otros gases. Una vez capturado el CO2, ambos procesos deben comprimir, mover y almacenar el gas. Aunque la CAC es un proceso algo más antiguo que la captura directa del aire, ambas son tecnologías relativamente nuevas que podrían beneficiarse de un mayor desarrollo.
Debido a que la CAC elimina el CO2 en su origen, sólo puede utilizarse donde hay combustión de combustibles fósiles, como las instalaciones industriales y las centrales eléctricas. En teoría, la captura directa del aire puede utilizarse en cualquier lugar, aunque colocarla cerca de las fuentes de electricidad o donde se pueda almacenar el CO2 aumentaría su eficacia.
Iniciativas y resultados actuales del CAD
Según el Instituto de Recursos Mundiales, hay tres empresas líderes en captura directa de aire en el mundo: Climeworks, Global Thermostat y Carbon Engineering. Dos de las empresas utilizan la tecnología de sorbentes sólidos para eliminar el CO2, mientras que la tercera utiliza la ingeniería del carbono con disolventes líquidos. El número de plantas operativas y piloto varía de un año a otro, pero la primera instalación comercial de DAC del mundo elimina actualmente 900 toneladas de CO2 al año, y hay varias instalaciones comerciales en construcción.
Desde hace 15 años, una planta piloto de captura directa de aire en Squamish, Columbia Británica (Canadá) utiliza electricidad renovable y gas natural para alimentar un proceso de disolvente líquido que puede eliminar una tonelada de CO2 al día. Esta misma empresa está construyendo actualmente otra instalación de captura directa de aire que podrá capturar 1 millón de toneladas de CO2 al año.
Otra planta de captura directa de aire que se está construyendo en Islandia podrá capturar 4.000 toneladas de CO2 al año y luego almacenará permanentemente el gas comprimido bajo tierra. La empresa que construye esta planta tiene actualmente 15 plantas de captura directa de aire más pequeñas en todo el mundo.
Ventajas y desventajas
La ventaja más evidente de la captura directa de aire es su capacidad para reducir las concentraciones de CO2 en la atmósfera. No sólo se puede utilizar más ampliamente que la CAC, sino que además ocupa menos espacio para capturar la misma cantidad de carbono que otras técnicas de secuestro de carbono. Además, la captura directa del aire también puede utilizarse para crear combustibles de hidrocarburos sintéticos. Pero para que sea eficaz, la tecnología debe ser sostenible, barata y escalable. Hasta ahora, la tecnología de captura directa del aire no ha avanzado lo suficiente como para cumplir estos requisitos.
Pros
Las empresas especializadas en tecnología de captura directa de aire están desarrollando actualmente nuevas plantas de captura directa de aire de mayor tamaño, con capacidad para capturar hasta 1 millón de toneladas de CO2 al año. Si se producen suficientes unidades de captura directa de aire más pequeñas, podrían capturar hasta el 10% del CO2 generado por el ser humano. Al inyectar y almacenar el CO2 bajo tierra, el carbono se elimina permanentemente del ciclo.
Debido a que se basa en la captura de CO2 de la atmósfera y no directamente de las emisiones de combustibles fósiles, la captura directa del aire puede funcionar independientemente de las centrales eléctricas y otras fábricas que queman combustibles fósiles. Esto permite una ubicación más flexible y generalizada de las plantas de captura directa del aire.
En comparación con otras técnicas de captura de carbono, la captura directa de aire no requiere tanta tierra por tonelada de CO2 eliminada.
Además, la captura directa del aire podría reducir la necesidad de extraer combustibles fósiles, y podría disminuir aún más la cantidad de CO2 que liberamos a la atmósfera al combinar el CO2 capturado con hidrógeno para producir combustibles sintéticos, como el metanol.
Contras
La captura directa de aire es más cara que otras técnicas de captura de carbono, como reforestación%20y%20forestación. Algunas plantas de captura directa de aire cuestan actualmente entre 250 y 600 dólares por tonelada de CO2 eliminada, con estimaciones que van de 100 a 1.000 dólares por tonelada. Según los investigadores del Instituto Europeo de Economía y Medio Ambiente RFF-CMCC, los costes futuros de la captura directa del aire son inciertos porque dependerán de la rapidez con que avance la tecnología. Por el contrario, la reforestación puede costar tan sólo 50 dólares por tonelada.
El elevado precio de la captura directa del aire se debe a la cantidad de energía que requiere para eliminar el CO2. El proceso de calentamiento tanto del disolvente líquido como del sorbente sólido para la captura directa del aire es increíblemente intensivo en energía porque requiere un calentamiento químico hasta 900 C (1.652 F) y de 80 C a 120 C (176 F a 248 F), respectivamente. A menos que una planta de captura directa de aire se base únicamente en energía renovable para producir calor, sigue utilizando cierta cantidad de combustible fósil, aunque el proceso sea finalmente negativo en cuanto a emisiones de carbono.
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