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Una central geotérmica permite capturar CO2 y convertirlo en rocas compactas

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  • Una firma suiza demuestra en Islandia la conversión en roca de las emisiones de una central de generación

  • Peter Eisenberger, co-fundador de Global Thermostat, dice que su tecnología se abaratará hasta los 50 dólares por tonelada

Akshat Rathi (Quartz).- Existe un gas incoloro, inodoro y bastante  benigno que la humanidad no genera lo suficiente. Nada menos que 40 billones de kg de dióxido de carbono cada año, y estamos en vías de cruzar un umbral de emisiones crucial que aumentará la temperatura del globo,  en 2º C, el límite establecido por el acuerdo sobre cambio climático de París.

Pero, en un tono muy bajo, los científicos del clima hablan de una tecnología que podría alejarnos del abismo. Se llama captura directa del aire, y se compone de máquinas que funcionan como un árbol, que absorben el dióxido de carbono (CO2) del aire mediante esteroides que capturan miles de veces más carbono  y, con suerte, asegurando que no generará una catástrofe climática.

Existen al menos dos razones que han silenciado hasta la fecha los avances sobre  la captura directa de aire.

Los científicos del clima confiaban en que las emisiones mundiales de carbono pudieran controlarse para no tener que recurrir a su captura. Pero la mayoría de los expertos creen que el barco ha naufragado Ver. Eso nos lleva a la segunda cuestión: hasta la fecha, todas las estimaciones sugerían que la captura directa del aire sería exorbitantemente cara de implementar.

Durante la última década, un grupo de emprendedores financiados en parte por multimillonarios como Bill Gates de Microsoft, Edgar Bronfman Jr. de Warner Music y el difunto Gary Comer de Land’s End- han trabajado para demostrar que esas estimaciones eran erróneas. Tres empresas -la suiza Climeworks, la canadiense Carbon Ingeneering y la estadounidense Global Thermostat- han creado máquinas que a un razonable coste pueden capturar el CO2 directamente del aire. (Una cuarta empresa, Kilimanjaro Energía, cerró por falta de financiación.)

Durante el año pasado, he rastreado el amplio sector dedicado a la captura y almacenamiento de carbono, que pretende rescatar las emisiones procedentes de centrales térmicas y fábricas de productos químicos. Los expertos miran a quienes se dedican a la captura directa como los chicos rebeldes de la clase. En lugar de ir tras la fruta madura estas empresas tiran cohetes que les conducirán al fracaso, me decía un experto.

Climeworks ha demostrado que se equivocaban. El 11 de octubre pasado una central de energía geotérmica en Islandia estrenó el primer sistema que certifica la captura del aire de las emisiones nocivas de carbono. Aunque se trata sólo de una planta piloto capturar sólo 50 toneladas de CO2 de la atmósfera cada año -equivalente a la emisión de una familia estadounidense- es el primer sistema del mundo que convierte esas emisiones en piedra, garantizando así que no volverá a escapar a la atmósfera durante los próximos millones de años.

¿Desafío a la física?

La imposibilidad de captar aire directo puede ser ilustrada por la física elemental. Imagínense que se le permite comer tantos chuches como quiera, siempre que elija sólo los de color rojo. Si en una bolsa de chuches hay uno rojo por cada 10 chuches, sería fácil encontrarlo y comerlos con gusto. Pero si la concentración se reduce a uno por cada 2.500, encuéntrelos.

Unidad de captura de aire directo junto con las torres de refrigeración de la central de energía geotérmica de Hellisheidi, Islandia. (Climeworks/Zev Starr-Tambor)

En una central térmica de carbón, las emisiones de gases de combustión contienen cerca de un 10% de dióxido de carbono (es decir, aproximadamente uno de cada 10 son moléculas de gas CO2). La captura de las emisiones de gases de efecto invernadero en estas concentraciones relativamente altas requiere menos energía que la captura desde el aire, donde está presente en apenas el 0,04% de concentración (aproximadamente uno de cada 2.500 moléculas de gas). Un Informe de 2011 de la Sociedad Americana de Física calcula que su absorción del aire puede costar entre 600 y 1.000 dólares por cada tonelada de CO2 capturada. La absorción directa en una planta de combustión de carbón, por ejemplo, puede costar menos de la décima parte.

Pero la captura de aire interesa y mucho. En primer lugar no es posible de momento atrapar el CO2 liberado por los automóviles, barcos y aviones. En segundo lugar porque emitimos a la atmósfera más CO2 del necesario para mantener el límite de 2°C, y probablemente necesitemos un instrumento para recuperar algunos gases más de los que generan el efecto invernadero.

El gráfico adjunto muestra las emisiones históricas y las proyecciones de emisiones mínimas para asaltar los objetivos climáticos. Por desgracia, las “promesas de emisión aproximadas” hechas bajo el acuerdo climático de París aumentan, cuando deberían disminuir (trayectoria roja del gráfico).

( Universidad de Manchester)
La mayoría de los sistemas de captura de CO2 dependen de un proceso llamado “absorción reversible.” La idea es conducir una mezcla de gases (aire siendo el principal ejemplo) hacia un material que absorbe el CO2 de forma selectiva. Entonces, en un proceso separado, ese material es manipulado para extraer el CO2. Este CO2 puede ser comprimido y reinyectado al subsuelo. Normalmente el material absorbente es limitado, por lo que será necesario repetir el ciclo para captar más gases de efecto invernadero.

Climeworks y Global Thermostat han ensayado sistemas mediante capas de plásticos y cerámica, respectivamente, con amina, un tipo de sustancia química que pueden absorber el CO2. Carbon Ingineering utiliza un sistema líquido, con óxido de calcio y agua. Las empresas dicen que es demasiado temprano para el desarrollo de estas tecnologías y predecir cuáles serán los costes a escala real. “Es como si alguien preguntara en 1960 por el costo de los cohetes comerciales a día de hoy”, dice David Keith de CI. Lo que ellos están dispuestos a compartir son los costos presupuestados.

Jan Wurzbacher, director de Climeworks, dice que espera que los costes sean inferiores a los 100 dólares por tonelada de dióxido de carbono. Eso está muy cerca del precio previsto por CI, según Geoffrey Holmes, director de desarrollo de negocio de la compañía. Peter Eisenberger, co-fundador de Global Thermostat, dice que su tecnología se abaratará aún más, cuando la instalación sea comercial y descenderá hasta los 50 dólares por tonelada. (Curiosamente, el coste proyectado parece ser inversamente proporcional a la financiación que han obtenido: unos 15 millones de dólares en inversiones privadas para Carbon Ingineering y Climeworks Ingeniería, y 50 millones para Global Thermostat.)

Cada una de las emprendedoras ha construido una planta piloto para probar su tecnología, con la capacidad de captura de cientos de kilogramos de CO2. Todos presumen de que su tecnología es modular, lo que significa que se puede construir una planta de captura de aire directo tan pequeña o grande en función de la financiación disponible. Incluso a 50 dólares por tonelada capturada. Y si tenemos que capturar 10 millones de toneladas en 2050, vemos que nos costará 500.000 millones al año capturar el CO2 de la atmósfera. Parece escandaloso, pero no lo sería si los daños (mil millones de dólares al día) debidos al cambio climático se ponen en perspectiva. A eso apuestan estas empresas emprendedoras.

La planta piloto de Global Thermostat en el Instituto de Investigación de Stanford en Palo Alto estaba inactiva cuando la visité. La de Carbon Engineering está a la espera de incorporar la tecnología –incluida la capacidad de convertir el CO2 en combustible- antes de que se inicie la ampliación de su instalación. Sólo Climeworks ha podido demostrar con éxito su aplicación comercial.

En mayo de este año, Climeworks creó su primera unidad comercial, cerca de Zurich, Suiza, captando aproximadamente 1.000 toneladas de CO2 de la atmósfera cada año (equivalente a la emisión anual de 20 familias estadounidenses). El CO2 capturado se conduce a un invernadero, donde una alta concentración del gas aumenta el rendimiento de los cultivos en un 20%.

Pero la instalación más reciente de la compañía en Islandia es aún más impresionante, ya que es la primera central auténtica de emisiones negativas.

Enterrado para siempre

Para desarrollar la planta Climeworks necesitaba una central de generación neutra de emisiones. La encontraron en Hellisheidi, Islandia, donde la compañía pública de electricidad Reykjavik Energía opera una planta de generación geotérmica. La planta de Hellisheidi, a unos 25 km al sureste de la capital Reykjavik, utiliza el calor natural de una región volcánicamente activa para producir electricidad y calor, mediante el bombeo de agua a través de una red subterránea de conducciones. El agua caliente subterránea se transforma en vapor y se bombea a la superficie donde mueve las turbinas de generación. La central produce alrededor de 300 MW de electricidad (suficiente para el consumo de 200.000 viviendas unifamiliares estadounidenses) y unos 130 MW de calor.

Aunque la energía geotérmica es una fuente limpia, el proceso de recuperación del calor libera una mezcla de gases entre ellos dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno y el hidrógeno. No es una gran cantidad de CO2 por cada unidad de energía producida (una planta geotérmica produce el 3% del CO2 que emite una central térmica de carbón) pero es algo.

En 2014, Reykjavik Energy con la ayuda de académicos en los Estados Unidos, Europa, e Islandia, firmaron un proyecto llamado CarbFix para probar una tecnología capaz de eliminar esa pequeña cantidad de gases que emite la geotérmica. Tras el acuerdo climático de París, la compañía ha incrementado sus esfuerzos por reducir las emisiones para ayudar a Islandia a alcanzar sus objetivos nacionales.
Reykjavik Energy central de energía geotérmica de Hellisheidi, Islandia.
(Arni Saeberg)

En lugar de utilizar la absorción reversible, CarbFix utiliza abundantes recursos naturales de Islandia para capturar el dióxido de carbono. Cada vez que se abre una lata de soda, se ingiere el CO2 disuelto en el agua. La planta de Hellisheidi funciona con un principio similar. Cuando los gases liberados de los enfriadores geotérmicos se mezclan con agua, donde son absorbidos muy ligeramente, la mezcla (de 27 kg de agua por cada kg de CO2) se inyecta luego a 700 metros de profundidad.
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En un estudio de 2016, los científicos descubrieron que el dióxido de carbono en estas mezclas con agua reaccionaban con la roca basáltica ígnea del subsuelo de Islandia (enorme roca oscura que se encuentra generalmente bajo los suelos oceánicos) para formar minerales. Este proceso suele  tardar varios cientos o miles de años en desarrollarse, pero lo sorprendente de Islandia es que la mineralización ha sucedido en menos de dos años. La velocidad probablemente tiene algo que ver con la singular geología local. Los acuíferos de arenisca -que han sido losmás estudiado cuando se trata de  inyectar dióxido de carbono- reaccionan muy lentamente con el CO2. La roca basáltica, por otro lado, parece reaccionar mucho más rápido, probablemente debido a la presencia de metales como el hierro y el aluminio.

El estudio muestra, por primera vez, que el almacenamiento subterráneo de dióxido de carbono es más fácil y más seguro de lo que se pensaba. El dióxido de carbono, una vez atrapado en minerales, no puede volver a escapar a la atmósfera en millones de años. Mejor aún, este tipo de roca basáltica presente en grandes depósitos de todo el mundo, suficiente spara absorber durante muchas décadas las emisiones de combustibles fósiles, captura el aire  y mucho más.(Climeworks)

Durante los últimos tres años, más de 18.000 toneladas de CO2 se han inyectado en el subsuelo como parte del proyecto, según Edda Aradóttir, geólogo de CarbFix. Además, han sido capaces de hacerlo por menos de 30 dólares la tonelada de CO2.

Tecnología de ahorro mundial

Este mes, Climeworks instaló una unidad que captura el dióxido de carbono directamente del aire y lo transfirió a CarbFix para inyectarlo bajo tierra. Como CarbFix ha monitoreado los puntos de inyección durante los últimos tres años, podrá estar seguro de que no habrá fugas. Una vez mineralizado, el CO2 permanecerá atrapado durante miles o millones de años. Esto hace que el sistema Climeworks-CarbFix sea el primero del mundo en emisiones negativas certificadas.


Roca basáltica que contienen carbonatos, que son sólidos que han atrapado el dióxido de carbono.
(Sandra oh Snaebjornsdottir)

(Una planta química en Chicago, donde Archer Daniels Midland fermenta el maíz para producir etanol, afirma ser una central de emisiones negativas. La compañía dice que debido a que el maíz consume CO2 para crecer, aunque la fermentación libera CO2, es neutra en emisiones de carbono-simplemente por devolver lo que extrajo de la naturaleza. Si capturas e inyectas esas emisiones en el subsuelo, técnicamente pueden considerarse emisiones negativas. Pero los expertos no han verificado todavía que la afirmación de Archer Daniels Midland sea cierta).

Climeworks dice que busca clientes para su sistema de reducción de emisiones. La empresa de mensajería DHL, por ejemplo, se ha comprometido a alcanzar cero emisiones para 2050. Pero incluso si  toda su flota de vehículos fueran eléctricos, actualmente no existe tecnología para reducir las emisiones de los aviones que DHL utiliza. La esperanza es que DHL pague dinero a Climeworks para enterrar esas emisiones excesivas en el suelo.

Los académicos pensaban hasta ahora que la captura directa de aire sería demasiado costosa para cualquier instalación comercial. Aún lo creen para la captura y el almacenamiento de carbono en general. Pero lo que Climeworks y sus competidores están mostrando es que, si la captura directa de aire puede hacerse lo suficientemente barata como para que haya un interés comercial, entonces la economía de la captura de carbono en fuentes puntuales probablemente funcione. Y, por si fuera poco, la existencia de una captura aérea directa le otorga a la humanidad una póliza de seguro de  prima elevada le libraría seguramente de desastres mucho más caros.

@Quarz. Reportaje realizado con una beca del Centro de Periodismo Económico McGraw y la escuela de Periodismo de la Universidad de Nueva York

En la imagen Alquimia moderna de Climeworks./Julia Dunlop

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