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Artículo del libro Cuadernos de Sostenibilidad nº1. La neutralidad de carbono: situación y perspectivas

Tecnologías de captura y almacenamiento de CO2 para alcanzar la neutralidad de carbono

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Entrevista a Carlos Abanades, profesor de Investigación del CSIC, Instituto Nacional del Carbón.

¿Qué ocurriría en un planeta en el que los humanos sigamos quemando combustibles fósiles sin tomar ninguna medida para frenarlo? 

Según los expertos que se encargan de construir escenarios climáticos, los informes del IPCC y de Naciones Unidas y las publicaciones en las revistas científicas más prestigiosas, encontramos un doble mensaje que emerge en los últimos años. Hay una mala noticia y una buena. La buena noticia es que el mundo, gracias a las grandes revoluciones tecnológicas que se han producido en los últimos cinco, diez o veinte años en el campo de las renovables, está abandonando los combustibles fósiles para ciertas aplicaciones masivas. La generación eléctrica es un claro ejemplo. La electricidad se hace ya con fuentes renovables y se va a hacer mucho más de esta manera, incluso sin incentivos o incluso si no hubiese un problema de cambio climático. Sencillamente porque hoy es más barato generar ese producto a partir de fuentes renovables que de fuentes fósiles. Y la mala noticia es que el mundo se dirige por desgracia a un problema muy serio con el cambio climático. Pero los escenarios más catastrofistas, aquellos que nos llevaban a “si seguimos así, vamos a acabar en seis o siete grados de calentamiento y quemándolo todo”, esos ya no son realistas. Y eso hay que celebrarlo porque si ves esos trabajos, los escenarios más negativos y más pesimistas están fuera ya de toda duda. 

La mala noticia es que los más probables siguen siendo muy problemáticos, es decir, aquellos que nos llevan a calentamientos medios de dos y medio o tres grados. Cuando preguntas a los científicos y toda esa comunidad científica que evalúa impactos y que entiende realmente las implicaciones de este calentamiento en los ecosistemas, o le preguntas a los economistas, que calculan las consecuencias en zonas costeras del aumento del nivel del mar ligado a estos tres grados, te siguen dando un susto. Es decir, no es suficiente moderar el calentamiento a esa temperatura. Hay que bajar a un grado y medio como se acordó en París. Y eso sigue siendo un desafío gigantesco. 

Sí, porque de hecho hasta hace relativamente poco se hablaba sobre todo de los dos grados. Pero ahora, parece que el objetivo es el grado y medio. Y con urgencia, ¿no? 

Las dos palabras clave son “grado y medio” y “con urgencia”. Tenemos que movernos a una velocidad en el progreso que ya se está dando de reducción de emisiones. Tenemos que acelerar esa descarbonización tanto como para ir a cero emisiones en 2050. Hay sectores de nuestra actividad que son muy, muy grandes y que son tremendamente difíciles de descarbonizar. Algunos absolutamente imposibles, porque, aunque les des toda la electricidad gratis del mundo, renovable y libre de carbono, van a seguir emitiendo CO2

El cemento emite 1.500 millones de toneladas de CO 2 , que es equivalente a todo el sector de aviación mundial, antes de la COVID-19
El cemento emite 1.500 millones de toneladas de CO2, que es equivalente a todo el sector de la aviación mundial, antes de la COVID-19

Un ejemplo es el sector de hacer cal, que emite 400 millones de toneladas al año de CO2. Y la cal se usa para todo. Es necesaria para hacer acero, para hacer pinturas, para hacer vidrio, para tratamientos de gases ácidos en las plantas de tratamiento de residuos o de aguas residuales. Es decir, es un material absolutamente esencial para una infinidad de procesos. 

Otro sector aún más grande es el cementero. El cemento emite 1.500 millones de toneladas de CO2, que es equivalente a todo el sector de aviación mundial, antes del COVID. De nuevo aunque les des toda la electricidad del mundo gratis y el hidrógeno gratis ese CO2 o haces algo con él, o es absolutamente inevitable. Porque vivir en un mundo sin hormigón no parece realista antes del 2050. ¿Cómo se construyen las presas, los edificios o las autopistas? Es decir, estamos hablando de cantidades y de industrias masivas. Y no hay que perder nunca esa perspectiva de escala. 

O capturas el CO2 de esos sistemas y haces algo con él para que no vaya a la atmósfera o esto no tiene solución, no hay otro remedio. O sea, cero es cero. Si quieres ir al cero, hay que hacer algo con estas emisiones inevitables que son el 10 o 15% en la actualidad, que puede parecer un porcentaje bajo ahora pero dentro de 20 años, si se cumplen previsiones y hemos bajado las emisiones de COa la mitad, puede que pasen a ser el 50% de las totales. La importancia de esas emisiones inevitables va a crecer mucho con las necesidades de descarbonizar. Y por eso las personas que trabajamos en CCUS (tecnologías de almacenamiento y uso del carbono) estamos listas para ofrecer esta opción también, porque si no, no hay solución. 

Claro, hay una parte que no se puede reducir. Van a emitir CO2 si o si. Entonces ese es otro problema que hay que atacar. 

Veamos otro ejemplo, la producción de acero, que es otro gigante en emisiones. Casi el 8% de todas las emisiones del mundo provienen de este sector. Aunque se puede fabricar acero con electricidad y con hidrógeno renovable, el acero de calidad necesita carbono. O sea, al hierro puro, tienes que meterle ese carbono. Incluso en los procesos más renovables, donde reducen un 90% las emisiones de CO2, ese otro 10% vuelve a ser imposible de evitar porque es inherente al proceso de producción. 

Existen investigaciones abiertas para poder eliminar también ese 10% de emisiones pero se mantiene el problema del tiempo. Es poco probable que una tecnología que hoy está en el laboratorio a escala de miligramos pueda llegar a la escala de giga toneladas antes del 2050. Y necesitamos resolver este problema ya ahora. Porque además todo el mundo sabe que entre el 2020- 2030 todos los escenarios calculan que vamos a ir un poco con la inercia de lo que estamos haciendo ahora. 

Esto acorta todavía más el desafío a ese momento del 2030 a 2050, donde todos los escenarios, que son realmente leyes físicas de conservación de la materia, nos dicen de forma irrebatible, que si te vas hasta el 2030 manteniendo las emisiones estables, para que luego consigas el grado y medio estable a fin de siglo, vas a tener que introducir sistemas con emisiones negativas. 

"Al hablar de emisiones negativas, no estamos hablando de algo pequeño, estamos hablando de algo con impacto en el clima, en la atmósfera, de gigatoneladas".
Al hablar de emisiones negativas, estamos hablando de algo con impacto en el clima, en la atmósfera, midiendo en gigatoneladas.

Al hablar de emisiones negativas, no estamos hablando de algo pequeño, estamos hablando de algo con impacto en el clima, en la atmósfera, de Giga toneladas. ¿Qué tecnologías de emisiones negativas hay disponibles? Por supuesto, plantar árboles. Hay muchas opciones, por la parte en la biosfera. Aunque todo el mundo entiende que están limitadas, porque hay competencia por el suelo, etc. Ahí entran de nuevo las tecnologías de captura de CO2 de la atmósfera o de procesos biogénicos donde se utiliza biomasa. Por ejemplo, en una central de tratamiento de residuos urbanos en el futuro, vas a poder capturar el CO2 y eliminar esa emisión. 

Está renaciendo el interés en lo de que tenemos que descarbonizar sí o sí, sistemas que no tienen remedio y tenemos que pensar incluso, en sistemas con emisiones negativas. Y hay mucha gente trabajando en tecnologías para reusar el CO2 haciendo combustibles sintéticos, aunque soy un poco escéptico porque necesitan mucha energía renovable para que tenga sentido.

Es decir, un avión no puede cruzar el atlántico o ir hasta Australia con baterías. Ni siquiera está a la vuelta de la esquina la solución eléctrica para eso. En la aviación se van a tener que quemar combustibles, que son los únicos que tienen la densidad energética suficiente para mover los aviones. Y entonces, ¿qué hacemos? ¿dejar de volar? Parece que se puede, porque llevamos un año sin hacerlo. Pero es o dejar de volar o aceptarlo e introducir otro tipo de soluciones como pagar extra por el billete para que el combustible venga del CO2 de la atmósfera o de una planta de biomasa. Porque ya habremos sido capaces de capturarlo y transformarlo en un combustible sintético con energía renovable. 

Entremos ya en las tecnologías de captura, que a mucha gente le suena a ciencia ficción. ¿Cómo se captura el carbono? 

La captura de CO2 en realidad es una palabra que viene con trampa, porque no es capturar de verdad hasta que no has hecho algo con él. Porque si lo capturas y lo vuelves a emitir, estamos hablando de otra cosa. Cuando hablamos en serio de captura, tiene que ser en el ámbito del debate climático. Estamos hablando de capturarlo para obtenerlo de forma pura. 

Capturar en realidad es un sinónimo de separar. Y aquí viene la primera buena noticia: separar CO2 se hace desde hace 100 años sin ningún problema en refinerías, en plantas de fertilizantes ..  porque separar gases hace falta para gran cantidad de procesos. De hecho hay tecnologías comerciales que se pueden comprar “llave en mano” aunque para tonelajes grandes van a costar mucho dinero. 

 Y ahí viene la tarea de los que como yo, nos dedicamos a la investigación: crear tecnologías más baratas y que consuman menos energía. Porque es cierto que capturar CO2 en refinerías y otras industrias se hace, pero nunca se ha hecho en una cementera, ni en una central térmica. Y el desafío tecnológico de hacerlo ahí no es tan fácil. 

Adaptar las tecnologías existentes a esas nuevas aplicaciones no es nada fácil aunque hay mucha investigación de interés y miles de personas trabajando en esto ya, incluidas todas esas empresas que ya tienen procesos comerciales para ciertos sistemas adaptando e investigando para adaptar sus procesos a cementeras, acerías, plantas de residuos, con todos sus contaminantes y residuos. 

Y en mi grupo de investigación nos preguntamos: ¿Y por qué no nos olvidamos de ese tipo de procesos más estándar, y empezamos a utilizar a muy alta temperatura cal y óxido de calcio? Y descubrimos que le va muy bien a los procesos para hacer cal o para hacer cemento. 

Instalación de captura y almacenamiento de dióxido de carbono en Schwarze Pumpe, Brandenburg, Alemania
Instalación de captura y almacenamiento de dióxido de carbono en Schwarze Pumpe, Brandenburg, Alemania

Y todos los proyectos en los que estamos van por ahí: usar el óxido de calcio como un material reversible creando unas condiciones en un sistema donde obligo al óxido de calcio a absorber el CO2 y luego cuando ha hecho ese trabajo, el gas ya lo tengo libre de CO2, porque se ha ido a la fase sólida. Y luego a ese sólido cargado de CO2, que es carbonato de calcio a muy alta temperatura, le voy a obligar a que me entregue el CO2. Y eso lo voy a hacer en condiciones para que ese CO2 que me entrega ya venga en alta pureza. 

Y una vez que tenemos el CO2 de alta pureza, ¿qué hacemos con él? 

Hace casi 20 años hubo un informe, publicado en 2005, que se comenzó a crear en 2002, el “Informe especial del IPCC para captura y almacenamiento de CO2”. En ese informe, yo participaba en el aburrido capítulo de captura. Pero ahí había unos debates espectaculares, en la parte de almacenamiento geológico o en la parte de almacenamiento de CO2 en océanos, porque ahí había expertos geofísicos, oceanógrafos, personas de Greenpeace, metidos en el mismo cuarto con expertos de las grandes petroleras. Y ese es el valor que tiene el IPCC, meter en un cuarto a gente tan dispar y decirles que tienen que salir con unas reglas, discutiendo sobre cosas en las que están de acuerdo, cosas en las que no y cosas en las que discrepan al máximo. 

Y de las cosas en las que están de acuerdo todos los expertos, geólogos, geofísicos, etc., es en que hay formaciones geológicas muy profundas y muy selladas, de las que no escapa nada desde hace millones de años y que están hoy cargadas de fluidos a presión.

Es decir, el almacenamiento geológico de CO2 es posible. El debate es cuánto cabe y dónde lo puedes hacer.  Y aquí podemos distinguir entre unos más lanzados y otros menos lanzados, que dicen que puede haber movimientos sísmicos o puede haber subducción. Y, aunque estas cosas sean muy improbables, no las aceptan y por tanto no las quieren. 

Pero si te vas por ejemplo al mar del Norte, hay formaciones geológicas en el subsuelo donde cabe todo el CO2 de Europa en los próximos cien años. Y ahora los noruegos, nos venden el metano o el gas natural y debajo de esas formaciones, en sitios más profundos todavía, sueñan con meter estas cantidades ingentes de CO2. Y lo van a hacer.

El primer gran proyecto en Europa, con 2.500 millones de euros de presupuesto, se aprobó el año pasado y empieza a ejecutarse ya. Pero para hacerlo a gran escala y empezar a pensar en serio en llevarse CO2, desde el norte de Europa al principio, seguramente habrá que hacerlo en barco o en oleoducto e inyectarlo a ese subsuelo marino.

Y si nos fiamos de los que saben, los riesgos son mínimos y gestionables. Ya que si metemos el CO2 bajo una formación geológica que ha sostenido gas natural a esas presiones cientos de millones de años, es difícil que vaya a escapar. Pero es que si escapa, lo único que perdemos es la energía y dinero de la operación de guardarlo, ya que ahora mismo dejamos escapar todo el CO2 que emitimos. En definitiva, el almacenamiento es una opción muy seria y que está a la vuelta de la esquina en Europa, al menos en el norte.

Si pensamos en nichos, en las empresas que hacen cal o en las cementeras, no hace falta almacenes gigantescos, como el caso del mar del Norte. Algo mucho más local puede ser suficiente para resolver el problema de las emisiones. Y ahí veremos qué ocurre con el almacenamiento geológico. 

Cuando hablamos de “esconder” todo ese CO2 que hemos recogido, lo estamos tratando como basura, pero se está investigando para darle otros usos al CO2. ¿Eso lo ve factible? 

Voy a ser muy claro con el tema del reuso del CO2. Primero, hay que preguntarse por el origen del carbono original, ¿de donde viene ese carbono? Si el carbono viene del subsuelo, o sea, del petróleo o de la piedra caliza, ¿a dónde va a ir ese carbono? Es decir, si lo has utilizado para hacer un combustible sintético, cuando lo metes en el avión, ¿dónde va ese carbono? A la atmósfera.

En el caso de las bolsas de plástico, reciclar una vez, reduce la producción de bolsas de plástico un 50%, pero sigue habiendo bolsas de plástico. Si quieres eliminar el 100% de las bolsas de plástico, reciclar bolsas no es una solución. 

almacenamiento geológico de CO2
El almacenamiento geológico de CO2 es posible. El debate es cuánto cabe y dónde lo puedes hacer

Ayudas a la reducción, evidentemente. Si haces combustible sintético con CO2 de una refinería, ese combustible sintético ya no necesita petróleo de la refinería para el avión. Pero hay que acordarse de que ese CO2 ha venido de dónde ha venido. 

Yo no veo ningún problema con el reuso del CO2 cuando la fuente de carbono es también renovable, no sólo la energía. Es decir, si tienes una planta papelera o una planta de generación de energía, que utiliza pellets de biomasa o te atreves a capturar CO2 del aire, con las implicaciones en coste que eso supone, entonces eso sí que es cero emisiones, reusar CO2 para hacer combustibles sintéticos.

Volviendo a su especialidad, la captura de CO2. ¿Cómo de desarrolladas están las tecnologías? ¿Cómo está España situada? ¿Qué países lideran? 

Hay veces que se acusa a las tecnologías de captura de CO2 de ser demasiado caras. Hagamos un cálculo de lo que cuesta. Si por ejemplo la captura cuesta 50-100 euros por tonelada de CO2. Eso traducido a kilos (una escala mucho más intuitiva), sale a sólo cinco o diez céntimos por kilo. Y ahora, ¿cuánto CO2 genera un kilo o un litro de gasolina? Si haces la cuenta verás que ese coste de CO2, traducido a precio extra de gasolina, supone unas décimas de euro. Es decir, ¿eso es caro o barato? 

Las tecnologías comerciales de captura de CO2 ya son realmente competitivas. Si además hay un incentivo económico, como por ejemplo el mercado de emisiones en Europa, cuando este incentivo suba a 50-60 € la tonelada, estas tecnologías entrarán de lleno en el mercado. 

La investigación lo que debe permitir es innovar y generar sistemas, procesos, reactores, que lo hagan mucho más barato. 

¿Y dónde está España en esto? Pues para hacernos una idea, empresas potentes de bienes de equipo, o sea de las que se van a hacer ricas y negocio vendiendo estas tecnologías, en España no hay muchas. De las de las que venden ya equipos comerciales, ninguna. Están en Noruega, en Japón, en EE.UU. o en Alemania.

España es un país muy industrializado con muchas refinerías, cementeras, etc. Pero hay pocos expertos en generar y concebir este tipo de equipos, aunque sí que hay muchas empresas que ya usan estos equipos.  

Y la competencia en esto es feroz. El sector de captura de CO2 va a ser absolutamente gigantesco. A 20 o 30 años vista, va a dejar como un hermano pequeño al sector del refino de petróleo.

Carlos Abanades

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