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05 noviembre 2020

La promesa de las tecnologías CCUS: frenar el calentamiento global reciclando CO2

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Aplicar los principios de la economía circular para reciclar las emisiones de CO2 permitirá acelerar la lucha contra el calentamiento global. Una batalla que supone un complejo reto en el que, además de reducir las emisiones con energías limpias como la solar o los coches eléctricos, las tecnologías de captura y utilización de carbono CCUS (por las siglas en inglés de carbon, capture, utilisation and storage) se proponen eliminar el CO2 liberado ya en la atmósfera, capturandolo y convirtiéndolo en materia prima para productos útiles no contaminantes. Entonces, ¿es posible hacer del CO2 un aliado de la acción climática?

Volker Sick es profesor de ingeniería mecánica en la Universidad de Michigan (Estados Unidos) y dirige la Global CO2 Initiative, un proyecto de la misma universidad para impulsar el desarrollo de tecnologías CCUS que puedan capturar y convertir el dióxido de carbono en productos útiles. En una conversación con OpenMind, el profesor Sick reconoce que “Incluso cuando dejemos de utilizar combustibles fósiles, procesos como la fabricación de cemento y acero seguirán emitiendo CO2”. Es ahí donde entra en juego la perspectiva de esta iniciativa global de investigación y análisis de políticas públicas: conseguir que sea viable económica y tecnológicamente el reciclaje del CO2 de la atmósfera y su aprovechamiento para hacer nuevos materiales.  

La Global C02 Initiative calcula que sería posible reducir el equivalente al 10% de las emisiones atmosféricas actuales de dióxido de carbono de cada año para 2030, gracias a las CCUS. / Fuente: Unsplash

CCUS: tecnologías aliadas con los ODS y el Acuerdo de París

Las tecnologías CCUS son para el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) y la Agencia Internacional de Energía (IEA por sus siglas en inglés) un requisito para cumplir con los objetivos climáticos del Acuerdo de París y frenar el calentamiento global por debajo de 2ºC. Las tecnologías CCUS contribuirían con aproximadamente una sexta parte de la reducción de emisiones necesaria para cumplir con este objetivo en 2050.

Según recoge la IEA, actualmente hay en funcionamiento varios proyectos de tecnología energética CCUS a gran escala con una capacidad de captura combinada de 2,4 megatoneladas de CO2 por año, una cifra que está muy lejos de alcanzar el nivel propuesto en los Objetivos de Desarrollo Sostenible de Naciones Unidas: 310 Mt (Megatoneladas) de CO2 cada año para 2030, tal y como reconoce la propia agencia. Según los cálculos de la misma agencia, se habrían capturado hasta 40 millones de toneladas de CO2 derivadas de instalaciones eléctricas e industriales anualmente a fecha de 2020. 

Las tecnologías CCUS permitirían reducir un 14% las emisiones de CO2 acumuladas entre 2015 y 2050, según la IEA. / Imagen: Unsplash

Antes de la firma del Acuerdo de París, el Quinto Informe de Síntesis de Evaluación del IPCC de 2014 estimó que sin las tecnologías CCUS el coste económico de la lucha contra el cambio climático aumentaría un 138%. Aunque la mayoría de proyectos en materia de CCUS se encuentran en los Estados Unidos y Europa, también se planean proyectos en Australia, China, Corea, Oriente Medio y Nueva Zelanda, según el mapa de iniciativas de la IEA. Si finalmente se lleva a cabo, esta hoja de ruta permitiría que la cantidad global de CO2 que se captura actualmente se triplique, alcanzando alrededor de 130 Mt por año.

Capturar y deconstruir CO2: un proceso tecnológico clave para la acción climática

Muchos de los productos que utilizamos contienen carbono, y en base a esto el CO2 que expulsamos a la atmósfera se puede reutilizar para producirlos, en vez de extraer más carbono de fuentes fósiles, la práctica actual. Tal y como argumentaba Volker Sick a OpenMind, “La idea de utilizar CO2 para fabricar productos no es nueva y se ha examinado de forma intermitente durante varias décadas, especialmente en lo que respecta al almacenamiento y la recuperación mejorada de petróleo, que existe desde hace 50 años”.  Sin embargo, implementar la idea de reutilizar a gran escala  el CO2 que producimos implica un desarrollo tecnológico significativo, ya que hay que transformar las moléculas de CO2 en moléculas de carbono, un proceso que requiere un aporte energético que debe provenir de fuentes de energía de carbono cero, para evitar agregar más emisiones de CO2. En este sentido, el director de The Global CO2 Initiative advierte de que, aunque “La disponibilidad mundial de energía renovable ha aumentado sustancialmente durante las últimas décadas, se necesitarán inversiones masivas en investigación, desarrollo e implementación para hacer de las tecnologías CCUS una realidad y generar un impacto real para el medio ambiente y para crear nuevos empleos”.

Imagen: Ventajas de la reutilización del CO2 y representación del proceso de captura. Imagen: Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Michigan. The Global CO2 Initiative.

Un problema para el uso eficiente del CO2 como materia prima es el proceso de captura en sí mismo, tal y como explica Volker Sick: “Se necesitan grandes máquinas y, en realidad, también mucha energía para separar el CO2 de los gases de combustión y especialmente del aire. Una vez que el CO2 está disponible de manera concentrada, los catalizadores facilitan la conversión de este CO2 y agua en productos químicos”. Precisamente en el desarrollo de estos catalizadores trabajan los laboratorios de The CO2 Global Initiative, donde ya se experimenta con la producción de metanol como alternativa a los combustibles fósiles o un hormigón autoreparador que convierte en piedra los gases que ahora contaminan nuestra atmósfera.

Metanol, fibras naturales y hormigón flexible a base de CO2

“El metanol se puede utilizar en la producción de muchos otros productos químicos, incluida la fibra de carbono. Incluso es posible convertir este metanol en un combustible que puede reemplazar al diesel y se quema de manera mucho más limpia”. Volker explica cómo uno de los equipos de investigadores trabaja además con plantas como el cáñamo, el lino o el bambú para involucrar a la naturaleza en el proceso de deconstrucción del CO2. Para ello, se extraen fibras de estas plantas para utilizarlas en materiales compuestos en sustitución de las fibras de vidrio, “E incluso se ha llegado a incluirlas en el hormigón para mejorar sus propiedades”, apunta el director de la iniciativa, que reconoce también que “para que todo esto funcione, es necesario manipular esas fibras y es ahí donde se centra parte de la investigación de nuestro grupo”. Volker indica además que, más allá del metanol o las fibras vegetales, ”La mayor oportunidad para eliminar el CO2 de la atmósfera es encerrarlo en hormigón y otros materiales de construcción. De hecho, es importante entender que cuando bombeamos CO2 a una mezcla de hormigón, ¡el CO2 se convierte en roca! Por lo tanto, nunca volverá a salir a la atmósfera, ni siquiera si el hormigón se rompe”. 

A pesar del prometedor horizonte que supondrían para muchas industrias, el proceso de democratización de estas tecnologías CCUS se encuentra con dos grandes barreras, tal y como reconoce Volker: “Una es el coste y la otra está relacionada con estándares y códigos. En ambos casos, es necesario un trabajo político adecuado y, por eso, desde The Global C02 Initiative trabajamos con legisladores, políticos y organismos sancionadores para ayudar a actualizar o incluso crear nuevas políticas que faciliten la adopción y promoción de estas tecnologías”.

Dory Gascueña para OpenMind

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