thumb|380px|Esquema de la captura terrestre y geológica de emisiones de dióxido de carbono de una planta eléctrica a carbón.
La captura y almacenamiento de carbono (CAC o CCS, por su nombre en inglés carbon capture and storage) es una tecnología para evitar las emisiones de dióxido de carbono (CO2) a la atmósfera o retirarlo de ella mediante la captura directa del aire (DAC por sus siglas en inglés). La CAC consiste en separar el CO2 emitido por la industria y la generación de energía en los procesos de combustión, y transportarlo a un lugar de almacenamiento geológico para aislarlo de la atmósfera a largo plazo, reduciendo así el efecto invernadero y el calentamiento mundial provocados por el exceso de dióxido de carbono en la atmósfera.
El proceso químico de captura de CO2 es energéticamente costoso y, probablemente, se produce CO2 durante el mismo. Este proceso solo retarda la liberación del CO2, que no se puede almacenar indefinidamente. Sin embargo, este CO2 podría ser usado de formas múltiples.
Aunque se ha inyectado CO2 en formaciones geológicas para diversos fines, el almacenamiento a largo plazo de emisiones de CO2 es un concepto relativamente nuevo. El primer ejemplo comercial es Weyburn en 2000; con una planta piloto de producción de energía con CAC integrada, operando desde septiembre de 2008 en la central térmica de Schwarze Pumpe de Vattenfall, en el este de Alemania, con el objetivo de responder a preguntas sobre la viabilidad tecnológica y la eficiencia económica.
La CAC aplicada a una planta de energía moderna convencional podría reducir las emisiones de CO2 a la atmósfera entre aproximadamente el 80 y el 90% comparada a una planta sin CAC.[IPCC, 2005] IPCC reporte especial sobre Carbon Dioxide Capture and Storage. Preparado por Grupo III del Intergovernmental Panel on Climate Change. Metz, B., O.Davidson, H. C. de Coninck, M. Loos, L.A. Meyer (eds.). Cambridge University Press, Cambridge, RU & New York, Estados Unidos, 442pp. Disponible en www.ipcc.ch (PDF: 22.8MB) El IPCC estima que la economía potencial de CAC podría ser entre 10% a 55% del total de mitigación del carbono hasta 2100. Debe resaltarse que las centrales eléctricas a las que se puede aplicar la CAC son las de carbón, biomasa, fuelóleo y gas natural, porque otras, como las centrales hidroeléctricas, las nucleares, las solares y las eólicas, no producen emisiones. Puede ser más económico, en vez de aplicar CAC a una central de carbón, sustituirla por energías renovables.
La captura y compresión de CO2 requiere mucha energía y aumentaría las necesidades de combustible de una central de carbón con CAC en un 25%-40% Estos y otros costes del sistema se estima que aumentarán el coste de la energía de las nuevas centrales eléctricas con CAC en un 21 a 91%.Consejo de Estudios de Utilización de Carbón (CURC) Technology Roadmap, 2005
El almacenamiento de CO2 se prevé que sería en formaciones geológicas profundas, en las masas de aguas profundas, o en forma de minerales carbonatos. En el caso del almacenamiento oceánico profundo, existe el riesgo de aumentar enormemente el problema de la acidificación de los océanos, un problema que se deriva también del exceso de dióxido de carbono presente ya en la atmósfera y los océanos. Las formaciones geológicas son consideradas actualmente los sitios más plausibles de secuestro de carbono. En su Atlas de Secuestro de Carbono 2007, el Laboratorio Nacional de Tecnología de la Energía (National Energy Technology Laboratory) reportó que Norteamérica tiene suficiente capacidad de almacenaje para 900 años de producción de dióxido de carbono. Un problema general es que las predicciones a largo plazo acerca del almacenaje seguro submarino o subterráneo son muy difíciles e inseguras, y persiste el riesgo de que el CO2 pudiera fugarse desde el almacenaje a la atmósfera.
Cuando se aplica en las plantas que utilizan biomasa, el proceso es conocido como bioenergía con captura y almacenaje de carbono. Esto tiene potencial para ser utilizado como una técnica de emisiones negativas (no se emite, sino que se absorbe), y es considerado por algunos como geoingeniería.
Se ha propuesto la biomasa como método de captura del dióxido de carbono emitido por el consumo de combustibles fósiles. El proceso es el siguiente: Se cultivan plantas de las que se puedan extraer biocombustibles. Al crecer, las plantas absorben CO2 de la atmósfera. Se cosechan las plantas (el terreno donde han crecido queda libre) y se extrae biocombustible. Se consume ese biocombustible, con lo que el CO2 vuelve a la atmósfera. Se vuelven a cultivar plantas en ese terreno que ha quedado libre, con lo que absorben de nuevo el CO2.
Parece ideal, pero en la práctica el cultivo de biocombustibles emite un 16% más de CO2 que los combustibles fósiles a los que sustituye.
Otro elemento negativo es la mayor demanda de tierra para cultivar biomasa en la que almacenar CO2. Un artículo de la revista Science calculaba en 2009 que, si solamente se gravaran las emisiones de los combustibles fósiles (y no las de los biocombustibles), para 2065 «toda la tierra que no se necesita para cultivar alimentos y productos del bosque sería utilizada para cultivar biocombustibles».
La CAC se ha propuesto para centrales eléctricas de combustibles fósiles y para industrias que producen mucho dióxido de carbono. No se ha propuesto para vehículos, porque la tecnología de captura es voluminosa y pesada, lo que reduciría su autonomía. Sin embargo, en 2026 la empresa automovilística japonesa Mazda ha probado con éxito un sistema de zeolitas que absorbe el CO2 emitido por un coche convencional y lo almacena en un depósito, para una posterior descarga.
Captura de CO2
La tabla siguiente lista los principales óxidos metálicos de la corteza terrestre. Teóricamente el 22% de esa masa mineral puede formar carbonatos.
Óxido terrestre% de CortezaCarbonatoCambio de entalpía(kJ/mol)SiO259.71Al2O315,41CaO4,90CaCO3 -179MgO4,36MgCO3 -117Na2O3,55Na2CO3FeO3,52FeCO3K2O2,80K2CO3Fe2O32,63FeCO321,76Todos los carbonatos
Fugas thumb|left|Vaca asfixiada por una fuga natural de CO2 en 1986 del lago Nyos. Dicha fuga mató a 1.700 hab. y mucho ganado. + Estimación de costos de la energía con y sin CAC (2002 US$ por kWh) Ciclo combinado de gas natural gas Carbón pulverizado Ciclo combinado integrado con gasificación Sin captura (planta ref.) 0,03 - 0,05 0,04 - 0,05 0,04 - 0,06 Con captura y almacenaje geológico 0,04 - 0,08 0,06 - 0,10 0,06 - 0,09 (Costo de captura y almacenaje geológico) 0,01 - 0,03 0,02 - 0,05 0,02 - 0,03 Con captura y recuperación mejorada de petróleo 0,04 - 0,07 0,05 - 0,08 0,04 - 0,08 Costos referidos a los de la energía de plantas nuevas y grandes. Costos del ciclo combinado a gas natural se basan em precios del gas natural de US$2,80–4,40 por GJ (LHV (lower heating value)). Costos de energía para PC e IGCC se basan en costos de carbón bituminoso de US$1–1,50 por GJ LHV (lower heating value). Tenga en cuenta que los costos dependen en gran medida de los precios del fuel (cambiando continuamente), y adicionados otros factores como costos del capital. También tenga en cuenta que para EOR, los ahorros son mayores para precios altos del combustible. Los precios corrientes del gas y del petróleo son sustancialmente mayores que las cifras usadas aquí. Todas las cifras en la tabla son de la Tabla 8.3a en [IPCC, 2005].
Efectos ambientales El mérito teórico de los sistemas CCS es la reducción de emisiones de CO2 en más del 90%, dependiendo del tipo de planta. Generalmente, los efectos ambientales del uso del CCS surgen durante la producción de energía, con captura, transporte y almacenaje de CO2. Los tópicos relacionados al almacenaje se discuten en esas secciones.
El IPCC ha dado estimaciones de emisiones de aire de varios diseños de plantas CAC (ver tabla abajo). Mientras el CO2 drásticamente se reduce (aunque nunca es completamente capturado), las emisiones de contaminantes del aire se incrementan significativamente, generalmente debido a pocas multas por su no captura. Por lo tanto, el uso de esta tecnología implica una reducción en la calidad del aire.
+ Emisiones al aire de plantas CAC (kg/(MW·h)) Ciclo combinado de gas natural Carbón pulverizado Ciclo combinado integrado de gasificación CO2 43 (−89%) 107 (−87%) 97 (−88%) NOX 0,11 (+22%) 0,77 (+31%) 0,1 (+11%) SOX - 0,001 (−99.7%) 0,33 (+17.9%) Amonio 0,002 (antes: 0) 0,23 (+2200%) - Basado en Tabla 3.5 en [IPCC, 2005]. Entre paréntesis el incremento o decrecimiento comparado a similar planta sin CAC.
Críticas a la CAC En 2018 un informe del Comité Científico Asesor de las Academias Europeas descarta la captura y el almacenamiento de carbono como solución al cambio climático. «Pensar que la tecnología vendrá al rescate si no logramos mitigar lo suficiente puede ser una visión atractiva, pero crear unas expectativas poco realistas sobre esas tecnologías podría tener consecuencias irreversibles para las generaciones futuras», afirma en este documento el presidente del comité, Thierry Courvoisier, astrofísico. Las tecnologías CAC ofrecen solo una capacidad limitada de retirar el dióxido de carbono de la atmósfera y no en la escala prevista en algunos escenarios climáticos.
De acuerdo a la Dra. Sandra Steingraber, existen diversos problemas con la tecnología actual de CAC:
La maquinaria utilizada para capturar carbono de chimeneas industriales requiere energía adicional; alrededor de un 20 % más de consumo energético. El transporte vía gasoductos del CO2 capturado requiere de tuberías con recubrimientos especiales que son muy costosas. Al depositar el CO2 en el subsuelo, éste podría acidificar aguas subterráneas al entrar en contacto. Esto, a su vez, podría crear las condiciones para la disolución de metales pesados en el agua.
Véase también Abandono de los combustibles fósiles Biofijación Captura de postcombustión Erupción límnica (riesgos de enormes escapes de CO2) Economía hipocarbónica Mitigación del cambio climático Proceso de Solvay proceso industrial usado para producir soda cáustica (carbonato sódico) Prueba de ruptura de CO2 Secuestro de carbono Sumidero de carbono Terra preta
Referencias
Bibliografía Environmental Challenges and Greenhouse Gas Control for Fossil Fuel Utilization in the 21st Century. Editado por M. Mercedes Maroto-Valer et al., Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York, 2002: "Sequestration of Carbon Dioxide by Ocean Fertilization", p.122 por M. Markels, Jr. & R.T. Barber. Nobel Intent: Carbon Dioxide Lakes in the Deep Ocean, 19 de septiembre de 2006 @ 11:08 - puesto por John Timmer http://arstechnica.com/journals/science.ars/2006/9/19/5341 Solomon, Semere. julio (2006). Carbon Dioxide Storage: Geological Security and Environmental Issues Case Study on the Sleipner Gas Field in Norway. The Bellona Foundation. Visto 7 de noviembre de 2006, de https://web.archive.org/web/20070930155640/http://bellona.no/filearchive/fil_Paper_Solomon_-_CO2_Storage.pdf ICO2N. The Vision. Stephens, J. 2006. Growing interest in carbon capture and storage (CCS) for climate change mitigation. Sustainability: Science, Practice, & Policy 2(2):4–13 http://ejournal.nbii.org/archives/vol2iss2/0604-016.stephens.html Publicado en línea 29 de noviembre de 2006 The Economist (2009) The illusion of clean coal - Climate change, 5 de marzo de 2009, de The Economist ed. impresa, section The Economist (2009) Trouble in store - Carbon capture and storage, 5 de marzo de 2009, de The Economist ed. impresa
Enlaces externos Informe de Ecologistas en Acción en castellano. Informe de Greenpeace en castellano. www.capturayalmacenamientoco2-com Website dedicado a las tecnologías de Captura y Almacenamiento de CO2. Proyecto AVANZA CO2 Proyecto de I+D basado en la aplicación de TIC a la tecnología de Captura y Almacenamiento de CO2. CO2 Capture Project Global partnership of seven major energy companies working on next-generation CCS technology.