Captura y almacenamiento de carbono

La captura y almacenamiento de carbono (CAC o CCS, por sus nombre en inglés carbon capture and storage) es la propuesta de una técnica para retirar dióxido de carbono de la atmósfera o, más comúnmente, evitar que llegue a ella. 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.

Esquema de la captura terrestre y geológica de emisiones de dióxido de carbono de una planta eléctrica a carbón.

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 el CO₂ se ha inyectado 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 en aproximadamente 80-90 % comparado a una planta sin CAC.^[1]​ El IPCC estima que la economía potencial de CAC podría ser entre 10 % a 55 % del total de mitigación del carbono hasta 2100.^[1]​

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 %^[1]​ 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 %.^[1]​^[2]​

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.^[3]​ 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 negativa de emisiones de carbono, y es considerado por algunos como geoingeniería.

Además otro elemento negativo es la mayor demanda que hay de biomasa para almacenar CO₂ y es que a más consumo también mayor tala de árboles por lo que la revista Science ha calculado que en 2065 se transformaran todos los bosques naturales en plantación de biomasa. Principalmente en Europa, con la tala de 20 millones de toneladas de madera.

Captura de CO₂

Artículos principales: En:Carbon dioxide scrubber [[:Captura de CO₂ del aire | Captura de CO₂ del aire]].

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 Corteza	Carbonato	Cambio de entalpía (kJ/mol)
SiO2	59.71
Al2O3	15.41
CaO	4.90	CaCO3	-179
MgO	4.36	MgCO3	-117
Na2O	3.55	Na2CO3
FeO	3.52	FeCO3
K2O	2.80	K2CO3
Fe2O3	2.63	FeCO3
	21.76	Todos los carbonatos

Fugas

 

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)^[1]​

	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].^[1]​

Efectos ambientales

Los méritos teóricos 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 (before: 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^[4]​ 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 limitada posibilidad realista de retirar el dióxido de carbono de la atmósfera y no en la escala prevista en algunos escenarios climáticos.^[4]​

Véase también

• Sumidero de carbono
• Mitigación del cambio climático
• Erupción límnica posible riesgos a resultas de enormes salidas de CO₂
• Economía de bajo carbono
• Captura de postcombustión
• Proceso de Solvay proceso industrial usado para producir soda cáustica (carbonato sódico)
• Terra preta
• Biofijación

Referencias

1. [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, 442 pp. Disponible en www.ipcc.ch el 10 de febrero de 2010 en Wayback Machine. (PDF: 22.8 MB)
2. Consejo de Estudios de Utilización de Carbón (CURC) Technology Roadmap, 2005
3. "NETL 2007 Carbon Sequestration Atlas", 2007.
4. Planelles, Manuel (1 de febrero de 2018). «La captura del CO2 no será la solución al cambio climático». El País. Consultado el 15 de febrero de 2018. 

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
• Stephens, J. 2006. Growing interest in carbon capture and storage (CCS) for climate change mitigation. Sustainability: Science, Practice, & Policy 2(2):4–13 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. el 19 de junio de 2010 en Wayback Machine.
• Website dedicado a las tecnologías de Captura y Almacenamiento de 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.
• Joint venture which has overseen capture and storage of one million tonnes per year of CO₂ from its natural gas refinery.
• Zero Emissions Platform European Technology Platform for Zero Emission Fossil Fuel Power Plants.
• UCL Carbon Capture Legal Programme Free online source of CCS Legal and Policy information.
• IPCC Special Report on Carbon Dioxide Capture and Storage (CCS).
  • Scientific Facts on CO₂ Capture and Storage, a peer-reviewed summary of the IPCC Special Report on CCS.
• Recent news articles on CO₂ capture and storage.
• Extensive news and reports on CO₂ capture and storage events, projects and activities.
• Short movie about Schwarze Pumpe, the world's first ccs pilot coal power plant.
• Collection of recent news articles on CO₂ capture and storage.
• 2009 journal article on CCS legal questions.
• DOE Fossil Energy Department of Energy programs in carbon dioxide capture and storage.
• 2007 NETL Carbon Sequestration Atlas.
• Online discussion on pipeline materials for supercritical saturated CO₂. el 28 de diciembre de 2009 en Wayback Machine.
• Carbon Sequestration News, Events, Research and People (enlace roto disponible en Internet Archive; véase el historial, la primera versión y la última). Carbon Capture and Storage Information Hub.
• The Global Carbon Capture and Storage Institute The Global Carbon Capture and Storage Institute (Global CCS Institute).
• "Burying Climate Change: Efforts Begin to Sequester Carbon Dioxide from Power Plants", West Virginia hosts the world's first power plant to inject some of its CO₂ emissions underground for permanent storage, Scientific American, 22 de septiembre de 2009.
• Overview of Geologic Sequestration of CO₂.
• U.S. Environmental Protection Agency - Regulating Geologic Sequestration of CO₂ U.S. EPA page outlining EPA's role in regulating geologic sequestration of CO₂.
• International Energy Agency Greenhouse Gas Research Programme (incluye resúmenes Proyecto CSS).
• CO₂ Capture and Geologic Storage National Energy and Technology Laboratory summary of worldwide projects.
• Planta piloto de captura det CO₂ más grande del mundo se inaugura en Dinamarca. Unión Europea. 14 de marzo de 2006; visto 13 de julio de 2007.
• Scottish Centre for Carbon Storage, estudios de Captura de Carbono y Almacenaje llevado a cabo en Edimburgo, Escocia.
• CO₂ Storage in in situ Converted Coal Seams - Research Project at the RWTH Aachen University.
• Secuestro geológico de CO₂ (en la Wikipedia en inglés).

•   Datos: Q41491
•   Multimedia: Carbon capture and storage