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Un metabolismo peligroso: ¿remedios de futuro contra el aumento del CO2?

8 de febrero 2017

La geoingeniería es una de las esperanzas para intentar frenar y reducir los niveles de CO2 de la atmósfera. Las innovaciones tecnológicas tienen que ayudar a encontrar soluciones al problema.

Air photograph of Reykjavik Energy's Hellisheidi geothermal power plant. The current emissions of the powerplant are: 40,000 tons CO2/year and 12,000 tons H2S/year. The CarbFix I pilot CO2 injection site is connected to the powerplant via a pipeline that delivered some of the CO2 and H2S gases that were injected into a basaltic storage reservoir at ~500 m depth below surface. Author: Árni Sæberg.

Fotografía aérea de la central de energía geotérmica Hellisheidi de Reykjavik, en Islandia. Las emisiones de la planta son: 40.000 toneladas CO2/año y 12.000 toneladas H2S/año. El sistema piloto de inyección de CO2 CarbFix I está conectado a la central a través de una tubería que recoge parte del CO2 y el H2S y los inyecta en un reservorio basáltico a unos 500 m bajo la superficie. Autor: Árni Sæberg. Leed más aquí.

Las atmósferas de Venus y Marte tienen un 95% de CO2. En la atmósfera de la Tierra, la actividad de la vida ha retirado este gas, que ahora supone sólo el 0,04%: el carbono es la base de la construcción de los seres vivos, que también lo acumulan en materiales como la madera o las conchas. A lo largo del tiempo, los restos de materia orgánica, con su carbono, han formado enormes depósitos de carbón, petróleo y gas natural y los caparazones de animales marinos han creado inmensos sedimentos de rocas carbonatadas. Aunque la respiración de plantas y animales y la descomposición de restos orgánicos sueltan CO2 al aire, el resultado de la historia de la vida es una atmósfera con muy poco CO2.

Pero, al quemar combustibles fósiles, los humanos están deshaciendo el proceso y devolviendo carbono a la atmósfera, lo que provoca un aumento del efecto invernadero y, por tanto, de la temperatura, así como una acidificación de los océanos. Los intentos de reducir las emisiones han sido poco efectivos, ya hay demasiado CO2 en la atmósfera y es inevitable que siga aumentando durante algunas décadas, a pesar de las propuestas de bajar el consumo y sustituir los combustibles fósiles, ya que la población sigue creciendo, se acumula en ciudades (que hoy tienen un metabolismo de alto consumo de energía y altas emisiones), y países muy poblados aumentan mucho su actividad metabólica.

La geoingeniería propone dos tipos de acciones directas: a) captar CO2 antes de que salga a la atmósfera y b) capturar CO2 de la atmósfera. Ambas cosas son factibles. El 2000, BP, Chevron, Suncor y Petrobras se unieron para estudiar la captura y almacenamiento industriales del CO2 generado en la producción de electricidad. En 2005, el IPCC publicó el informe Carbon dioxide capture and storage (CCS) y hoy pide centrales de gasificación y licuefacción para producir hidrógeno y otros combustibles, que capturen al año el 9-12% de las emisiones en 2020 y el 21-45% en 2050. La CCS supone tres pasos: captura en los procesos de combustión, transporte del CO2 comprimido por tuberías e inyección en rocas porosas subterráneas profundas, aisladas por capas superficiales impermeables.

Esquema del procès de tractament de captura de CO2 ideat per Carbone Engineering al Canadà.

Esquema del proceso de captación de CO2 ideado por Carbone Engineering en Canadá. Podéis ver más aquí.

Hoy, en EEUU, hay 120 instalaciones de captura. Por desgracia, la post-captura usa disolventes con aminas, tóxicos, los procesos son poco eficientes y el entierro tiene alto peligro potencial. Desde 2007, se estudia la captura natural de CO2 en rocas basálticas de zonas geotérmicas de Islandia y J. Matter (de la Universidad de Southampton) ha dirigido pruebas de inyectar CO2 en un pozo con calcio, hierro y magnesio. En 2 años, 95% del gas ha dado lugar a carbonatos sólidos. Las rocas basálticas son muy abundantes, sobre todo en los fondos marinos. De momento, sin embargo, todo es complicado, no demasiado efectivo y caro a escala global.

La otra opción, capturar CO2 de la atmósfera, equivaldría a las emisiones negativas del IPCC. La empresa Carbon Engineering, fundada entre otros por Bill Gates y Murray Edwards, trabaja en Vancouver para fijar el CO2 en bolitas sólidas. La idea es utilizar procesos de captación muy efectivos y usar el CO2 para producir combustibles. Se quiere hacer una primera central que extraiga 1 millón de toneladas diarias y vender un combustible, ya en 2018, que sería como el que ahora empleamos, no habría que cambiar ninguna tecnología ni infraestructura. No hablamos de un perpetuum mobile, la termodinámica no perdona. Quemar libera energía, fabricar combustible cuesta energía (puede ser solar), pero sí es posible sacar CO2 de la atmósfera. La cuestión es el precio de venta para hacer rentable el negocio.

Omar Yaghi, de la UC Berkeley y del Kavli Energy Nanosciences Institute, dirige una investigación sobres nuevos materiales consistentes en cristales porosos orgánicos covalentes que contienen catalizadores, que pueden absorber CO2 y convertirlo en CO en presencia de agua, sin disolventes orgánicos tóxicos. Los cristales después se emplearían en producir combustible, plásticos y fármacos. Por otra parte, Klaus Lackner, del Center for Negative Carbon Emissions de la Universidad de Arizona, ha hecho una membrana sintética con una resina de intercambio iónico que captura el CO2 del aire que la atraviesa de modo pasivo y retiene del 10 al 50%, eficiencia muchas veces superior a la de los árboles. La resina, sin embargo, absorbe CO2 en ambientes secos y la libera en condiciones húmedas. Una vez saturada (en 1 hora), se pone en un lugar húmedo, se saca el CO2 y se devuelve al lugar de captura. El CO2 puede servir para cultivos de algas o invernaderos, para hacer combustible o se inyecta en pozos de petróleo. Lackner cree que necesitamos reducir el CO2 que hay en la atmósfera y que hay que exigir a los sectores del petróleo y del carbón y otros emisores que extraigan de la atmósfera tanto CO2 como emiten. Pero hay que construir millones de árboles artificiales para lograr un efecto significativo…

Hydrogen can be used to produce electricity and move a fuel cell vehicle. Hydrogen has to be obtained by electrolysis, using renewable sources of energy in order to split water molecules. The fuel cells reverse the process. Nevertheless, hydrogen storing and transporting have a number of problems and solutions are expensive.

El hidrógeno se puede utlilizar para producir electricidad y mover un vehículo. Este gas se tiene que obtener por electrólisis, rompiendo las moléculas de agua gracias al uso de energías provinentes de fuentes renovables. Las celdas del seistema revierten este proceso. Sin embargo, el almacenamiento y el transporte de H2 presenta numerosos problemas, cuyas soluciones son costosas.

Por último, me gustaría hacerme eco de un par de temas que comenta más a fondo el suplemento sobre sostenibilidad del Time del 23 de enero. En Davos, este año, ha habido un primer acuerdo para promover el uso de H2 a nivel global de cara a cumplir los acuerdos de París, p.e. los autos movidos por hidrógeno, que sólo emiten agua. El programa Vehículo de Emisión Cero California incluye desarrollar la infraestructura para fomentar el mercado de los autos movidos por H2. La empresa alemana H2 Mobility desplegará en su país una red de 400 estaciones el 2023. En Tokyo hay un plan para desarrollar los próximos 4 años el uso de H2 como combustible. Los 3.000 vehículos de hidrógeno que circulan hoy por el mundo crecerán exponencialmente.

Àlex Sicart, el joven barcelonés elegido por la revista Forbes como uno de los más influyentes de Europa de su generación, firme partidario de la economía colaborativa, piensa que los autos autónomos (que pueden ser de H2) reducirán la necesidad de un auto propio y las emisiones en las ciudades… El otro tema es la luz. En Yakarta, Philips Lighting, una compañía independiente, está instalando 90.000 farolas LED interconectadas como parte de una red gigante que puede dar cobertura a los móviles e información de lugar a los vehículos autónomos. La empresa espera que, en 2020, todas sus operaciones serán neutras en carbono y emplearán un 100% de electricidad renovable. En el mundo, el 88% de las luces de la calle todavía no son LED y el 98% no están conectadas, así que hay campo para cambios muy significativos. Se cree posible en conjunto ahorrar el 80% en el consumo para iluminación.

La tecnología no es LA solución, pero seguro que es parte de la solución. Las fascinantes propuestas de geoingeniería anteriormente mencionadas no parece que puedan ser efectivas a escala global de manera demasiado inmediata, pero quizás ayuden a levantar el ánimo para la próxima generación.

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Profesor emérito de Ecología de la UAB. Investigador del CREAF en temas de ecología de la vegetación. También ha trabajado en educación ambiental. Miembro del Institut d'Estudis Catalans.
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