Sostenibilidad
Capturando Carbono – ¿Son los Fondos Oceánicos una Solución Viable?
El dióxido de carbono (CO2) es un gas de efecto invernadero importante y el más producido que ayuda a retener el calor en nuestra atmósfera. Este gas que atrapa el calor resulta de tanto actividades humanas como naturales.
Las fuentes naturales incluyen procesos como erupciones volcánicas y animales que exhalan dióxido de carbono como producto de desecho. Mientras tanto, las actividades humanas que generan emisiones de CO2 incluyen incendios forestales y la producción de energía que implica la extracción y quema de combustibles fósiles como gas natural, petróleo y carbón. Aproximadamente el 45 % del CO2 emitido por los humanos permanece en la atmósfera, contribuyendo sustancialmente al calentamiento global.
Sin dióxido de carbono, el planeta Tierra sería extremadamente frío, lo que lo haría inhabitable. Dicho esto, la mayor concentración de este gas en nuestra atmósfera está elevando ahora las temperaturas medias globales.
En 2019, EE. UU. solo emitió 5.130 millones de toneladas métricas de CO2 relacionadas con la energía mientras que las emisiones globales han sido 33.621,5 millones de toneladas métricas, según estimaciones de la Administración de Información Energética de EE. UU.
Consecuentemente, hay un interés creciente en la captura de carbono, un proceso que captura y almacena el dióxido de carbono atmosférico. Este enfoque busca disminuir los niveles de CO2 en la atmósfera y mitigar el cambio climático global.
Los esfuerzos para apoyar este objetivo incluyen la transición a sistemas de energía limpia y la descarbonización de sectores de altas emisiones como el transporte y la construcción. Entre estas iniciativas, la captura de carbono, en particular, destaca como un método colaborativo con el entorno natural para abordar el cambio climático.
La captura de carbono es un método clave para eliminar el carbono de la atmósfera de la Tierra, centrándose principalmente en el almacenamiento permanente del CO2. Este proceso puede ocurrir de dos maneras: biológicamente y geológicamente.
La captura de carbono geológica implica almacenar CO2 en formaciones subterráneas. Según la evaluación nacional de 2013 del Servicio Geológico de EE. UU. (USGS) sobre la captura geológica de carbono, existe un potencial medio estimado de 3.000 gigatoneladas métricas de dióxido de carbono. Según la evaluación de la organización, la región de las Llanuras Costeras que incluye cuencas costeras desde Texas hasta Georgia tiene el mayor potencial de almacenamiento de CO2.
Una de las formas en que se está haciendo es mediante la producción de grafeno, que requiere CO2 como materia prima. El grafeno es un material ligero y flexible con una resistencia muy alta, lo que lo hace beneficioso en los sectores de la construcción, energía, electrónica y salud.
Luego, existen moléculas de ingeniería, cuya forma se modifica para formar nuevos compuestos capturando CO2 del aire. La Captura y Almacenamiento de Carbono (CCS) mientras tanto implica capturar CO2 producido por actividad industrial, comprimirlo y transportarlo a instalaciones subterráneas profundas, y finalmente inyectarlo en formaciones rocosas para su almacenamiento permanente.
Inyectar dióxido de carbono en reservorios subterráneos ofrece el beneficio de mejorar la producción de petróleo. Sin embargo, este método no está exento de desventajas. Pueden surgir problemas como la migración y fuga de CO2, la contaminación de aguas subterráneas y riesgos sísmicos asociados con la inyección. Además, muchas partes del mundo carecen de características geológicas adecuadas para la inyección en reservorios.
La captura de carbono biológica se llama una forma ‘indirecta’ o pasiva de captura. En este método, el CO2 se almacena en el entorno natural en lo que se llama ‘sumideros de carbono’, como suelos, bosques, pastizales, océanos y otros cuerpos de agua.
Los bosques son en realidad considerados una de las mejores formas de captura natural de carbono. Después de todo, los bosques almacenan el doble de carbono en promedio de lo que emiten. Durante la fotosíntesis, el CO2 se une a las plantas y se intercambia por oxígeno. Se estima que una cuarta parte de las emisiones globales de CO2 se secuestran junto con los bosques en otras formas vegetativas, como pastizales, campos, praderas, etc.
Ahora, respecto al suelo: el CO2 se captura y almacena como carbonatos, que se acumulan durante miles de años al combinarse con elementos como el calcio. Aunque el CO2 eventualmente se libera de la Tierra, este proceso lleva miles de años.
En entornos acuáticos, incluidos los grandes cuerpos de agua, estos representan una cuarta parte del CO2 eliminado de la atmósfera terrestre. Principalmente, las capas superiores de los océanos almacenan carbono, pero cantidades excesivas pueden conducir a la acidificación del agua y afectar negativamente la biodiversidad.
Un enfoque creciente ahora se ha centrado en desarrollar tecnología que pueda permitir que la captura de carbono ocurra a gran escala.
Método Ultrarrápido de Secuestro de Carbono
Investigadores de la Universidad de Texas en Austin han descubierto una forma nueva y extremadamente rápida de almacenar el carbono capturado de la atmósfera. No solo es más rápido que los métodos convencionales, sino que también lo hace sin requerir los acelerantes químicos nocivos utilizados en los métodos convencionales ni agitación mecánica.
Publicado en ACS Sustainable Chemistry & Engineering, la nueva investigación ha desarrollado una técnica para la formación ultrarrápida de hidratos de dióxido de carbono. Estos materiales son únicos y similares al hielo que pueden enterrar CO2 en el océano y evitar su liberación a la atmósfera.
“Nos enfrentamos a un gran desafío — encontrar una manera de eliminar de forma segura gigatoneladas de carbono de nuestra atmósfera — y los hidratos ofrecen una solución universal para el almacenamiento de carbono. Para que sean una pieza importante del pastel del almacenamiento de carbono, necesitamos que la tecnología los produzca rápidamente y a gran escala.”
– Vaibhav Bahadur, profesor en el Departamento Walker de Ingeniería Mecánica
La investigación muestra que los hidratos pueden cultivarse rápidamente sin usar ningún químico que neutralice los beneficios ambientales de la captura de carbono. Además, el equipo lo ve como una forma altamente eficaz para el almacenamiento de carbono a gran escala. Y si algunos problemas y obstáculos pueden superarse, los hidratos pueden convertirse en una forma preferida de capturar y almacenar carbono.
El equipo señaló que crear estos hidratos para capturar carbono no solo ha sido un proceso lento y también intensivo en energía, lo que ha impedido que esto se convierta en la forma popular de almacenamiento de carbono a gran escala, hasta ahora.
En el nuevo estudio, los investigadores lograron un aumento de hasta seis veces en la velocidad de formación de hidratos en comparación con métodos anteriores. La rápida velocidad del proceso junto con la ausencia de químicos hace que los hidratos sean adecuados para el almacenamiento a gran escala de carbono.
Pero lo que realmente elimina la necesidad de químicos, lo que permite una mayor absorción, eficiencia energética y rentabilidad, es el magnesio, que fue la ‘salsa secreta’ de la investigación.
El magnesio (Mg), un metal gris brillante con baja densidad, bajo punto de fusión y alta reactividad química, se encuentra naturalmente en combinación con otros elementos. El metal aquí sirve como desencadenante que elimina la necesidad de agentes químicos. La adición de magnesio está respaldada por la burbujeo de dióxido de carbono a alta velocidad de flujo en una configuración particular del reactor. La presión del reactor es el factor principal de la tasa de secuestro.
Así, la mejora en la tasa de secuestro de CO2, basada en el consumo neto de gas, resulta de la alta velocidad de flujo constante de entrada y salida de gas en presencia de magnesio. Este método aumenta la velocidad de crecimiento al renovar continuamente la interfaz gas‑agua‑hidrato.
Lo que facilita la implementación de la tecnología es que funciona bastante bien con agua de mar, lo que significa que no necesita procesos complejos de desalinización para crear agua dulce. La rápida formación de espuma con agua salada impulsará significativamente el rendimiento económico de la tecnología, según el equipo. Según Bahadur, quien lideró la investigación:
“Los hidratos son opciones atractivas de almacenamiento de carbono ya que el lecho marino ofrece condiciones termodinámicas estables, lo que los protege de la descomposición.”
De esta manera, el almacenamiento de carbono está esencialmente listo para su uso por cualquier nación del planeta con costa. Por lo tanto, este método de almacenar carbono “más accesible y factible a escala global y nos acerca a lograr un futuro sostenible,” añadió.
Según los investigadores, las espumas permitirán nuevos enfoques para transportar y secuestrar CO2. Pero las implicaciones de este avance van más allá de la simple captura de carbono. La formación ultrarrápida de hidratos incluso puede encontrar aplicaciones en la separación de gases y almacenamiento y desalinización.
This way, the new technology offers a versatile solution for various industries. Hence, los investigadores han presentado una pareja de patentes relacionadas con la tecnología, y están considerando incluso una startup para comercializarla.
No Todas las Iniciativas son Exitosas
Dada la importancia de descarbonizar el medio ambiente, científicos y líderes mundiales están explorando diferentes formas y nuevas tecnologías para alcanzar los objetivos climáticos.
El año pasado, científicos descubrieron un microbio frente a la costa de una isla volcánica cerca de Sicilia que consume CO2 “asombrosamente rápido”. Los microbios, encontrados originalmente en septiembre de 2022, son “hiper‑eficientes en consumir CO2 mediante fotosíntesis”, más rápido que otras cianobacterias conocidas. Los científicos afirmaron que los procesos microbianos son mucho más eficientes en capital que las intervenciones tecnológicas y también son “intrínsecamente escalables” ya que “pueden desplegarse en entornos diversos, desde estanques abiertos hasta biorreactores.”
Hace unos meses, científicos del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) informaron sobre el desarrollo de equipos de prueba con alta precisión para medir el rendimiento de materiales (sorbentes) utilizados para atrapar y eliminar carbono del aire. El aparato permite al NIST crear sorbentes de material de prueba de grado de investigación (RGTM) para la industria de captura directa de aire (DAC). Permite a las empresas probar sus sorbentes y verificar su efectividad antes de escalar.
Este mes, investigadores australianos propusieron usar energía solar para capturar y almacenar carbono en residuos mineros. Actualmente están realizando la primera evaluación y análisis del uso de calor solar concentrado para la activación de serpentina y producir materiales de alimentación activados para procesos de captura y almacenamiento de carbono mediante carbonatación mineral.
Los científicos incluso están descubriendo formas de convertir gases de efecto invernadero directamente en combustibles sólidos que pueden usarse para calentar hogares o alimentar industrias. Por ejemplo, investigadores del MIT y la Universidad de Harvard desarrollaron y demostraron el proceso de captura y conversión electroquímica del gas en polvo. El formiato sólido se utiliza luego en un laboratorio para producir electricidad mediante una pila de combustible.
Así, claramente ha habido un mayor enfoque en capturar y almacenar carbono, con mucha investigación y financiación invertidas en dichos esfuerzos. Sin embargo, no todas las iniciativas han tenido éxito. Un ejemplo destacado de esto ha sido la startup climática estadounidense Running Tide.
Bajo el proceso de eliminación de carbono de Running Tide, una red de boyas flotantes de madera desarrollan “microbosques” de algas marinas para “absorber carbono del aire y del agua” y piedra caliza para “servir como antiácido para la capa superficial del mar.” Las algas son posteriormente cortadas para hundirse en el océano, donde absorben CO2 y permanecen enterradas profundamente durante miles de años.
La empresa, según su sitio web, ha reportado haber eliminado 25.000 toneladas de carbono a través de dos vías:
- Mejora de la alcalinidad oceánica
- Hundimiento de biomasa
Running Tide también vende créditos de carbono, que representan una tonelada de carbono removida del ciclo rápido. Hace aproximadamente un año, la startup entregó los primeros créditos de eliminación de carbono de un proyecto de océano abierto, con los créditos pre‑vendidos al gigante del comercio electrónico Shopify. Más tarde, Microsoft también compró créditos de carbono a la startup.
En junio, la startup anunció que estaba cerrando. El fundador y CEO de Running Tide, Mark Odlin, en una publicación de LinkedIn:
“Desafortunadamente, hoy estamos comenzando el proceso de cerrar las operaciones globales de Running Tide porque no podemos asegurar el tipo de financiación necesario para continuar nuestro trabajo con la urgencia que requiere.”
Según la publicación, el mercado de carbono es voluntario y no hay “la demanda necesaria para apoyar la eliminación de carbono a gran escala” añadiendo, “nuestra integridad será juzgada en función de si alcanzamos la condición de victoria y nada más.”
En la publicación, afirmó que la startup “ejecutó el proyecto de eliminación de carbono más grande y exitoso en el océano abierto”, también “al costo más bajo, en los entornos más duros, con el más alto estándar de calidad.”
Se informa que la empresa hundió alrededor de 19 mil toneladas de astillas de madera en las aguas costeras de Islandia. Este enorme vertedero ha sido “completamente sin supervisión”, declaró el periódico semanal islandés, Heimildin, que también señaló la falta de supervisión de las operaciones, y la falta de verificación de las afirmaciones de la empresa de que había secuestrado 25.000 toneladas de carbono en el lecho marino.
El cierre de Running Tide y las preguntas sobre sus operaciones demuestran que, aunque todos los esfuerzos e investigaciones generan entusiasmo, las iniciativas no siempre llegan a buen puerto y se necesita más apoyo gubernamental y avances tecnológicos para realmente lograr un cambio.
#1. ExxonMobil (XOM)
Como una de las principales empresas públicas que invierten fuertemente en tecnologías de captura y almacenamiento de carbono (CCS), con varios proyectos en marcha para mitigar su huella de carbono, ExxonMobil puede beneficiarse significativamente de la investigación de la Universidad de Texas sobre el secuestro de carbono basado en el océano.
La tecnología de secuestro de carbono basada en el océano puede ayudar a ExxonMobil a mejorar su liderazgo tecnológico y reducir los costos regulatorios relacionados con las emisiones de carbono.
(XOM )
Financieramente, podría ahorrar sumas significativas al reducir posibles obligaciones de impuestos al carbono y crear nuevas fuentes de ingresos mediante la venta de créditos de carbono. Además, estos avances pueden mejorar las calificaciones ambientales, sociales y de gobernanza (ESG) de ExxonMobil, haciéndola más atractiva para inversores conscientes del medio ambiente. Reportó ingresos de $413.7 mil millones en 2023.
#2. Occidental Petroleum (OXY)
Occidental Petroleum es líder en el desarrollo de proyectos de CCS a gran escala, particularmente aquellos que integran carbono capturado en procesos de recuperación mejorada de petróleo (EOR). Al adoptar el secuestro de carbono basado en el océano, Occidental puede diversificar aún más sus iniciativas de CCS y mejorar sus prácticas de sostenibilidad.
(OXY )
Financieramente, esta tecnología brinda beneficios duales: ayuda a reducir las obligaciones de impuestos al carbono y genera ingresos adicionales mediante créditos de carbono. Además, aprovechar el carbono capturado en EOR puede mejorar las tasas de recuperación de petróleo, aumentando así la eficiencia de producción y la rentabilidad. La empresa reportó ingresos de $28.92 mil millones en 2023.
Reflexiones Finales
Prevenir un mayor calentamiento de la atmósfera terrestre y abordar el cambio climático son prioridades globales. Se han adoptado diversas medidas, incluyendo la eliminación gradual de combustibles emisores de carbono y el establecimiento de objetivos legalmente vinculantes de emisiones netas cero. Capturar y almacenar CO2 es otra solución importante para descarbonizar nuestro planeta.
Este secuestro de carbono puede lograrse de varias maneras, y la profundidad oceánica ofrece un lugar atractivo para ello. El océano es un sumidero de carbono, utilizando una bomba biológica de carbono —fitoplancton— para transportar CO2 de la superficie al lecho marino a través de la cadena alimentaria, donde se almacena a largo plazo. Las bombas físicas, impulsadas por la circulación oceánica, también ayudan a secuestrar carbono disuelto.
Dada su enorme capacidad de almacenamiento y su habilidad natural para absorber CO2, combinada con el aislamiento de la atmósfera, el océano profundo es un método popular para el almacenamiento de carbono. Las técnicas van desde la inyección directa de CO2 en el océano profundo hasta la adición de nutrientes para estimular el crecimiento de fitoplancton y el aprovechamiento de la alta presión y bajas temperaturas para formar hidratos sólidos.
Sin embargo, este enfoque no está exento de desafíos, como ilustra el caso de Running Tide, y surgen problemas como la acidificación, el costo, el monitoreo, la verificación y la sostenibilidad.
Solo a través de la investigación y desarrollo constantes, como lo hacen los investigadores de la Universidad de Texas, podemos encontrar soluciones que ayuden a almacenar carbono sin dañar el medio ambiente. En general, las profundidades oceánicas presentan una opción prometedora pero incierta para el secuestro de carbono.
Haga clic aquí para obtener una lista de las cinco principales acciones de captura de carbono.
