Uso del carbono: ¿qué podemos hacer con el CO₂ capturado?

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Actualizado el Fri Jul 02 2021

¿Qué pasaría si pudiéramos utilizar de forma segura el CO₂ que capturamos en lugar de limitarnos a almacenarlo en el subsuelo?

La mayor parte del CO₂ que capturemos se almacenará bajo tierra. Pero, ¿qué pasaría si se pudiera utilizar para otras cosas?

¿Cuáles son algunas de las maneras en que podemos usar CO₂?


¿Cómo podemos hacer uso de CO₂ capturado?

Al igual que el metal, los minerales y la madera, ¡el CO₂ se puede utilizar como recurso industrial!. Hacer uso del CO₂ capturado a partir de tecnologías de captura de carbono podría hacer que estas tecnologías sean más rentables y competitivas, lo que aumentaría así su uso en los sectores industriales. Además, al utilizar el CO₂ capturado, también se reducirán los costos de creación y mantenimiento de sitios de almacenamiento de CO₂. De hecho, el mercado de la utilización de CO₂ capturado tiene el potencial de valer miles de millones de dólares.

Tierri, elegante vendiendo CO₂

Utilizar CO₂ capturado para ciertos procesos industriales podría hacer que sean menos contaminantes. ¿En cuánto se podría reducir el potencial de calentamiento global (PCG) de estos procesos al usar CO₂ capturado?


¿Dónde podemos usar CO₂ capturado?

Una vez que se captura el CO₂ a través de las tecnologías descritas en los capítulos anteriores, se puede utilizar de varias formas. Desde principios del siglo XX, hemos utilizado CO₂ directamente en varias aplicaciones industriales[CO₂Usos]:

Bebidas con gas: a presiones altas, el CO₂ puede disolverse en agua. Esto es lo que hace que nuestro refresco sea 'burbujeante'. ¿Cuánta presión crees que se necesita para que el CO₂ se disuelva en agua?


Alimentos preservados: El CO₂ sólido (hielo seco) también se utiliza en la refrigeración y el almacenamiento en congelación de alimentos como helado y carne.

Producción de fertilizantes: También se puede utilizar el CO₂ para fabricar minerales y fertilizantes, tales como urea, para proporcionar a las plantas el nitrógeno que necesitan para crecer.

Quién hubiera sabido que podríamos usar CO₂ para tantas cosas

Recuperación mejorada de petróleo (EOR, por sus siglas en inglés): aunque es una práctica un tanto controversial, el CO₂ se puede utilizar en la extracción de petróleo crudo en depósitos de petróleo que de otra manera no podría extraerse (debido a que es muy difícil de alcanzar). Esta es una forma de maximizar la reservas de petróleo que se pueden recuperar. El proceso funciona inyectando CO₂ en depósitos de petróleo que están mermados.

¿Por qué la inyección de CO₂ ayuda en la extracción de petróleo crudo?


La extracción del petróleo restante con este método podría evitar una mayor exploración y perforación a medida que avanzamos hacia un mundo de carbono neutro.

Utilizando CO₂ para extraer petróleo de forma más eficiente

El CO₂ necesario para estos procesos se suele obtener como derivado de otras operaciones industriales como la descomposición de piedra caliza o la producción de gas hidrógeno.

Uso global de CO₂:

Actualmente, utilizamos alrededor de 120 Mt de CO₂ por año para estas aplicaciones, mientras que emitimos alrededor de 36000 Mt de CO₂ a la atmósfera debido a todas nuestras otras actividades. Las tecnologías de captura de carbono tienen como objetivo eliminar parte del exceso de CO₂ emitido a la atmósfera, y la utilización del carbono permite que este CO₂ capturado se utilice en los procesos industriales mencionados anteriormente.

Nuestro uso del CO₂ no está bien equilibrado

Se están desarrollando nuevos productos y materiales que utilizan CO₂ capturado de forma innovadora y no tradicional. A nivel mundial, se han establecido varias organizaciones y programas que han fomentado la innovación en la utilización del CO₂ capturado, como el NRG-COSIA Carbon XPRIZE y la Iniciativa Global CO₂.

¿Qué otros productos podríamos hacer con CO₂?


¿Cómo podemos convertir químicamente el CO₂ en productos más útiles?

Las conversiones químicas de CO₂ pueden producir combustibles, productos químicos, plásticos y otros bienes útiles a través de diferentes vías catalíticas (reacciones que involucran la actividad de un catalizador). Un catalizador es algo que acelera el ritmo de una reacción sin ser utilizado en el proceso. Las vías catalizadoras son generalmente necesarias para la conversión de CO₂, ya que el CO₂ es una molécula estable de bajo consumo de energía, que requiere un alto aporte de energía para convertirse en otros productos. Usar un catalizador puede compensar parte de la energía necesaria para la conversión deseada, como muestra la siguiente figura.

El uso de un catalizador reduce la energía necesaria para convertir el CO₂

Hay varias formas que pueden tomar las rutas catalíticas. Aquí hay algunos ejemplos:

Conversión electroquímica: Esta vía, conocida como electrólisis, utiliza la electricidad y los catalizadores para reducir el CO₂ a productos químicos útiles como metano, metanol y combustibles de hidrocarburo neutrales en carbono. La siguiente reacción muestra cómo se puede hacer metano utilizando esta vía:

Utilizando la conversión electroquímica para producir metano

Conversión fotoquímica: Esta vía imita el proceso natural de convertir CO₂ (fotosíntesis) en químicos útiles mediante el uso de celdas electroquímicas (dispositivos que generan electricidad mediante reacciones químicas). Aquí, la energía solar se utiliza junto con un catalizador para proporcionar la energía necesaria para la conversión de CO₂.

Conversión termoquímica e hidrogenación: Esta vía utiliza la entrada del calor y un catalizador para reducir las moléculas de CO₂. Se trata de combinar hidrógeno con el CO₂ para formar los productos químicos o combustibles deseados. Por ejemplo, la siguiente reacción muestra cómo se puede hacer metanol (una fuente de alcohol y combustible):

Utilizando la conversión termoquímica para producir metanol

Es importante asegurarse de que el hidrógeno utilizado para esta reacción se produzca mediante electrólisis utilizando energía de fuentes renovables. La mayor parte de nuestro hidrógeno actual proviene del gas natural y en realidad es responsable del 2% de las emisiones globales de gases de efecto invernadero. Para leer más sobre esto, consulta nuestro capítulo de hidrógeno en el curso de energía.

¿Podemos convertir el CO₂ mediante procesos biológicos?

¡Sí! Este camino es similar a la conversión fotoquímica en la forma en que convierte CO₂ en combustibles. Sin embargo, la conversión biológica hace uso de órganos biológicos que producen sus propios alimentos a partir de luz, agua u otros productos químicos (e. En lugar de las celdas electroquímicas, las algas o la bacteria) fijan el CO₂ en productos químicos mediante procesos de fotosíntesis y metabólicos naturales.

Actualmente, LanzaTech ha desarrollado un camino de conversión biológica que utiliza la actividad microbiana para convertir el CO₂ de los gases de escape industriales en productos químicos como el etanol, un alcohol.

Conversión biológica de CO₂ en combustible

¿Hay otras formas de convertir CO₂?

La última ruta de la que hablaremos se llama mineralización. Esta vía convierte el CO₂ en una forma más estable de carbono, normalmente un carbonato, el cual puede ser usado para hacer materiales útiles.

Por ejemplo, el CO₂ capturado se puede mezclar con hormigón húmedo en un proceso conocido como curado por CO₂. Esto almacena permanentemente el CO₂ como mineral en el producto de hormigón. Esta tecnología es fácil de instalar en las máquinas de producción actuales y tiene un costo relativamente bajo. De hecho, varias empresas, como CarbonCure y Carbon Upcycling Technologies, han incorporado alguna forma de este proceso en sus mezclas de cemento y hormigón.

Hay mucho que podemos hacer con el CO₂

¿Por qué no podemos utilizar todo el CO₂ que capturamos?

Si existen todas estas rutas, ¿por qué aún necesitamos almacenar el CO₂ en las formaciones geológicas?


La escala de utilización del CO₂ como recurso industrial es muy pequeña en comparación con la cantidad de CO₂ producida por el sector industrial en su conjunto. Por lo tanto, la demanda global de productos químicos y materiales que utilizan CO₂ no puede satisfacer la cantidad de CO₂ que se necesita capturar y utilizar. Esta es la razón por la que la mayor parte del CO₂ que capturamos se almacenará a distancia.

De la misma manera, la investigación necesaria para desarrollar vías de utilización de CO₂ todavía está en marcha y la mayoría de las tecnologías y empresas que trabajan en la utilización novedosa de CO₂ todavía se encuentran en una escala de demostración. Esto significa que es posible que estas tecnologías no se desarrollen plenamente a una escala lo suficientemente grande a tiempo como para mitigar el cambio climático.

Por último, tenemos que asegurarnos de que el proceso de utilización del carbono sea al menos cero neto, si no negativo. Construir estas vías requiere mucha investigación y experimentación, por no hablar del dinero. Por el contrario, sabemos que almacenar CO₂ en las formaciones rocosas durará mucho tiempo y tendrá un coste relativamente barato.

El CO₂ en el suelo es seguro durante mucho tiempo

Mientras que varias empresas y organizaciones han invertido en nuevas vías para la utilización de CO₂, todavía existen muchas barreras políticas que impiden que estos caminos alcancen su escala potencial.

Existen varias barreras de percepción para el uso de productos derivados de la captura de CO₂ ya que muchos temen que el uso de CO₂ no haga sino aumentar nuestra dependencia de los combustibles fósiles. Sin embargo, las empresas que están trabajando en el desarrollo de productos del CO₂ capturado sostienen que la dependencia de los combustibles fósiles no sería un problema, ya que tenemos otros medios para capturarlos que no implican quemar combustibles fósiles.

¿Cómo podría ser la captura, utilización y almacenamiento de carbono (CCUS) en el futuro?

En el futuro, el desarrollo de centros CCUS en áreas industriales con infraestructura compartida de transporte y almacenamiento permitirá la reducción del costo de instalaciones que incorporan la captura de carbono en los procesos de producción.

Como gran parte del mundo todavía depende de los combustibles fósiles en la actualidad, es poco probable que pronto veamos una transición energética a gran escala hacia las energías renovables. Como tal, es probable que la necesidad de CCUS vaya a aumentar.

Sin embargo, la reducción de la fuente de emisiones es siempre el objetivo final. Mientras tratamos de descarbonizar urgentemente nuestras fuentes de energía, capturar el carbono desde la fuente y eliminarlo de la atmósfera proporciona un mecanismo provisional, comprar tiempo mientras el desarrollo de tecnologías de energía baja en carbono, eficiencia energética y energías renovables continúa.

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