Captura de CO₂ en precombustión (antes de quemarlo)

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Actualizado el Thu Jul 22 2021

¿Cómo podríamos capturar carbono en lugar de emitirlo?

¿No sería genial que pudiéramos capturar CO₂ antes de que se emita a la atmósfera y luego almacenarlo en algún lugar (como bajo tierra)? Bueno, ¡sí podemos! Este proceso se llama captura y almacenamiento de carbono (CAC).

La CAC puede ayudar a eliminar las emisiones de muchos procesos de fabricación diferentes; dondequiera que se libere CO₂ a partir de la combustión, altas temperaturas o reacciones químicas, ¡la CAC podría utilizarse para capturarlo!

La generación de energía CAC en centrales eléctricas de gas natural y carbón es particularmente emocionante, ya que nos permite quemar algunos combustibles fósiles para obtener energía, sin liberar CO₂. Pero, ¿funciona y es asequible? ¡Echemos un vistazo!

Hay tres maneras de capturar el carbono:

  • Captura de carbono antes de la combustión (preCCC, por sus siglas en inglés): Aquí, el carbono (en forma de CO₂) es eliminado de los combustibles fósiles antes de que se quemen.
  • Captura de carbono después de la combustión (postCCC, por sus siglas en inglés): Aquí, el carbono (en forma de CO₂) es eliminado de los combustibles fósiles después de que son quemados.
  • Oxicombustión: Aquí se utiliza oxígeno puro para quemar el combustible fósil, lo que resulta en un flujo relativamente puro de CO₂, que es más fácil de capturar.

Para los tres métodos, el CO₂ capturado debe almacenarse correctamente. ¿Por qué es tan importante?


Puedes aprender más sobre el almacenamiento de CO₂ en el curso ¿Deshacer el Cambio Climático?. En los capítulos siguientes veremos cómo se captura realmente el carbono; comenzaremos con la preCCC, seguiremos con la postCCC, y luego con la oxicombustión.

¿Qué es la preCCC y por qué es útil?

Los combustibles fósiles, como el carbón y el gas natural, son hidrocarburos, es decir, están compuestos por hidrógeno (H) y carbono (C).

¿Cuál de los siguientes combustibles produce los niveles más bajos de contaminantes?


La preCCC convierte los hidrocarburos de combustibles fósiles en hidrógeno (H₂) y dióxido de carbono (CO₂). El hidrógeno se utiliza entonces como una fuente de energía más limpia (¡revisa nuestro curso de energía!) mientras que el CO₂ es capturado y almacenado, ¡lo que evita su emisión a la atmósfera!.

¿Cómo funciona la preCCC?

Diagrama simplificado de cómo funciona la preCCC

Veamos esto paso a paso. Aunque el proceso funciona para plantas de gas natural y de carbón, aquí solo cubriremos el gas natural. El gas es más barato y añadir CAC a las plantas de carbón más antiguas no es económicamente factible, ya que no les queda tanta vida útil.

1. Producción de gas de síntesis (syngas)

En primer lugar, necesitamos descomponer el hidrocarbono en lo que se llama syngas, una mezcla de monóxido de carbono (CO) e hidrógeno (H₂). El método más barato para lograr esto es el reformado con vapor. Entonces, ¿cómo funciona?

A altas temperaturas (1050°C) y bajas presiones, el vapor (H₂O vaporizada), se puede utilizar para dividir el gas natural en CO y H₂.

Reformado con vapor de agua del gas natural para producir gas de síntesis

2. Eliminación de impurezas

¿Por qué crees que hay que eliminar las impurezas?


El combustible necesita estar libre de impurezas para evitar dañar la turbina que genera electricidad, y para reducir las emisiones contaminantes. Si el combustible fósil inicial fuera carbón, se necesitarían aún más etapas de filtrado.

3. Reacción de desplazamiento gas-agua

El CO en el gas de síntesis se convierte en CO₂ cuando reacciona con el vapor. Esto crea aún más H₂, que puede ser utilizado como combustible:

Creación de más H₂ (para usar como combustible) al hacer reaccionar el vapor con el gas de síntesis.
La reacción general para convertir el gas natural (principalmente CH₄) en CO₂ y H₂, con la ayuda de catalizadores para acelerar la reacción.

4. Separación y almacenamiento

El CO₂ necesita separarse del H₂. La absorción hacia un solvente físico es el método más común (y barato) para capturar CO₂, el cual es finalmente transportado a su almacenamiento.

¡Ahora solo nos queda H₂!

¿Qué sucede con el hidrógeno (H₂) cuando se quema?


Al producir agua en lugar del CO₂, el hidrógeno actúa como una fuente de energía, ¡mucho más limpia que el combustible fósil inicial!

¿Qué tan factible es la preCCC?

Aumento de los costos y disminución de la eficiencia del uso de preCCC

¿Por qué no se utiliza más la preCCC?


Como podemos ver, la instalación de preCCC y su funcionamiento en una planta de energía de gas genera un aumento del costo de producción de energía y hace que disminuya la eficacia de la planta debido a la energía agregada que se necesita para administrar los sistemas de preCCC.

Es más barato para las empresas pagar un impuesto por sus emisiones que instalar tecnologías preCCC, ¡y en algunos lugares ni siquiera se grava el carbono!

¿En qué fase se encuentra esta tecnología?

Actualmente no hay plantas de prueba para la energía preCCC alimentada con gas natural y la primera planta de energía de carbón con preCCC se enfrentó a retrasos y costo 2,3 veces más de lo que se esperaba.

Por lo tanto, tendría que haber mucha investigación, desarrollo y pruebas para que preCCC sea más común, lo cual requiere tiempo y dinero.

¿Cómo será la preCCC en el futuro?

Será necesario reducir las necesidades energéticas del preCCC si queremos que esta tecnología sea eficiente y rentable en el futuro.

Las demandas energéticas del proceso se pueden reducir de dos maneras principales: reduciendo la cantidad de vapor que se usa (porque producir vapor requiere mucha energía) o combinando la conversión de CO a CO₂ y la eliminación del CO₂ en un solo paso.

Para entender por qué, echemos un vistazo a la reacción de cambio de agua-gas:

La reacción de desplazamiento gas-agua reversible

Esta es una reacción reversible que alcanza un equilibrio cuando las reacciones hacia adelante y hacia atrás tienen velocidades de reacción constantes. Una vez que la reacción alcanza un equilibrio, es posible desplazar la reacción modificando las temperaturas, concentraciones, y presiones bajo las cuales se produce. Por ejemplo, si cambiamos la concentración añadiendo o eliminando moléculas, la reacción se ajustará para contrarrestar el cambio.

¿Qué crees que sucede con esta reacción si eliminamos el CO₂ mientras se produce??


Para la reacción de desplazamiento gas-agua, queremos producir la mayor cantidad posible de H₂; así que veamos cómo podría ayudarnos eliminar los productos de la reacción:

Es por eso que la eliminación del CO₂ y el H₂ de la reacción hace que esta se desplace, y produzca más CO₂ y H₂

Si eliminamos continuamente H₂ y CO₂ durante la reacción, cambiaremos las concentraciones de estas moléculas en la reacción, haciendo que el equilibrio se ajuste para contrarrestar este cambio. Por lo tanto, el CO y el H₂O reaccionarán juntos más rápidamente para reemplazar estos productos que faltan. Así, al eliminar constantemente el H₂ y CO₂ durante la reacción de cambio de agua-gas, obtenemos más H₂ y CO₂ producido en general.

Otro método que funciona con la misma idea es el uso de membranas para eliminar H₂ mientras se produce. ¡Esto causa el mismo efecto que el anterior!

Así que eso cubre los conceptos básicos de preCCC, ¡veamos ahora postCCC!

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