La lucha por reducir las emisiones es real.
El año pasado, el mundo emitió más de 37 mil millones de toneladas métricas de dióxido de carbono, lo que supone un nuevo récord. Como resultado, la absorción de CO2 La captura directa de gases de efecto invernadero de la atmósfera se ha convertido en una idea cada vez más popular. Los gobiernos de todo el mundo apuestan por esta tecnología, llamada captura directa del aire, para ayudarles a alcanzar sus objetivos climáticos y evitar las peores consecuencias del cambio climático.
Pero a pesar de que ya existen más de una docena de instalaciones de captura directa de aire en funcionamiento en todo el mundo, la tecnología aún enfrenta importantes obstáculos tecnológicos, incluido su propio alto consumo de energía.
En un estudio publicado el 1 de mayo en la revista Cartas de ACS EnergyInvestigadores de la Universidad de Colorado en Boulder y colaboradores revelaron que un enfoque popular que muchos ingenieros están explorando para reducir esos costos de energía, en realidad, fracasaría. El equipo, que incluye científicos del Laboratorio Nacional de Energía Renovable en Golden, Colorado y la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos, también propuso un diseño alternativo y más sostenible para capturar CO2 y convertirlo en combustibles.
«Lo ideal sería eliminar el CO2 «Nosotros tenemos que sacar del aire y mantenerlo fuera del aire», dijo el primer autor Hussain Almajed, estudiante de doctorado en el Departamento de Ingeniería Química y Biológica. «Sin embargo, parte de este CO2 «Los materiales que se reciclan pueden convertirse en productos útiles que contengan carbono, por lo que los investigadores han propuesto diferentes ideas para lograrlo. Algunas de estas ideas parecen muy simples y elegantes sobre el papel, pero los investigadores rara vez comprueban si son prácticas y económicas en entornos industriales».
Atrapando el gas
Uno de los métodos más comunes de captura directa de aire es utilizar contactores de aire, que son básicamente ventiladores enormes que aspiran aire hacia una cámara llena de un líquido básico. CO2 es ácido, por lo que se une naturalmente y reacciona con la solución para formar carbonato inofensivo (el ingrediente principal del hormigón) o bicarbonato (el ingrediente del bicarbonato de sodio).
Stratos, una de las instalaciones de captura directa de aire más grandes del mundo, actualmente en construcción en Texas, utiliza este enfoque.
Una vez CO2 queda atrapado en las soluciones de carbonato o bicarbonato, los ingenieros deben separarlo del líquido para que este pueda regresar a la cámara para capturar más CO.2.
Mientras tanto, el carbono capturado se puede convertir en cosas como plásticos, bebidas carbonatadas e incluso, con un procesamiento posterior, combustible para alimentar hogares y potencialmente aviones.
Pero hay un truco: para liberar el CO2 atrapado2Las empresas necesitan calentar la solución de carbonato y bicarbonato a al menos 900 °C (1652 °F), una temperatura que la energía solar y eólica no pueden alcanzar. Este paso generalmente se realiza quemando combustibles fósiles como el gas natural o el metano puro.
«Si tenemos que liberar CO2 para capturar CO2«Esto frustra todo el propósito de la captura de carbono», dijo Wilson Smith, profesor del Departamento de Ingeniería Química y Biológica y miembro del Instituto de Energía Renovable y Sostenible de la CU Boulder.
Cerrar el ciclo
Los investigadores están buscando activamente respuestas. Una idea, conocida comúnmente como captura reactiva, es aplicar electricidad a las soluciones de carbonato y bicarbonato, eliminando el CO2 y el líquido básico en la cámara. En teoría, el líquido reciclado puede capturar más CO2formando un sistema de circuito cerrado.
«La captura reactiva es ahora la palabra de moda en este campo, y los investigadores propusieron que podría ayudar a ahorrar energía y costos asociados con la captura de carbono. Pero nadie evaluó realmente si eso es realista en condiciones industriales», dijo Almajed.
Para ello, el equipo calculó la masa y la energía que producen las unidades de captura reactiva, basándose en los datos de entrada, para entender el rendimiento general del sistema. Descubrieron que, en un entorno industrial, la electricidad no sería capaz de regenerar el líquido básico para volver a capturar más CO2 desde el aire.
De hecho, después de cinco ciclos de captura y regeneración de carbono, el líquido básico apenas podía absorber CO.2 fuera del aire.
El equipo también sugirió una modificación del proceso de captura reactiva añadiendo un paso llamado electrodiálisis. El proceso divide el agua adicional en iones ácidos y básicos, lo que ayuda a mantener la capacidad del líquido básico de absorber más CO2La electrodiálisis puede funcionar con electricidad renovable, lo que la convierte en una forma potencialmente sostenible de convertir el CO capturado en CO2.2 en productos útiles.
Más importante aún, la electrodiálisis puede liberar CO2 gas, que los ingenieros pueden utilizar para reforzar el hormigón.
«Para mí, convertirme en CO2 «La conversión de hormigón en rocas debe ser una de las principales soluciones para mantenerlo fuera del aire durante largos períodos de tiempo», dijo Smith. La producción de hormigón consume mucha energía y es responsable del 8% de las emisiones globales de carbono.
«Esto supone resolver múltiples problemas con una sola tecnología», dijo.
La raíz del problema
Según el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC), un equipo de científicos convocado por las Naciones Unidas, la eliminación del dióxido de carbono «es necesaria para alcanzar los objetivos mundiales y nacionales de cero emisiones netas de CO».2 y las emisiones de gases de efecto invernadero.»
En todo el mundo hay más de 20 plantas de captura directa de aire en funcionamiento y 130 más están actualmente en construcción.
Pero Smith subraya que si bien la captura de carbono puede tener su lugar, la reducción de las emisiones sigue siendo el paso más crítico para evitar los peores resultados del cambio climático.
«Imaginando la Tierra como una bañera, con el agua corriente del grifo siendo CO2«La bañera se está llenando y se está volviendo inhabitable. Ahora tenemos dos opciones. Podemos usar una taza pequeña para sacar el agua, taza por taza, o podemos cerrar el grifo», dijo Smith.
«Reducir las emisiones debe ser la prioridad».
