Recientemente han surgido una serie de proyectos cuyo objetivo es producir energía mediante la captación de CO2 de la atmósfera (CAC). La CAC consiste en captar aire atmosférico a través de una serie de reacciones químicas, extrae el dióxido de carbono del aire y a la vez libera el resto del aire. Este proceso es el que realizan las plantas y árboles todos los días en la fotosíntesis, sin embargo, se hace de manera más rápida y se obtiene dióxido de carbono en estado puro que puede ser almacenado, y posteriormente usado en la producción energética. Los Objetivos de Desarrollo Sostenible, que han sido propuestos por la Asamblea General de las Naciones Unidas, buscan soluciones a los diversos problemas a los que se enfrenta nuestra sociedad. Debido al gran impacto de estos problemas, se establece que los objetivos sean conseguidos antes de 2030. En concreto, el Objetivo 7 de los Objetivos de Desarrollo Sostenible busca asegurar un acceso a la energía accesible y no contaminante para todos desde cuatro aspectos: la asequibilidad, la fiabilidad, la sostenibilidad y la modernidad.Ya a 2022, disponemos de 8 años para tomar acciones por lo que hay que buscar soluciones reales a corto-medio plazo. Por ello el presente trabajo desarrolla a fondo la captura y almacenamiento de CO2 (CAC).
Cabe recalcar que no es una solución a largo plazo, sino que busca poner un parche momentáneo a un problema muy grave, la falta de energía y la contaminación.
La tecnología de captación del carbono no es sólo sostenible y moderna, sino que además nos puede ayudar a combatir el cambio climático.De esta manera, además de ayudar a cumplir el Objetivo 7, ayudará a cumplir el Objetivo 13, el cual aborda el cambio climático.Este trabajo es una investigación de carácter bibliográfico en el que se analizarán los distintos métodos de CAC, la producción de combustible, su rentabilidad y los proyectos actuales que apuestan por este tipo de energía.
Proceso de Captación
El proceso de CAC está constituido por las siguientes fases, primero la captura, con la Post-combustión. Se consigue el CO2 después de la quema de combustibles fósiles. Este sistema es ideal para la aplicación en centrales termoeléctricas. Para captar el dióxido de carbono presente en los gases de combustión se realiza un lavado. El lavado es un proceso cíclico para separar el CO2 de otros componentes que consiste en someter una muestra de gas a una etapa de deshumidificación para posteriormente añadir un absorbente de CO2 como la etanolamina. Después este producto es calentado y su presión es reducida, liberando CO2 concentrado, el cual será posteriormente almacenado.
En la Pre-combustión se consigue CO2 al retirarlo de los combustibles antes de la quema.En este proceso se lleva a cabo la gasificación. Se transforma el combustible en gas y es llevado a un reactor donde se produce la reacción de intercambio para formar CO2 produciendo en el proceso H2. Finalmente se separa el CO2 de la corriente gaseosa, por un proceso semejante al utilizado en la captura de CO2 posterior a la combustión, obteniéndose una corriente de H2 prácticamente pura.
La mayor ventaja de este proceso es que genera H2 como producto, que puede ser aprovechado de diferentes formas, entre ellas para fabricar combustibles verdes con CO2. En el Direct air capture (DAC), se imita la fotosíntesis de las plantas de manera más rápida.El aire se introduce en un contactor de aire donde pasa sobre superficies plásticas recubiertas de hidróxido de potasio. El CO2 del aire se une químicamente con las moléculas del hidróxido formando una sal de carbonato.
Luego, el CO2 contenido en esta solución de carbonato se somete a una serie de procesos químicos para purificarlo y comprimirlo, de modo que pueda entregarse en forma de gas listo para su uso o almacenamiento.Para alimentar al contactor de aire se puede usar energía solar limpia o incluso gas natural pues el dióxido de carbono que se desprenda servirá para alimentar el propio proceso. Y en la Oxígeno-gas, los sistemas de combustión sin nitrógeno (oxicombustión) utilizan oxígeno en lugar de aire para la combustión con objeto de producir un gas de combustión compuesto únicamente por CO2 y vapor de agua, que al condensarse se separará fácilmente.Este proceso requiere una separación previa del oxígeno del aire para obtener un gas con una pureza del 95% al 99%. La segunda fase es el transporte. Para el transporte del CO2 capturado entre el local de captura y el de almacenamiento, se utilizan los gaseoductos.En algunos casos el CO2 también puede ser transportado en forma líquida en barcos o camiones cisterna a bajas temperaturas y presiones. Después está el almacenamiento: El dióxido de carbono obtenido puede ser almacenado para combatir el cambio climático.Sin embargo, en el trabajo se contempla darle un uso. Mediante el dióxido de carbono se puede generar un combustible sintético verde y asequible.
Combustible sintético
Los combustibles sintéticos proporcionan una solución rápida para descarbonizar el sistema de energía. Los combustibles a partir de CO2 tendrán baja intensidad de carbono y no añadirán nuevas emisiones a la atmósfera porque están hechos a base de las emisiones ya existentes.
La conversión de dióxido de carbono en combustible se consigue mediante distintos métodos, entre ellos el AIR TO FUELS, proceso que necesita hidrógeno verde. La electricidad limpia (como la energía solar fotovoltaica) se utiliza para electrolizar el agua, dividiéndola en hidrógeno y oxígeno.El CO2 y el hidrógeno reaccionan para producir hidrocarburos que pueden convertirse directamente, o con refinación, en gasolina, diésel y combustible para aviones compatibles.
Catalizadores ferroeléctricos: A partir del níquel, el niobio, el paladio, el renio, el rodio y el circonio, metales que son efectivos en una reacción, se pueden fabricar catalizadores. Con ellos, se pueden formar hidrocarburos que pueden convertirse en gasolina y diésel. En primer lugar, se utiliza luz solar con un catalizador de titanio para dividir moléculas de agua, separando «protones» libres (iones de hidrógeno), electrones y gas oxígeno.En la segunda etapa, esos electrones libres se utilizan para separar el CO2 y unir los átomos de carbono empleando catalizadores de platino y paladio en el interior de nanotubos de carbono. Estos combustibles pueden constituir un complemento importante para vehículos eléctricos y usarse en el transporte de larga distancia, la navegación o la aviación, sectores del transporte que son difíciles de electrificar y que requieren la alta densidad energética de los combustibles líquidos.Se estudia su uso en naves espaciales: una nave volviendo de Marte podría usar el CO2 de aquel planeta para aprovisionarse de energía para el viaje de vuelta. De hecho, Elon Musk está interesado en usar este método para generar combustible para sus cohetes para reducir el impacto de la industria aeroespacial al medio ambiente.
Rentabilidad
La metodología de captación del CO2 no es nueva, aunque siempre se ha enfrentado al mismo problema: que el dióxido de carbono se encuentra disperso en la atmósfera y con una concentración muy baja. Esto significa que para capturarlo hay que procesar cantidades muy grandes de aire.La atmósfera es muy extensa, lo que implica además que para llevar a cabo este proceso se necesita de una empresa de una envergadura extraordinaria. Por lo tanto el proceso conlleva unos costes muy elevados.Sin embargo, en los últimos años, gracias a la investigación, se han reducido mucho los costes y se ha mejorado el rendimiento. Respecto a la viabilidad económica, podría ser aceptable en función del precio del combustible sintético.
La empresa Carbon Engineering ha combinado las tecnologías de generación de electricidad renovable, captura directa de aire, producción de hidrógeno verde y síntesis de combustible sostenible para lograr obtener un litro de combustible verde por el coste de menos de 1$.
Ventajas
Los combustibles pueden ser producidos a escala global para satisfacer la demanda de combustibles de baja intensidad de carbono pues la materia prima usada es ilimitada. Son competitivos en costes con los biocombustibles. Son compatibles con las refinerías, infraestructuras y motores por lo que no requieren de un coste económico ni medioambiental para usarse y se podría hacer una transición rápida.
Estos combustibles contribuirán a la reducción de gases de efecto invernadero.
También a la reducción local de contaminación ya que no contienen azufre.En su producción se absorbe dióxido de carbono por lo que se elimina de la atmósfera y después el combustible verde libera solo parte del dióxido de carbono absorbido, generando una huella de carbono negativa. Además, ese dióxido liberado es después usado para retroalimentar este ciclo de producción energética.
Desventajas
No es una solución a largo plazo. A pesar de que no genera más dióxido de carbono, libera una parte de lo que gasta para producirse. Todavía se necesita más investigación para seguir abaratando los costes.
Conclusiones
La energía producida a partir del carbono captado de la atmósfera es asequible,competitiva con otras energías sostenibles, fiable, segura y moderna. Es una solución rápida, viable y que tiene una fácil implementación en nuestras vidas. A corto medio plazo no se aumentará el dióxido de carbono en la atmósfera, luchando así con el cambio climático.También, es una manera de aprovechar todo el carbono perdido en la atmósfera, usándolo gratis como materia prima. A largo plazo, puede ser una manera interesante de generar combustible en el espacio para realizar viajes espaciales pues la atmósfera de varios planetas está hecha casi totalmente de dióxido de carbono. Por todo ello, concluimos que se debe apostar por el combustible a base de dióxido de carbono ya que puede ser la manera de solventar parcialmente los problemas energéticos de la sociedad.