En la lucha contra el cambio climático, cada vez está más claro que no solo debemos reducir las emisiones totales, sino también retirar activamente carbono de la atmósfera.
Para lograr una descarbonización eficaz, tendremos que ampliar, mejorar y abaratar las tecnologías que ya existen.
Esto es especialmente importante, ya que es probable que sectores difíciles de descarbonizar, como la aviación, el acero y el cemento, alcancen las cero emisiones netas después de 2050, el año fijado como objetivo por el Acuerdo de París sobre el Clima de 2015.
El carbono es el Jekyll y Hyde de la tabla periódica: en parte ángel y en parte demonio. A veces llamado el «dador de vida», el carbono forma la estructura de todas las células de nuestro cuerpo y de la mayoría de las cosas que comemos, usamos y apreciamos, desde las vitaminas hasta los violines, y de las rosquillas a los diamantes.
El carbono fue fundamental para la evolución del universo hace 14.000 millones de años, y es igual de vital para las tecnologías del futuro.
El dióxido de carbono es igualmente fundamental para la atmósfera. Retiene el calor del sol y, sin él, nuestro planeta sería insoportablemente frío. Sin embargo, las actividades humanas —principalmente la quema de combustibles fósiles— han aumentado los niveles de CO2 en torno a un 50 %, de 270 partes por millón (ppm) al comienzo de la Revolución Industrial a 415 ppm en la actualidad. La última vez que los niveles de CO2 atmosférico fueron tan altos fue hace más de tres millones de años. Lo que preocupa a los científicos es la aceleración de las emisiones, que durante los últimos 60 años ha sido unas 100 veces más rápida que los aumentos naturales anteriores, como los registrados al final de la última glaciación.
Encaminar el planeta hacia una trayectoria de 1,5 °C
Desde el Acuerdo de París de 2015, la idea de una trayectoria que limite el calentamiento global a 1,5 °C por encima de los niveles preindustriales se ha vuelto primordial. Para tener siquiera la posibilidad de alcanzar este objetivo, las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero (GEI) deben alcanzar su máximo como muy tarde en 2025 y reducirse un 43 % para 2030, hasta alcanzar las cero emisiones netas a más tardar en 2050. La gran mayoría de estas reducciones debe provenir de la descarbonización de nuestras industrias, la agricultura y nuestros estilos de vida. La norma de cero emisiones netas de la prestigiosa iniciativa Science Based Targets, por ejemplo, pide a las empresas que descarbonicen el 90 % de sus cadenas de valor para 2050.
Pero, pese a los esfuerzos por descarbonizar las actividades humanas, la «eliminación de dióxido de carbono», o CDR, desempeñará un papel fundamental por tres razones. En primer lugar, es extremadamente difícil descarbonizar por completo algunos sectores industriales esenciales, pero «difíciles de descarbonizar», como la aviación de larga distancia, el cemento y el acero. En segundo lugar, el propio sistema terrestre emite más gases de efecto invernadero a medida que sigue aumentando el calentamiento global. En tercer lugar, debemos revertir las emisiones heredadas del pasado y retirar las emisiones actuales y futuras que no se hayan reducido, para evitar que probablemente se sobrepase el objetivo de 1,5 °C.
No podemos permitirnos esperar para ver si será necesaria la CDR. Debemos empezar ahora mismo a crear la capacidad necesaria para retirar activamente CO2 de la atmósfera, en paralelo con —y no en lugar de— redoblar los esfuerzos de descarbonización. Según el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC): La CDR «es un elemento clave en los escenarios que probablemente limitarán el calentamiento a 2 [grados] C o menos, independientemente de que las emisiones mundiales alcancen niveles cercanos a cero, cero neto o netos negativos».
En pocas palabras: dado el rumbo actual de la mitigación del CO2 en el mundo, es poco probable que alcancemos las cero emisiones netas mundiales para 2050 y limitemos el calentamiento global a 1,5 °C sin ampliar las tecnologías de CDR para retirar miles de millones de toneladas métricas cada año.
Para retirar CO2 necesitamos tecnología y naturaleza
El dióxido de carbono puede retirarse de la atmósfera mediante procesos naturales, tecnológicos o híbridos. Plantar miles de millones de árboles y restaurar las turberas son soluciones basadas en la naturaleza que absorben CO2 y aportan numerosos beneficios ecosistémicos, como el aumento de la biodiversidad y las precipitaciones, además de reducir la contaminación del aire y el agua. Sin embargo, aunque las soluciones basadas en la naturaleza son vitales, ecosistemas como los bosques siguen siendo vulnerables a los incendios forestales y la degradación, lo que amenaza su capacidad de almacenar carbono de forma indefinida. La posibilidad de ampliar estas soluciones también plantea dificultades, ya que la forestación, por ejemplo, puede competir con la agricultura y otros usos del suelo.
Los procesos tecnológicos buscan resolver el problema de la eliminación permanente de carbono mediante la captura y el almacenamiento indefinido de CO2, por lo general en forma de minerales sólidos o en capas rocosas a gran profundidad. Las principales tecnologías son la captura directa de aire con almacenamiento de carbono (DACCS) y la bioenergía con captura y almacenamiento de carbono (BECCS).
La DACCS utiliza conjuntos de ventiladores —alimentados, por supuesto, con energía libre de combustibles fósiles— para aspirar aire hacia estructuras industriales, donde se pueden emplear diversos filtros químicos para atrapar moléculas de CO2. Luego se regenera el material filtrante para liberar CO2 puro que puede enterrarse a gran profundidad. Pionera en DACCS, Carbon Engineering, está construyendo una instalación en la cuenca del Pérmico, rica en petróleo y gas, en el oeste de Texas. Se espera que capture un millón de toneladas métricas de CO2 al año —aproximadamente la capacidad de absorción de 40 millones de árboles— cuando entre en funcionamiento en 2024.
La BECCS es un proceso que captura y almacena el CO2 emitido por centrales eléctricas que convierten la biomasa en calor, electricidad o combustibles líquidos o gaseosos. La BECCS puede procesar muchos tipos de «materia prima», incluidos residuos forestales y agrícolas, algas y cultivos energéticos. La captura del CO2 del aire ya se ha producido mediante la fotosíntesis necesaria para el crecimiento de la biomasa. Sin embargo, para que el balance de carbono sea negativo, es fundamental que la huella de carbono de cultivar, cosechar, transportar y procesar estas materias primas no supere el volumen de carbono que la propia biomasa había retirado durante su crecimiento. La BECCS también plantea otras preocupaciones: cultivar grandes cantidades de cultivos específicos para bioenergía podría transformar bosques y tierras agrícolas existentes, lo que a su vez podría amenazar la seguridad alimentaria e hídrica, desplazar comunidades, liberar el carbono almacenado en árboles y suelos y poner en peligro la biodiversidad.
Una nueva planta de BECCS en Suecia, cuya construcción está actualmente prevista por Stockholm Exergi, está diseñada para abordar algunos inconvenientes de la tecnología y demostrar que es posible proporcionar calefacción y electricidad a una ciudad mientras se retira CO2 de la atmósfera. Para generar calor y electricidad, la planta quemará residuos forestales, de aserraderos y de la producción de pasta y papel. La biomasa se obtendrá localmente, lo que minimizará su huella de carbono. El CO2 emitido durante la combustión se capturará, comprimirá y enfriará hasta convertirlo en líquido; después se inyectará en capas rocosas profundas bajo el mar del Norte, donde se estabilizará aún más con el tiempo. Stockholm Exergi considera que la planta podría capturar 800.000 toneladas métricas de CO2 —más que todas las emisiones del tráfico rodado de Estocolmo— cada año.
Las tecnologías de captura y almacenamiento de carbono también ofrecen la tentadora posibilidad de contar con «carbono sostenible». Pensemos, por ejemplo, en la aviación. Por ahora, no hay forma de evitar la quema de hidrocarburos para alcanzar la densidad energética necesaria para los vuelos de larga distancia. Sin embargo, una planta DACCS o BECCS puede crear un ciclo cerrado al extraer carbono del aire para reutilizarlo como materia prima en la producción de queroseno sintético. Este proceso, conocido como combustible de aviación sostenible «power-to-liquids» (PtL SAF), podría reducir las emisiones de la aviación hasta en un 90 %, contribuyendo a la descarbonización mundial. Un proceso similar podría utilizarse para producir e-metanol bajo en carbono para el transporte marítimo.
Hay varias tecnologías híbridas de CDR —en parte naturales y en parte tecnológicas— que resultan prometedoras. La «meteorización mejorada», por ejemplo, consiste en esparcir roca de silicato finamente molida sobre superficies terrestres o marinas para aumentar la absorción de carbono. Otro proceso utiliza biocarbón, un tipo de carbono producido al calentar cualquier materia orgánica en ausencia de oxígeno. Al añadirlo al suelo, el biocarbón puede almacenar carbono durante periodos que van de décadas a milenios. También aporta beneficios adicionales: al mejorar la capacidad del suelo para retener nutrientes y humedad, el biocarbón ayuda a reducir la necesidad de fertilizantes y evita la escorrentía del agua, restaurando así la productividad agrícola de los suelos marginales.
Para descarbonizar, importan tanto la escala como la permanencia
La First Movers Coalition del Foro Económico Mundial, cuyo objetivo es acelerar la descarbonización de siete sectores industriales «difíciles de descarbonizar» que representan el 30 % de las emisiones mundiales, incluye la CDR entre sus objetivos centrales. La First Movers Coalition pide a sus miembros que se comprometan a retirar al menos 50.000 toneladas métricas, o el equivalente a 25 millones de dólares en eliminación de carbono, para 2030, «además de realizar los máximos esfuerzos posibles para reducir directamente las emisiones».
La coalición ha fijado un listón muy alto. En primer lugar, cualquier enfoque de CDR debe ser permanente: capturar y almacenar carbono durante más de 1.000 años. En segundo lugar, debe poder ampliarse; es decir, las soluciones deben tener capacidad potencial para almacenar al menos un millón de toneladas métricas (un megatón, o 1 Mt) de carbono para 2030 y 1.000 millones de toneladas métricas (un gigatón, o 1 Gt) para 2050. Otros dos criterios fundamentales son el costo y la verificación.
La escala importa. Un reciente informe de la Energy Transitions Commission sobre cómo la CDR puede ayudar a mantener vivo el objetivo de 1,5 °C estimó aproximadamente cuánta CDR podría ser necesaria: «para neutralizar el efecto del probable exceso del presupuesto de carbono antes de mediados de siglo, nuestros escenarios indican que se necesitarán al menos 70-220 Gt de CO2 en eliminación acumulada entre ahora y 2050». Eso equivale a entre 2.500 y 8.000 millones de toneladas métricas de CDR cada año.
Entonces, ¿cómo se comparan las tecnologías actuales de CDR con estos exigentes estándares?
Tanto la DACCS como la BECCS podrían capturar 5.000 millones de toneladas métricas (5 Gt) de carbono al año y almacenarlo durante más de 1.000 años; además, son procesos fáciles de verificar. Sin embargo, son muy costosos: actualmente, la BECCS cuesta entre 110 y 270 dólares por tonelada métrica y la DACCS, 600 dólares o más por tonelada métrica.
Aunque son tecnologías menos maduras, el biocarbón y la meteorización mejorada podrían producir cada uno entre 3 y 4 Gt, a un costo de tan solo 50-160 dólares por tonelada métrica en la actualidad. Sin embargo, aunque es probable que la meteorización mejorada supere la prueba de permanencia, la mayoría de los métodos actuales de biocarbón solo pueden garantizar el almacenamiento durante un máximo de 500 años. Aun así, la First Movers Coalition anima a sus miembros a respaldar estas cuatro tecnologías emergentes de CDR.
Impulsar la demanda de mercado de tecnología de descarbonización
Como ocurre con muchas innovaciones, el progreso depende del dinero contante y sonante. Actualmente, la CDR carece de un mercado que impulse su avance. A primera vista, parece absurdo pagar 600 dólares a una planta DACCS por retirar una tonelada métrica de CO2 cuando se puede gastar 30 dólares por tonelada métrica en una alternativa basada en la naturaleza. Sin embargo, a medio y largo plazo, necesitamos urgentemente estas tecnologías emergentes para retirar CO2 a la escala y con la permanencia que nuestro planeta requiere. Por eso, alguien debe dar el primer paso e impulsar el mercado.
La reaseguradora mundial Swiss Re contribuyó a definir el desafío planteado por la First Movers Coalition: que cada uno de sus miembros se comprometa a retirar al menos 50.000 toneladas métricas, o el equivalente a 25 millones de dólares en eliminación neta de carbono duradera y ampliable para 2030. Swiss Re es uno de los cinco fundadores de NextGen CDR Facility, un club de compradores comprometido a adquirir al menos un millón de toneladas métricas de eliminación de CO2 para 2025, con entregas verificadas para 2030.
El objetivo es ampliar drásticamente tecnologías de CDR como la DACCS y la BECCS y catalizar el mercado de eliminación de carbono de alta calidad.
Demostrar que existe demanda de mercado envía a los innovadores una señal fundamental para que amplíen sus tecnologías al siguiente nivel. Cada iteración de estas tecnologías incipientes aumenta la oferta unas diez veces, lo que crea el riesgo de que la demanda no pueda seguir el ritmo. Por eso, el objetivo de la First Movers Coalition es encontrar suficientes compradores de CDR para que las tecnologías puedan obtener financiación. Anticipándose a las futuras economías de escala, NextGen ha prometido a sus participantes limitar a 200 dólares por tonelada métrica el costo medio del CO2 retirado a través de la instalación.
Aun así, es un precio elevado. Parte de la ampliación se producirá a través de los mercados voluntarios de carbono, pero es poco probable que alcancemos la eliminación de gigatoneladas métricas de carbono para 2050 sin intervención regulatoria.
La reciente Ley de Reducción de la Inflación del presidente estadounidense Joe Biden ha dado un gran impulso a la industria de la descarbonización. Parte de los 369.000 millones de dólares de fondos públicos destinados a la acción climática incluye un subsidio de entre 130 y 180 dólares por tonelada métrica de CO2 eliminado. Esta es una de las muchas medidas que los gobiernos pueden adoptar para motivar a la industria de los combustibles fósiles, valorada en billones de dólares, a transformarse en una industria de gestión del carbono también valorada en billones de dólares, en consonancia con los objetivos mundiales de protección del clima.
Jonathan Walter y Andrew Alcorta contribuyeron a este artículo.
