Hay un gas incoloro, inodoro y en gran medida inocuo del que la humanidad no se cansa. Producimos 40 billones de kg de dióxido de carbono cada año y vamos camino de superar un umbral crucial de emisiones que hará que el aumento de la temperatura global rebase el peligroso límite de 2 °C fijado por el Acuerdo de París sobre el clima.
Pero, en voz baja, los científicos del clima ya hablan de una tecnología que podría alejarnos del precipicio. Se llama captura directa del aire y consiste en máquinas que funcionan como los árboles, absorbiendo dióxido de carbono (CO2) del aire, pero a una escala extraordinaria: capturan miles de veces más carbono en el mismo tiempo y, con suerte, nos evitan una catástrofe climática.
Hay al menos dos motivos por los que, hasta ahora, se ha hablado poco de la captura directa del aire. En primer lugar, los científicos del clima esperaban que las emisiones mundiales de carbono se controlaran y que no necesitáramos la captura directa del aire. Pero la mayoría de los expertos cree que ese tren ya pasó. Eso nos lleva al segundo problema: hasta la fecha, todas las estimaciones indican que implementar la captura directa del aire sería exorbitantemente caro.
Durante la última década, un grupo de emprendedores —financiado en parte por multimillonarios como Bill Gates, de Microsoft; Edgar Bronfman Jr., de Warner Music, y el fallecido Gary Comer, de Land’s End— ha trabajado para demostrar que esas estimaciones son erróneas. Tres empresas —la suiza Climeworks, la canadiense Carbon Engineering y la estadounidense Global Thermostat— están construyendo máquinas capaces de capturar CO2 directamente del aire a un costo razonable. (Una cuarta empresa, Kilimanjaro Energy, cerró por falta de financiación).
Durante el último año, he seguido el campo más amplio de la captura y el almacenamiento de carbono, cuyo objetivo es capturar emisiones de fuentes como las centrales eléctricas y las fábricas químicas. Los expertos del sector ven a estos emprendedores de la captura directa del aire como los alumnos rebeldes de la clase. En lugar de ir a por lo más fácil, me dijo un experto, estas empresas se proponen objetivos ambiciosos y se exponen al fracaso.
Climeworks acaba de demostrar que los escépticos se equivocaban. El 11 de octubre, en una central geotérmica de Islandia, la empresa emergente inauguró el primer sistema de captura directa del aire que logra de forma verificable emisiones netas de carbono negativas. Aunque todavía está en fase piloto —captura solo 50 toneladas métricas de CO2 del aire al año, aproximadamente lo mismo que emite un hogar estadounidense o 10 hogares indios—, es el primer sistema que convierte las emisiones en piedra, lo que garantiza que no vuelvan a la atmósfera durante los próximos millones de años.
¿Desafiando las leyes de la física?
La imposibilidad de la captura directa del aire puede ilustrarse con un sencillo ejemplo de física. Imagina que pudieras comer tantos M&M’s como quisieras, siempre que solo comieras los rojos. Si en una bolsa hubiera un M&M rojo por cada 10 caramelos, sería fácil encontrarlos y comerlos con gusto. Pero imagina que la proporción bajara a uno por cada 2.500. Quizá dejarías de buscar siquiera un solo M&M.
En una central eléctrica de carbón, los gases de combustión contienen alrededor de un 10 % de dióxido de carbono (es decir, aproximadamente una de cada 10 moléculas de gas es CO2). Capturar este gas de efecto invernadero cuando está en concentraciones relativamente altas requiere menos energía que capturarlo del aire, donde apenas representa el 0,04 % (aproximadamente una de cada 2.500 moléculas de gas). Un informe de 2011 de la Sociedad Estadounidense de Física calculó que capturar del aire una tonelada métrica de CO2 podría costar entre 600 y 1.000 dólares. Capturarlo en la fuente —por ejemplo, en una central que quema carbón— podría costar menos de una décima parte.
Pero la captura del aire sigue siendo importante. En primer lugar, actualmente no tenemos ninguna forma posible de abordar el CO2 que emiten los automóviles, los barcos y los aviones. En segundo lugar, como vamos camino de emitir más CO2 del que necesitamos para mantenernos por debajo del límite de 2 °C, probablemente necesitemos una manera de absorber parte de ese exceso de gas de efecto invernadero.
Observa el gráfico de abajo. Muestra nuestras emisiones históricas y proyecta los objetivos de emisiones necesarios para alcanzar las metas climáticas. Lamentablemente, sin embargo, los «compromisos aproximados de reducción de emisiones» asumidos en virtud del Acuerdo de París sobre el clima muestran que nuestras emisiones aumentarán, cuando deberían disminuir (siguiendo la trayectoria roja del gráfico).
La mayoría de los sistemas para capturar CO2 dependen de un proceso llamado «absorción reversible». La idea consiste en hacer pasar una mezcla de gases (el aire es el ejemplo principal) sobre un material que absorbe selectivamente el CO2. Luego, mediante otro proceso, se manipula ese material para extraer el CO2. Después, el CO2 separado puede comprimirse e inyectarse bajo tierra. Por lo general, el material absorbente es limitado, así que se vuelve a someter al ciclo para capturar más gas de efecto invernadero.
Climeworks y Global Thermostat han probado sistemas en los que recubren plásticos y cerámicas, respectivamente, con una amina, un tipo de compuesto químico que puede absorber CO2. Carbon Engineering utiliza un sistema líquido con óxido de calcio y agua. Las empresas afirman que aún es demasiado pronto en el desarrollo de estas tecnologías para predecir cuáles serán los costos a gran escala. «Es como si le hubieras preguntado a alguien en 1960 cuánto costarían hoy los cohetes comerciales», dice David Keith, de Carbon Engineering. Lo que sí están dispuestas a compartir son sus objetivos de costos.
Jan Wurzbacher, director de Climeworks, dice que la empresa espera reducir los costos a unos 100 dólares por tonelada métrica de dióxido de carbono. Según Geoffrey Holmes, director de desarrollo empresarial de Carbon Engineering, esa cifra se acerca al precio que busca su empresa. Peter Eisenberger, cofundador de Global Thermostat, dice que su tecnología será aún más barata: al ampliarla, los costos podrían bajar hasta apenas 50 dólares por tonelada métrica. (Curiosamente, el costo de captura proyectado por la empresa emergente parece ser inversamente proporcional a la financiación que cada una dice haber recaudado: unos 15 millones de dólares en inversión privada para Climeworks y Carbon Engineering, y 50 millones para Global Thermostat).
Cada una de las empresas emergentes ha construido una planta piloto operativa para demostrar su tecnología, con capacidad para capturar cientos de kg de CO2. Todas afirman que su tecnología es modular, lo que significa que pueden construir una planta de captura directa del aire tan pequeña o grande como alguien esté dispuesto a pagar. Incluso a 50 dólares por tonelada métrica de emisiones capturadas, si para 2050 tenemos que capturar hasta 10.000 millones de toneladas métricas, gastaríamos 500.000 millones de dólares cada año en capturar dióxido de carbono del aire. Parece una cifra desorbitada, pero quizá no lo sea si ponemos en perspectiva los otros daños del cambio climático, y en eso apuestan estas empresas emergentes.
La planta piloto de Global Thermostat, en el Instituto de Investigación de Stanford, en Palo Alto, estaba inactiva cuando la visité. Carbon Engineering espera desarrollar aún más la tecnología —incluida la capacidad de convertir el CO2 capturado en combustibles— antes de ampliar su actividad. Solo Climeworks ha logrado demostrar que funciona en aplicaciones comerciales.
En mayo de este año, Climeworks instaló su primera unidad comercial cerca de Zúrich, Suiza, que captura alrededor de 1.000 toneladas métricas de CO2 del aire cada año (el equivalente a las emisiones anuales de 20 hogares estadounidenses). El CO2 capturado se suministra a un invernadero cercano, donde la alta concentración del gas aumenta en un 20 % el rendimiento de los cultivos.
Pero la instalación más reciente de la empresa en Islandia es aún más impresionante, porque es la primera planta auténtica de «emisiones negativas».
Enterrado para siempre
Para construirla, Climeworks necesitaba primero una central eléctrica «neutra en carbono». La encontró en Hellisheidi, Islandia, donde la empresa pública Reykjavik Energy gestiona una central geotérmica. La planta de Hellisheidi, situada unos 15 millas (25 km) al sureste de la capital, Reikiavik, aprovecha el calor natural de una región volcánicamente activa para producir electricidad y calor mediante el bombeo de agua por una red subterránea de tuberías. A medida que el agua circula bajo tierra, se calienta y se convierte en vapor, que puede utilizarse para accionar turbinas. La planta produce unos 300 MW de electricidad (suficientes para abastecer a 200.000 hogares estadounidenses) y alrededor de 130 MW de calor.
Aunque la energía geotérmica es una fuente de energía limpia, el proceso de recuperación del calor libera gases: una mezcla de dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno e hidrógeno. No es una gran cantidad de CO2 —por cada unidad de energía producida, una central geotérmica emite el 3 % del carbono que emite una central eléctrica de carbón—, pero sigue siendo una cantidad.
En 2014, Reykjavik Energy, con la ayuda de académicos de Estados Unidos, Europa e Islandia, creó un proyecto llamado CarbFix para probar una tecnología que eliminara la pequeña cantidad de gases que sí produce. Y, desde el Acuerdo de París sobre el clima, la empresa pública ha intensificado sus esfuerzos para reducir las emisiones y ayudar a Islandia a alcanzar sus objetivos nacionales.
En lugar de usar la absorción reversible, CarbFix aprovecha los abundantes recursos naturales de Islandia para capturar dióxido de carbono. Cada vez que abres una lata de refresco, bebes CO2 disuelto en agua. La planta de Hellisheidi funciona con un principio similar. Cuando se mezclan con agua, los gases liberados por las fumarolas geotérmicas se absorben, aunque en muy pequeña medida. Luego, la mezcla —27 kg de agua dulce por cada kg de CO2— se inyecta a 700 metros bajo tierra.
En un estudio de 2016, los científicos descubrieron que el dióxido de carbono de estas mezclas de agua reaccionaba con la extensa roca basáltica de Islandia —una roca ígnea oscura que suele encontrarse bajo el lecho oceánico— para formar minerales. Este proceso suele tardar cientos o miles de años, pero lo sorprendente en Islandia fue que la mineralización se produjo en menos de dos años. Es probable que la rapidez tenga que ver con la geología particular de la zona. Los acuíferos de arenisca —el tipo de sistema rocoso más estudiado en relación con los sistemas de inyección de dióxido de carbono— reaccionan muy lentamente con el CO2. En cambio, la roca basáltica parece reaccionar mucho más rápido, probablemente por la presencia de metales como el hierro y el aluminio.
El estudio demostró por primera vez que almacenar dióxido de carbono bajo tierra es más fácil y seguro de lo que se creía. Una vez atrapado en los minerales, el dióxido de carbono no puede llegar a la atmósfera durante millones de años. Además, hay grandes depósitos de este tipo de roca basáltica en todo el mundo, suficientes para absorber las emisiones de combustibles fósiles de muchas décadas, las de la captura directa del aire y más.
Según Edda Aradóttir, geóloga de CarbFix, durante los últimos tres años se han inyectado bajo tierra más de 18.000 toneladas métricas de CO2 como parte del proyecto. Además, han podido hacerlo por menos de 30 dólares por tonelada métrica de CO2.
Una tecnología que puede salvar el mundo
Este mes, Climeworks instaló una unidad que captura dióxido de carbono directamente del aire y lo transfiere a CarbFix para inyectarlo bajo tierra. Como CarbFix lleva tres años vigilando los lugares de inyección, pueden tener la certeza de que no habrá fugas. Y, una vez mineralizado, el CO2 permanecerá atrapado durante miles o millones de años. Esto convierte al sistema de Climeworks y CarbFix en la primera planta del mundo de «emisiones negativas» cuya eficacia ha sido verificada.
(Una planta química de Chicago, donde Archer Daniels Midland fermenta maíz para producir etanol, afirma ser una planta de emisiones negativas. La empresa dice que, dado que el maíz consume CO2 para crecer, aunque la fermentación libere CO2, el proceso es neutro en carbono: simplemente devuelve lo que tomó de la naturaleza. Si después se capturan esas emisiones y se inyectan bajo tierra, técnicamente podría considerarse que genera emisiones negativas. Sin embargo, los expertos aún no han hecho los cálculos para verificar la afirmación de Archer Daniels Midland.)
Climeworks dice que ahora busca clientes que quieran contribuir económicamente a programas que reduzcan sus emisiones. La empresa de mensajería DHL, por ejemplo, se ha comprometido a alcanzar cero emisiones para 2050. Pero, aunque convierta toda su flota de vehículos terrestres para que funcione con electricidad, actualmente no existe una tecnología para reducir las emisiones de los aviones de los que depende DHL. La esperanza es que DHL pague a Climeworks para enterrar bajo tierra esas emisiones excedentes.
Los académicos solían pensar que la captura directa del aire sería demasiado cara para cualquier aplicación práctica. En general, todavía tienden a pensar lo mismo sobre la captura y el almacenamiento de carbono. Pero Climeworks y sus competidores están demostrando que, si la captura directa del aire se vuelve lo bastante barata como para atraer el interés comercial, también será viable la economía de capturar carbono en las fuentes puntuales. Y, en cualquier caso, la existencia de la captura directa del aire ofrece a la humanidad una póliza de seguro de alto costo contra lo que sin duda sería un desastre mucho más caro.
