Actualmente se capturan y utilizan anualmente 230 millones de toneladas de CO₂.
A medida que la transición energética avanza, una mayor parte del carbono que capturamos podría aprovecharse de forma útil.
El cemento, el etileno, el combustible para aviones y otros ofrecen opciones, pero ¿cuál es viable?
Como medio para reducir nuestras emisiones de carbono, es difícil encontrar una solución más directa que la captura y utilización de carbono (CCU): la práctica de capturar las emisiones de carbono y convertirlas en productos básicos de valor.
La CCU ya se practica para la recuperación mejorada de petróleo y la síntesis de fertilizantes, pero hasta la fecha solo alrededor de 230 millones de toneladas de CO₂ se utilizan anualmente. Esto es doscientas veces menos que las aproximadamente 50 000 millones de toneladas de CO₂ equivalentes emitidas a nivel mundial cada año.
En la búsqueda del cero neto para 2050, la Agencia Internacional de la Energía prevé que se capturarán 1,2 mil millones de toneladas de CO₂ para 2030 y 6 mil millones en 2050, momento en el que capturaremos 16 millones de toneladas al día para almacenarlas en vastos depósitos subterráneos. A medida que estos planes se concreten, debemos preguntarnos: ¿podrían las tecnologías de CCU aprovechar bien este carbono? Y si es así, ¿en qué productos que contienen carbono deberíamos centrarnos para fabricarlos a partir de todas esas emisiones?
Por ejemplo, podríamos convertir el CO2 en carbonato sódico para su uso en la fabricación de vidrio y en panadería, pero nuestra demanda diaria actual solo requiere alrededor de 150 000 toneladas de CO₂. En esencia, no deberíamos destinar demasiados recursos a la producción de carbonato sódico derivado de la CCU, sin importar lo grande que llegue a ser el Great British Bake Off.
Aprovechar nuestro carbono capturado
Para determinar qué productos derivados de la CCU podrían igualar la escala de nuestros objetivos de captura de carbono para 2050, de 16 millones de toneladas de CO₂ al día, debemos examinar los productos básicos que contienen carbono que consumimos actualmente a escala de millones de toneladas al día y calcular su presupuesto de carbono necesario si se derivaran de CO₂ capturado . A partir de ahí, podemos evaluar los requisitos energéticos y la economía de cada proceso para tomar decisiones fundamentadas sobre los mejores casos de uso de la CCU.
Metano (para la generación de calor y electricidad)
Uso actual: ~8 millones de toneladas al día
Si se deriva de la CCU: Requeriría ~22 millones de toneladas de CO₂ al día
Viabilidad como producto de la CCU: Baja
El metano de bajas emisiones de carbono podría derivarse de tecnologías de CCU haciendo reaccionar el CO₂ capturado con hidrógeno obtenido a partir de electricidad de bajas emisiones. Sin embargo, desde una perspectiva energética, esta no es una gran solución; es mucho más eficiente utilizar directamente esa electricidad de bajas emisiones.
Gasolina (para el transporte terrestre)
Uso actual: ~3 millones de toneladas al día
Si se deriva de la CCU: Requeriría ~10 millones de toneladas de CO₂ al día
Viabilidad como producto de la CCU: Baja
La gasolina derivada de la CCU se promocionó como una vía para trasladar la neutralidad de carbono al motor de combustión interna, pero el vehículo eléctrico (VE) hace tiempo que dejó esta idea en el olvido. Los motores de combustión interna solo tienen una eficiencia energética del 20-30 %, mientras que los VE pueden alcanzar hasta alrededor del 70 % de eficiencia cuando se alimentan con electricidad renovable. En otras palabras, la energía se aprovecha mucho mejor al cargar un VE que al producir gasolina derivada de la CCU.
Sin embargo, no debe descartarse por completo el atractivo a largo plazo de la gasolina de CCU. Con el resurgimiento de los híbridos enchufables la gasolina sostenible puede desempeñar un papel en la creación de vehículos de gran autonomía con una huella de carbono nula.
Cemento
Uso actual: ~11 millones de toneladas al día
Si se combina con la CCU: Podría capturar hasta ~el 30 % de la producción diaria (3,3 millones de toneladas al día)
Viabilidad como producto de la CCU: Alta
A pesar de la elevada huella de carbono de su producción, el cemento tiene una afinidad natural con la captura de carbono. Tras su producción, se estima que el cemento es capaz de reabsorber hasta el 30 % del CO₂ emitido durante su fabricación. La absorción de CO₂ forma carbonato de calcio, que queda incorporado de forma permanente en el hormigón resultante, reforzando su resistencia. A diferencia de la generación de combustibles y productos químicos, este proceso no requiere energía adicional y, con un diseño de proceso adecuado, las emisiones generadas en la producción de cemento pueden redirigirse directamente al cemento.
Además, esta propuesta seguirá siendo aplicable a medida que el cemento generado a partir de procesos emergentes sin emisiones llegue al mercado, lo que abre la posibilidad de materiales de construcción con balance de carbono negativo.
Combustible para aviones
Uso actual: ~0,8 millones de toneladas al día
Si se deriva de la CCU: Requeriría ~3,1 millones de toneladas de CO₂ al día
Viabilidad como producto de la CCU: Media
A diferencia de los VE, los aviones eléctricos no han despegado realmente. Por ello, la CCU es el foco de muchos productores de combustible sostenible para aviación (SAF), que ofrece una de las pocas vías escalables hacia vuelos sin combustibles fósiles. La producción de SAF mediante CCU se centra en convertir el CO₂ en monóxido de carbono, para la síntesis de Fischer-Tropsch, o en etanol, para los procesos de alcohol a queroseno, ambos de los cuales producen la mezcla de hidrocarburos que normalmente se obtendría del refinado de petróleo.
El problema actual del SAF derivado de la CCU es su precio. La combinación de una tecnología costosa y un uso energético deficiente en la fase de conversión del CO₂ hace que el combustible cueste entre dos y ocho veces más que la alternativa fósil. No obstante, siempre que los costes de la electricidad renovable disminuyan y los gastos de capital se reduzcan a medida que la tecnología madure, los precios del SAF podrían situarse en un rango asequible en un futuro no tan lejano.
Etileno (para productos a base de carbono)
Uso actual: ~0,6 millones de toneladas al día
Si se deriva de la CCU: Requeriría ~2,6 millones de toneladas de CO₂ al día
Viabilidad como producto de la CCU: Alta
El etileno ofrece excelentes oportunidades para la CCU. Este producto químico es el componente básico de la mayoría de nuestros productos diarios, como tuberías, suelos, marcos de ventanas, envases, detergentes, disolventes, adhesivos, textiles y muchos más, todos los cuales podrían retener carbono durante periodos considerables. Como beneficio adicional, obtener etileno a partir de la CCU evita el uso de craqueadores de vapor, que actualmente generan 1-2 toneladas de CO₂ por cada tonelada de etileno producida.
En comparación con otras tecnologías de CCU, la producción de etileno a partir de CO₂ está menos madura. Sin embargo, se han logrado avances sustanciales mediante electrolizadores que unen las emisiones de carbono para formar etileno, o procesos de deshidratación molecular que generan etileno a partir de etanol derivado de la CCU. Al igual que el SAF, estas vías todavía tienen un sobreprecio, y su adopción dependerá de lo eficientemente que puedan funcionar a escala. No obstante, las tecnologías que obtienen etileno a partir de la CCU pueden descarbonizar tantos productos a la vez que es difícil pasar por alto su potencial.
Nuestro futuro de captura de carbono
En un futuro en el que se capturen 16 millones de toneladas de CO₂ cada día, podemos hacer mucho más que simplemente almacenarlo bajo tierra.
Solo con base en el CO₂ necesario para satisfacer el consumo actual, ~8 millones de toneladas al día podrían utilizarse únicamente en la producción de etileno, SAF y cemento, y otros productos básicos clave viables para la CCU, como el metanol y el propileno, podrían sin duda aprovechar una parte adicional del carbono capturado.
Teniendo en cuenta la creciente demanda de cada producto básico, es probable que su consumo sea entre 2,5 y 3,5 veces mayor en 2050. Incluso con una tasa de crecimiento anual conservadora del 4 % aplicada a cada uno, nuestras demandas futuras podrían aprovechar todo el carbono que capturamos, sin necesidad de almacenamiento.
Dicho esto, al igual que reciclar residuos en lugar de depositarlos en vertederos, reutilizar nuestras emisiones de carbono requerirá más esfuerzo que simplemente enterrarlas. El principal obstáculo será el precio de la energía. Con un precio suficientemente bajo, los productos de CCU incluso podrían competir en coste con sus equivalentes fósiles, pero sin duda habrá competencia por la energía barata y descarbonizada en las próximas décadas.
No obstante, la instalación de energía limpia no se está ralentizando, y con 5500 GW previstos para entrar en funcionamiento antes de 2030, existe una posibilidad muy real de que el CO₂ que capturamos se convierta en un recurso clave en el futuro.
