Científicos de Estados Unidos están experimentando con tecnologías de reciclaje de carbono que utilizan energía solar.
Este estudio parece prometedor y, con suerte, dará lugar a nuevos esfuerzos para seguir desarrollando sistemas de conversión de energía solar en combustible capaces de reciclar eficientemente el dióxido de carbono hasta obtener etanol de forma selectiva.
En agosto del año pasado, la administración Trump propuso debilitar las normas de emisiones de los vehículos, lo que preocupa a los defensores del clima. Esta medida se suma a su decisión de retirarse del Acuerdo de París, firmado en 2015, que fija objetivos concretos para combatir el cambio climático y reducir las emisiones de carbono a escala mundial. El objetivo central de este acuerdo es limitar el aumento de la temperatura global a menos de 2 grados Celsius, mediante contribuciones determinadas a nivel nacional de cada uno de los 127 países firmantes. La propuesta de debilitar la normativa de emisiones de los vehículos supondrá, previsiblemente, un revés significativo para los esfuerzos mundiales por reducir la concentración de carbono y de gases de efecto invernadero, sobre todo porque el transporte representa el 28 % de las emisiones en Estados Unidos. La falta de aceptación política de las políticas climáticas, sin embargo, no se limita a la agenda de la administración Trump, sino que responde al elevado coste de reducir las emisiones de carbono, a la impopularidad de un impuesto sobre el carbono y al persistente escepticismo sobre el cambio climático.
Hacia una economía circular del carbono
Una de las herramientas que aplica el Acuerdo de París para cumplir los objetivos de emisiones de carbono es la fijación del precio del carbono, que grava a las empresas en función de sus emisiones. El informe del Banco Mundial sobre la fijación del precio del carbono en 2018 sitúa el valor total de los sistemas de comercio de derechos de emisión y de los impuestos sobre el carbono en 82 000 millones de dólares, frente a los 52 000 millones de 2017. La percepción pública de estos sistemas es diversa, con debate sobre su efecto en el PIB, especialmente en los países en desarrollo.
Además de los impuestos, el coste de reducir las emisiones de carbono también es elevado. Algunos sectores que emiten cantidades importantes de CO2, como el cemento y el transporte, no pueden recurrir fácilmente a alternativas sostenibles. El proceso de captura, utilización y almacenamiento de carbono (CCUS) ofrece un método atractivo para reducir las emisiones de estas fuentes, al capturar el CO2 emitido antes de que llegue a la atmósfera.
Han surgido diversas tecnologías de reciclaje de carbono orientadas a capturar las emisiones de carbono, muchas de ellas implantadas en las chimeneas de las centrales eléctricas. Esta tecnología también podría aplicarse a la captura de las emisiones de vehículos y aeronaves (aunque esto es más complejo y se ha explorado poco).
Una vez capturado, el carbono suele almacenarse bajo tierra, pero las nuevas estrategias buscan utilizarlo para producir una gran variedad de productos como fertilizantes, plásticos y, más recientemente, combustibles «limpios». Esto puede entenderse como una economía circular del carbono, en la que las emisiones de carbono que hoy se gravan pueden capturarse y convertirse en materias primas de valor.
El etanol, por ejemplo, que puede utilizarse como alternativa a los combustibles producidos por la industria petroquímica, se obtiene actualmente mediante la fermentación de biomasa, como el maíz o los residuos alimentarios. La producción de etanol a partir del dióxido de carbono capturado en los gases de escape de vehículos o centrales eléctricas permite un proceso con balance de carbono negativo que convierte eficazmente las emisiones de carbono en una materia prima de valor: el combustible.
Reciclaje de carbono: algo nuevo bajo el sol
Esta conversión eficiente del dióxido de carbono en etanol no es un asunto menor, y numerosos grupos de investigación desarrollan esta idea. La gran estabilidad del dióxido de carbono hace que la molécula sea químicamente inerte, y su conversión requiere una cantidad considerable de energía. Para satisfacer estas necesidades energéticas, los grupos de investigación han empezado a estudiar el uso de la luz solar como fuente de energía para impulsar esta conversión, manteniendo el proceso con balance de carbono negativo.
Un método es el uso de energía solar fotovoltaica en sistemas de conversión de energía solar en combustible que se desarrollan en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab), en California. Este método de reciclaje de carbono combina sistemas fotovoltaicos y electroquímicos para permitir la reducción del dióxido de carbono a combustibles como etanol, propanol e hidrógeno. Los métodos anteriores que empleaban esta técnica tenían una eficiencia baja debido a los elevados sobrepotenciales necesarios para reducir el dióxido de carbono. Sin embargo, los investigadores de Berkeley Lab han superado este obstáculo optimizando cada componente del sistema y utilizando materiales de nuevo diseño para minimizar las pérdidas de tensión. No obstante, la producción selectiva de un único producto de reducción sigue siendo un reto. Este estudio parece prometedor y, con suerte, dará lugar a nuevos esfuerzos para seguir desarrollando sistemas de conversión de energía solar en combustible capaces de reciclar eficientemente el dióxido de carbono hasta obtener etanol de forma selectiva.
En marzo de 2017, Bloomberg New Energy Finance estimó que el precio de la energía solar se situaba en torno a 0,07 USD/kWh, según el gráfico anterior. A este precio, competir con los precios tradicionales del etanol y del metano no es viable, ni siquiera con una tasa de conversión del 100 %. Sin embargo, a medida que el precio de la energía solar siga bajando, la tecnología de reciclaje de carbono será económicamente viable. Según el gráfico anterior, con una energía solar a 0,03 USD/kWh, la eficiencia de conversión necesaria para generar etanol solo tendría que ser del 60 % para competir con el precio de mercado actual. Una nueva caída del precio de la energía solar hasta 0,01 USD/kWh requeriría que el proceso de conversión tuviera solo un 20 % de eficiencia para competir con la producción tradicional de etanol. (La viabilidad de la generación de metano solar está más lejos).
Aunque esta tecnología de reciclaje de carbono se encuentra en una fase incipiente, se han logrado grandes avances para reducir el coste y aumentar la eficiencia de la captura y utilización de carbono. Este hecho puede aumentar la aceptación política y pública de las políticas de emisiones de carbono, debido a los incentivos económicos asociados a la producción de combustible y otras materias primas a partir de CCUS. Como resultado, el establecimiento de una economía circular del carbono podría permitir cumplir los objetivos fijados por el Acuerdo de París y, al mismo tiempo, facilitar el crecimiento económico mundial. Además, la adopción de políticas climáticas que ofrezcan incentivos para impulsar la investigación y el desarrollo continuos de métodos de captura y utilización de carbono podría acelerar la consecución de los objetivos de sostenibilidad, en comparación con las políticas actuales basadas en sanciones y tributación, que pueden limitar inherentemente los esfuerzos de I+D al reducir la financiación disponible.
