La captura de carbono promete abordar las emisiones de gases de efecto invernadero al capturar dióxido de carbono de la atmósfera e inyectarlo a gran profundidad bajo la superficie de la Tierra, donde se solidificaría permanentemente y se convertiría en roca. La Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos estima que las tecnologías actuales de captura de carbono pueden eliminar hasta el 90 por ciento de las emisiones de dióxido de carbono de las centrales eléctricas alimentadas con carbón.
Aunque estas tecnologías pueden eliminar con éxito los gases de efecto invernadero de la atmósfera, investigadores del Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias del MIT han descubierto que, una vez inyectado en el suelo, se convierte en roca menos dióxido de carbono de lo que se había imaginado.
El equipo estudió las reacciones químicas entre el dióxido de carbono y su entorno una vez que se inyecta el gas en la Tierra, y descubrió que, a medida que el dióxido de carbono se abre camino bajo tierra, solo una pequeña fracción del gas se convierte en roca. El resto permanece en una forma más inestable.
«Si se convierte en roca, es estable y permanecerá allí para siempre», dice el investigador posdoctoral Yossi Cohen. «Sin embargo, si permanece en fase gaseosa o líquida, sigue siendo móvil y posiblemente puede volver a la atmósfera».
Cohen y Daniel Rothman, profesor de geofísica del Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias del MIT, detallan los resultados esta semana en la revista Proceedings of the Royal Society A.
Las técnicas actuales de captura geológica de carbono buscan inyectar dióxido de carbono en el subsuelo, a unos 7.000 pies bajo la superficie de la Tierra, una profundidad equivalente a más de cinco edificios Empire State apilados de extremo a extremo. A esas profundidades, el dióxido de carbono puede almacenarse en acuíferos salinos profundos: grandes bolsas de salmuera que pueden reaccionar químicamente con el dióxido de carbono y solidificar el gas.
Cohen y Rothman buscaron modelar las reacciones químicas que tienen lugar después de inyectar dióxido de carbono en un entorno rocoso y salino. Cuando se bombea dióxido de carbono al suelo, se precipita hacia espacios abiertos dentro de la roca y desplaza cualquier fluido presente, como la salmuera. Lo que queda son burbujas de dióxido de carbono, junto con dióxido de carbono disuelto en agua. El dióxido de carbono disuelto adopta la forma de bicarbonato y ácido carbónico, que crean un entorno ácido. Para precipitarse, o solidificarse y convertirse en roca, el dióxido de carbono necesita un entorno básico, como la salmuera.
Los investigadores modelaron las reacciones químicas entre dos regiones principales: una región ácida, de pH bajo y con una alta concentración de dióxido de carbono, y otra de pH más alto, llena de salmuera o agua salada. Como cada especie de carbonato reacciona de manera diferente al difundirse o fluir a través del agua, los investigadores caracterizaron cada reacción y luego incorporaron cada una a un modelo de difusión reactiva: una simulación de las reacciones químicas a medida que el dióxido de carbono fluye por un entorno rocoso y salino.
Cuando el equipo analizó las reacciones químicas entre las regiones ricas en dióxido de carbono y las regiones de salmuera, descubrió que el dióxido de carbono se solidifica, pero solo en la interfaz. La reacción crea, en esencia, una pared sólida en el punto donde el dióxido de carbono entra en contacto con la salmuera, lo que impide que la mayor parte del dióxido de carbono reaccione con ella.
«Esto básicamente puede cerrar el canal, y ya no puede avanzar más material hacia la salmuera, porque en cuanto la toca, se solidifica», dice Cohen. «Se esperaba que la mayor parte del dióxido de carbono se convirtiera en mineral sólido. Nuestro trabajo sugiere que precipitará una cantidad considerablemente menor».
Cohen y Rothman señalan que sus predicciones teóricas requieren estudios experimentales para determinar la magnitud de este efecto.
«Los experimentos ayudarían a determinar qué tipo de roca minimizaría este fenómeno de obstrucción», dice Cohen. «Hay muchos factores, como la porosidad y la conexión entre los poros de las rocas, que determinarán si el dióxido de carbono se mineraliza y cuándo. Nuestro estudio revela nuevos aspectos de este problema que pueden ayudar a identificar las formaciones geológicas óptimas para el almacenamiento a largo plazo».
Este artículo se publica en colaboración con MIT News. La publicación no implica que el Foro Económico Mundial respalde las opiniones expresadas.
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Autora: Jennifer Chu escribe para MIT News
Imagen: El sol se ve detrás del humo que sale de una chimenea de una planta de calefacción. REUTERS/Stringer
