Los sistemas de captura de carbono más extendidos en la actualidad se basan en disolventes a base de aminas, que funcionan mejor a bajas temperaturas.
Los enfoques a alta temperatura que emplean materiales inorgánicos se ajustan mejor a las condiciones operativas de la industria pesada, en lugar de obligar a las empresas a adaptar sus sistemas.
Mejorar la eficiencia energética también aumenta el ahorro de costes, lo que demuestra que las soluciones tecnológicas bien adaptadas impulsan la adopción a gran escala.
La industria pesada sustenta toda la economía mundial y nuestra vida cotidiana. Produce el acero que da forma a nuestras ciudades, el cemento que construye nuestras infraestructuras, los productos químicos presentes en bienes que utilizamos a diario y la energía que mantiene en marcha las economías. Además, es una de las mayores fuentes de emisiones del mundo, responsable de casi el 70 % de las emisiones industriales de dióxido de carbono, según la Agencia Internacional de la Energía (AIE).
La captura de carbono es ampliamente reconocida como una de las herramientas fundamentales para descarbonizar la industria pesada, especialmente en sectores donde las emisiones son difíciles de eliminar solo mediante la electrificación. Sin embargo, con demasiada frecuencia solo se considera a través del prisma de su coste de despliegue, en lugar de los costes mucho mayores que supone no reducir las emisiones. Las inundaciones y los incendios forestales más graves, el aumento de los costes de los seguros, las interrupciones en las cadenas de suministro y la creciente presión sobre los recursos alimentarios e hídricos tienen consecuencias económicas significativas. Por ello, organizaciones como la AIE y el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático han concluido en repetidas ocasiones que el despliegue de la captura de carbono debe aumentar de forma notable para alcanzar los objetivos climáticos mundiales.
Sin embargo, el despliegue real sigue muy por detrás de lo que exigen esos objetivos. La cuestión ya no es si la química funciona, sino si la hemos diseñado para los entornos en los que debe operar.
La captura de carbono en la actualidad
Los sistemas de captura de carbono más desplegados comercialmente en la actualidad se basan en disolventes a base de aminas, que funcionan mejor en condiciones de temperatura relativamente baja y controladas. Pero la industria pesada opera en realidades mucho más exigentes que las que suelen utilizarse para desarrollar esta química. No se trata de laboratorios impecables, sino de enormes chimeneas que funcionan a altas temperaturas y expulsan gases de escape cargados de contaminantes.
Adaptar la captura de carbono convencional a estos entornos requiere una refrigeración, limpieza y acondicionamiento exhaustivos. Las instalaciones deben superponer un modelo operativo completamente nuevo a la infraestructura existente, añadiendo complejidad solo para que la química sea viable. En el camino, se pierde energía valiosa que, en lugar de aprovecharse, se desaprovecha.
En las industrias que buscan optimizar tanto los márgenes como el tiempo de actividad, estas compensaciones determinan si un proyecto de captura de carbono tiene sentido económico o ni siquiera supera la fase inicial.
Los límites de los disolventes de baja temperatura
Los disolventes a base de aminas han desempeñado un papel importante en el avance de la captura de carbono y siguen siendo muy adecuados para muchas aplicaciones a temperaturas más bajas. Sin embargo, también ilustran cómo la química cambia las reglas del juego en términos económicos.
En pocas palabras, estos sistemas son muy intensivos en energía. Cuanto más energía consumen, más CO₂ generan, lo que puede agravar el problema que pretenden resolver. Mejorar la eficiencia energética mejora el rendimiento y es clave para cambiar la economía general del despliegue de la captura de carbono.
La propia química también plantea retos. Los disolventes orgánicos, como los de base aminada, se degradan con el tiempo, especialmente cuando se exponen al calor, al oxígeno y a los contaminantes habituales en los gases industriales, como los compuestos de azufre, los óxidos de nitrógeno y las partículas. Además, las moléculas orgánicas pueden volatilizarse y escapar al medio ambiente. Todo ello incrementa los costes de reposición, aumenta el riesgo operativo y provoca paradas no planificadas.
Incluso con la investigación en curso para mejorar los disolventes, la arquitectura básica sigue limitada por estas propiedades. Como resultado, muchos operadores que buscan descarbonizar se quedan con soluciones que no se ajustan del todo a su realidad operativa.
Adaptarse a la industria allí donde opera
Una nueva generación de tecnologías de captura de carbono plantea una pregunta sencilla: ¿y si la química se diseñara para adaptarse a las condiciones operativas industriales, en lugar de obligar a las instalaciones industriales a adaptarse?
Varias empresas e instituciones de investigación están explorando enfoques a alta temperatura que emplean materiales inorgánicos, como las sales fundidas y los óxidos alcalinotérreos sólidos, como el óxido de calcio y el óxido de magnesio, o los sistemas de óxidos metálicos mixtos, capaces de funcionar en entornos donde los disolventes convencionales tienen dificultades.
Aunque estos sistemas pueden parecerse a los tradicionales, la química subyacente puede ser completamente distinta. En lugar de frágiles moléculas orgánicas, adoptan un enfoque inorgánico, con materiales más parecidos a la roca o la lava, capaces de resistir entornos industriales agresivos sin degradarse. Por ejemplo, el bucle de calcio y la «tecnología de borato fundido» de Mantel tecnología de borato fundido representan este cambio más amplio.
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Reducir la penalización energética tradicionalmente asociada a la captura de carbono tiene grandes implicaciones. Cuando mejora la eficiencia energética, el ahorro de costes llega con ella. En los sectores en los que la energía es un motor económico principal, este cambio modifica inherentemente el modelo de negocio para desplegar la captura de carbono.
Aplicaciones en toda la industria
Las ventajas son especialmente claras en sectores donde el calor ya es fundamental para las operaciones, como las centrales eléctricas, las plantas químicas, las calderas industriales, las acerías y los hornos de cemento. Las arenas bituminosas son un caso idóneo, ya que sus operaciones dependen de grandes volúmenes de vapor para la extracción. Un proceso a alta temperatura puede capturar CO₂ a la temperatura de operación, al tiempo que reinyecta al proceso el vapor de calor recuperado.
Lo mismo ocurre en las fábricas de pasta y papel que utilizan grandes calderas para generar vapor destinado a calentar astillas de madera y secar productos.
La generación de energía es otra frontera clave, especialmente ante la demanda que estamos observando por parte de la IA. Por eso estamos viendo que gigantes tecnológicos como Google respaldan acuerdos de compra de energía con centrales de gas natural equipadas con captura y almacenamiento de carbono. La captura de carbono a alta temperatura puede integrarse en una amplia gama de entornos de generación, incluidos los centros de datos, sin interrumpir las operaciones, y cabe esperar que veamos más casos de este tipo.
La idea central es que las tecnologías que se rediseñan para adaptarse a las condiciones operativas y a las formas de trabajo de la industria son las que realmente se desplegarán. Aquellas que exigen que las instalaciones se modifiquen y se acomoden a las limitaciones actuales de los disolventes se enfrentan a una curva de adopción radicalmente distinta.
La lección más amplia para la innovación industrial
Durante décadas, el sector de la captura de carbono ha perseguido mejoras incrementales: disolventes ligeramente mejores, pequeñas mejoras de eficiencia y reducciones modestas de costes. Estas mejoras son importantes, pero no desplazan la curva de costes lo suficiente como para que la adopción a gran escala resulte atractiva.
Cuando diseñamos sistemas que se alinean con la forma en que opera la industria, la economía empieza a cambiar radicalmente. Naturalmente, la adopción sigue. Los sistemas de captura de carbono de nueva generación que alinean la química con la realidad industrial pueden superar la barrera económica que históricamente ha limitado el despliegue.
Esta trayectoria refleja una tendencia más amplia en la innovación industrial. Demasiadas tecnologías prometedoras se conciben en entornos controlados y solo más tarde se introducen en la industria. Las tecnologías que van a funcionar en el mundo real deben diseñarse para ello desde el principio.
Las mejoras incrementales siguen siendo esenciales y han impulsado avances significativos en innumerables tecnologías. Pero cuando décadas de avances incrementales todavía no nos llevan a donde necesitamos estar, debemos replantearnos la base por completo.
