En busca del lado bueno del CO2
El dióxido de carbono es considerado como el gran lobo malo entre los gases de efecto invernadero, precursor del cambio climático y el recalentamiento terrestre. ¿Y si se utilizara para producir energía y mitigar así su impacto negativo? Dos proyectos suizos a la vista.
Uno es privado y busca absorber el CO2 con una aspiradora gigante. El otro, público, quiere usar este gas para producir metano, con ayuda de unos pequeños minerales conocidos como zeolitas.
El primero, el Comeworks inició en Zúrich hace un lustro. Se concentra en desarrollar la tecnología para extraer el CO2 de modo continuo de la atmósfera y utilizarlo para diversos propósitos, entre ellos, producir fuel sintético.
El dióxido de carbono se colecta del aire que atraviesa un filtro de celulosa tratado especialmente y colocado dentro de una unidad de extracción. Una vez alcanzada su máxima capacidad, el filtro es calentado con energía renovable o de desechos para liberar el CO2 de modo extremadamente puro.
“Buscamos eliminar el carbono en algunos sectores del transporte, como la aviación, importante emisora de CO2”, indica Christoph Gebald, uno de los fundadores de la empresa.
La aviación es responsable de alrededor del 3,5% de emisiones que provocan el cambio climático antropogénico (resultado de actividades humanas); y significa el 13% de toda la liberación de CO2 del sector del transporte, según el Panel Intergubernamental de Expertos sobre Cambio Climático (IPCC).
Hasta ahora, Climeworks ha evaluado los ensayos de su unidad de captura de aire directo, capaz de reunir una tonelada anual de CO2, al filtrar alrededor de dos millones de metros cúbicos de aire. Un modo de demostrar la eficacia del concepto.
El resultado fue suficientemente interesante para atraer la atención del productor alemán de automóviles Audi, que ve esta tecnología como elemento potencial de su estrategia para desarrollar vehículos a base de carburante sintético.
“Lo que necesitan es una fuente sostenible de CO2”, subraya Gebald. “Puede ser atmosférica o producida por procesos biológicos”. La segunda opción, resultado de la combustión o la descomposición de material de base biológica, es insuficiente para cubrir los requerimientos de un productor automovilístico, considera Gebald.
Actualmente se ha puesto en operación una planta de prueba para ver el modo de incrementar las reservas de CO2 dirigidas a la producción de combustibles sintéticos en una planta de Audi.
Climeworks es una de las once finalistas del concurso Virgin Earth Challenge. El ganador de esta competición obtendrá 25 millones de dólares para desarrollar “un camino sostenible a escala económica y medioambiental para eliminar los gases de efecto invernadero en la atmósfera”.
Simple… en el laboratorio
Extraer y purificar el CO2 es solo un paso en el proceso hacia la producción de fuel sintético.
En teoría, la producción de metano inyectado en la red de gas natural mediante la combinación de dióxido de carbono y de hidrógeno con impulso de una fuente externa –idealmente renovable- es relativamente sencilla si se utiliza agua. El proceso es conocido desde inicios del siglo XX como la Reacción Sabatier.
Pero separar moléculas del agua a partir de metano es todo un reto si el proceso debe realizarse de modo económico y veloz. El empleo de un catalizador puede acelerar el método, pero a menudo el rendimiento es bajo y también subsiste el riesgo de producir el altamente tóxico monóxido de carbono (CO).
Investigadores de los Laboratorios Federales para Materiales Científicos y Desarrollo Tecnológico (EMPA) trabajan cerca de Zúrich en un proyecto que no requiere de altas temperaturas. Utilizan las zeolitas, minerales microporosos que destacan por su capacidad de hidratarse y deshidratarse reversiblemente.
“Las zeolitas recubiertas de níquel absorben el agua generada durante el proceso. Casi no se produce CO y el gas que se obtiene al final es el metano”, explica Andreas Borgschulte, al frente del proyecto.
Pero el resultado está lejos de ser perfecto. “Se encuentra aún en etapa experimental y la cantidad de agua que una zeolita puede absorber es limitada”.
Se requiere de más trabajo de laboratorio para convertir el proceso en viable. Las zeolitas pueden reproducirse fácilmente en el laboratorio, en cantidades reducidas, pero para su producción industrial sería necesario encontrar un método eficiente y barato.
Su captura directa en el aire puede ser posible con tecnologías capaces de tomar grandes cantidades de dióxido de carbono en la atmósfera. La otra gran opción tecnológica es un punto de captura y recolección utilizado en las chimeneas que emiten grandes concentraciones de CO2.
El precio es el gran problema de la captura directa. De acuerdo a los estudios, es hasta diez veces más caro que el método de recolecta en chimeneas. La captura directa aún se encuentra en fase experimental y lejos de ser aplicada a escala industrial. Tampoco el otro método ha sido implementado a gran escala.
Además de Climeworks, varias empresas trabajan en la captura directa, tales como Carbon Engineering, Global Thermostat, Coaway y Terraleaf, por citar solo algunas. Instituciones como la Columbia University, el Georgia Institute of Technology y la University of Southern California han estado implicadas en este terreno de investigación.
La capture directe est encore largement expérimentale et bien loin d’une utilisation industrielle. Mais la méthode de séquestration n’a jusqu’à présent pas été totalement mise en œuvre à grande échelle.
Outre Climeworks, plusieurs autres entreprises travaillent sur la capture directe, notamment Carbon Engineering, Global Thermostat, Coaway et Terraleaf, pour n’en citer que quelques-unes.
Una de muchas soluciones necesarias
También subsisten retos en el ámbito de la ingeniería, considera Borgschulte, tales como crear un gran reactor que pueda trabajar con grandes volúmenes de gas y energía. El proceso ideal sería la extracción del CO2 de la biomasa, y no a partir de combustibles fósiles.
“Los precios del gas son muy bajos, por lo que sería difícil competir con esta fuente energética. El gas sintético puede ser cinco veces más caro”.
De este modo, el precio es un desafío para Climeworks. Tomar el CO2 del aire puede llegar a costar hasta 600 francos suizos por tonelada, según indica un estudio de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (EPFZ).
La empresa espera reducir este precio a unos 100 francos suizos para volver más competitivo su método. Para este objetivo, intenta recolectar el dióxido de carbono con temperaturas menores a los 100 grados Celsius. Los sistemas tradicionales con necesitan temperaturas superiores a los 300 grados Celsius.
Pero incluso si estas tecnologías llegan a madurar y se generalizan, nadie espera que puedan resolver el problema del recalentamiento global. “No es una panacea y no debería ser considerada como tal, sino solo como parte de un abanico de tecnologías que tomarán importancia a medio y largo plazo”, predice Gebald.
El dióxido de carbono juega un papel mayor en la regulación del clima y la temperatura. En circunstancias ideales, el CO2 forma parte del denominado ciclo del carbono, un proceso natural de largo plazo.
Pero los humanos han modificado este proceso al emplear carburantes fósiles y al desforestar los bosques. La investigación muestra que las concentraciones altas de CO2 tienden a recalentar la superficie de la Tierra.
El CO2 no es el único gas que provoca el efecto invernadero. El metano (CH4), el óxido de nitrógeno (N2O) y diversos aerosoles también se dirigen a la atmósfera.
Estos gases son relativamente menos importantes que el CO2, cuyas emisiones son inmensas y cuyos efectos pueden verse en la atmósfera por mucho más tiempo. Del total emitido hasta ahora, los científicos estiman que un 20% seguirán presentes en la atmósfera en los próximos mil años.
Traducción del inglés: Patricia Islas
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