¿Qué es la captura y almacenamiento de carbono (CAC)?

El proceso de CCS implica recolectar el CO₂ que resulta de operaciones industriales, centrales eléctricas y otras fuentes y luego transportarlo a un sitio de almacenamiento, generalmente subterráneo, donde se almacena de manera permanente. La CCS a veces se denomina captura, utilización y almacenamiento de carbono (CCUS), en referencia a que el carbono capturado a veces se puede emplear como un producto para facilitar otros procesos industriales.

Reducir la cantidad de gases de efecto invernadero en la atmósfera es esencial para frenar el cambio climático. La transición a fuentes de energía renovable es una parte vital para alcanzar este objetivo. Pero los combustibles fósiles seguirán formando parte de la combinación energética mundial durante algún tiempo, debido a su prevalencia y a los desafíos de cambiar a opciones más sustentables. La CCS permite un uso más limpio de estos combustibles fósiles al reducir la cantidad de CO₂ liberan.

Las principales concentraciones de emisiones de CO₂ provienen de fuentes puntuales de gran tamaño, como instalaciones industriales a gran escala, procesamiento de gas natural, refinerías y centrales eléctricas, que son candidatas ideales para proyectos de CCS. En 2022, se capturaron y almacenaron 46 millones de toneladas métricas (también llamadas toneladas) de dióxido de carbono en todo el mundo; para 2030, se prevé que dichos proyectos capturen y almacenen 254 millones de toneladas métricas de dióxido de carbono por año en todo el mundo.¹ A medida que más países y compañías buscan alcanzar cero emisiones netas e invertir en estrategias de energía limpia, crece el interés en proyectos de CCS y tecnología de captura de carbono.

La CAC es un proceso de tres pasos que consiste en capturar, transportar y almacenar dióxido de carbono (CO2).

Hay tres tipos principales de captura de CO₂: poscombustión, precombustión y combustión de oxicombustible. Cada método tiene sus beneficios y desafíos. La elección depende de factores como el tipo de central eléctrica o instalación industrial, las características específicas del combustible fósil que se emplea y las consideraciones económicas generales.

• Post-combustión: El tipo más común de captura de CO₂ es la post-combustión, que captura el CO₂ después de que los combustibles fósiles se queman y se convierten en electricidad o calor. Los gases de combustión resultantes se separan en una corriente concentrada de CO₂ empleando un disolvente, luego se comprimen y se transportan para su almacenamiento. Este método se emplea a menudo cuando se actualizan las centrales eléctricas existentes.
• Precombustión: precombustión implica eliminar el CO₂ antes de que se queme el combustible fósil. El combustible fósil se oxida parcialmente antes de la combustión, produciendo una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono. Luego se agrega agua para convertir el monóxido de carbono en CO₂, que puede ser capturado y almacenado. Este método es más eficiente que la captura posterior a la combustión, pero requiere una configuración más compleja y costosa.
• Combustión de oxicombustible: este método implica quemar combustibles fósiles en oxígeno puro en lugar de aire para producir un gas de combustión que es principalmente CO₂ y agua. Una vez condensado el vapor de agua, queda CO₂ casi puro, que puede comprimir y transportar. Este tipo de tecnología CCS aún se encuentra en las primeras etapas de desarrollo y aún no se emplea a gran escala.

Una vez capturado el CO₂, se transporta a un sitio de almacenamiento. Esto se hace normalmente mediante ductos y la misma tecnología que se emplea para transportar gas natural y petróleo a largas distancias. También se pueden emplear barcos o camiones para distancias más cortas o si el terreno es difícil.

El almacenamiento de carbono, también conocido como retención de carbono, implica los medios permanentes y a largo plazo para almacenar CO₂ para evitar su liberación a la atmósfera. Hay varios tipos de almacenamiento de carbono:

• Almacenamiento geológico: implica inyectar CO2 a gran profundidad en formaciones geológicas. Estos pueden incluir campos petroleros agotados o depósitos de gas, vetas de carbón inaccesibles o acuíferos salinos. Las formaciones geológicas profundas son el método más común para el almacenamiento de carbono hasta ahora.
• Almacenamiento en el océano: este método implica inyectar CO₂ directamente en el océano a grandes profundidades. Allí, se disuelve o forma compuestos estables. Sin embargo, este método plantea preocupaciones ambientales debido a su impacto potencial en los ecosistemas marinos, y actualmente no se considera una opción viable.
• Carbonatación mineral: En este proceso, el CO₂ reacciona con ciertos tipos de formaciones rocosas porosas para formar minerales estables. Estas reacciones ocurren naturalmente durante miles de años, pero pueden acelerarse con procesos industriales. Mientras esto proporciona una solución permanente para el almacenamiento de CO₂, actualmente es costoso y consume mucha energía.
• Secuestro biológico: esto implica la captura y almacenamiento de CO₂ a través de medios naturales; por ejemplo, las plantas absorben CO₂ a medida que crecen, almacenando el carbono en sus tejidos y en el suelo. Las estrategias de base biológica incluyen técnicas de reforestación y cultivo de carbono que maximizan el almacenamiento y minimizan las emisiones.

El CO₂ capturado y almacenado puede dejarse permanentemente o usarse en otros procesos industriales. La forma más común de usar el carbono almacenado es para la recuperación mejorada de petróleo (EOR). Con esta técnica, el CO₂ capturado se inyecta en un campo petrolero para aumentar la cantidad de petróleo crudo que se puede extraer.

Los métodos típicos de extracción de petróleo pueden dejar una gran cantidad de petróleo; los proyectos EOR hacen que la extracción sea más eficiente. Y debido a que el CO₂ se queda atrás, esta técnica también ofrece el beneficio de una opción de almacenamiento a largo plazo.

Si bien hay beneficios, EOR también facilita continuar usando combustibles fósiles para la generación de energía. Por ello, se ve como parte de una estrategia más amplia de transición a fuentes de energía renovables y ayuda a la reducción de emisiones, en lugar de una solución completa.

Los métodos de captura de carbono descritos anteriormente suelen emplearse para grandes fuentes puntuales, como centrales eléctricas o instalaciones industriales, y capturan las emisiones de carbono recién creadas antes de que se liberen. Pero hay otros enfoques de la captura de carbono que pueden ayudar a abordar las emisiones de carbono que ya están en la atmósfera. Esto se conoce como eliminación de dióxido de carbono (CDR). Hay dos métodos comunes de CDR:

• La captura y almacenamiento de carbono bioenergético (BECCS) es una estrategia que emplea la bioenergía como fuente de energía en lugar de los combustibles fósiles. La biomasa absorbe CO₂ de la atmósfera durante su crecimiento; cuando se quema para obtener energía como biocombustibles, las emisiones de CO₂ se capturan y almacenan. Esto convierte a la BECCS en una tecnología potencial de "emisiones negativas", ya que podría dar lugar a una eliminación neta de CO₂ de la atmósfera.
• La captura directa de aire y almacenamiento de carbono (DACCS) se centra en la captura de CO₂ directamente del aire, en lugar de una fuente puntual como una central eléctrica. Las estrategias de captura directa de aire (DAC) también pueden dar lugar a emisiones negativas, ya que trabajan para eliminar el CO₂ presente en la atmósfera.

El Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC) de las Naciones Unidas y la Agencia Internacional de Energía (AIE) informaron que la CCS es una parte clave de sus estrategias para alcanzar los objetivos globales de cero emisiones netas para 2050. Diferentes países y regiones están abordando la CCS a su manera. Estos son algunos ejemplos:

Estados Unidos tiene alrededor de 10 instalaciones de CCS a gran escala en funcionamiento, incluido el proyecto Petra Nova en Texas. Como el proyecto de captura de carbono posterior a la combustión más grande del mundo, captura más de 1 millón de toneladas métricas de CO₂ por año de una central eléctrica de carbón y lo emplea para EOR en un campo petrolero cercano. El gobierno proporciona incentivos financieros para CCS a través del crédito fiscal 45Q, que ofrece un crédito fiscal por cada tonelada métrica de CO₂ capturada o almacenada.

Canadá alberga varios proyectos importantes de CCS, incluido el campo Weyburn-Midale, que está operativo desde el año 2000 y almacena alrededor de 2 millones de toneladas métricas de CO₂ al año. El gobierno canadiense apoya la CCS mediante financiamiento para investigación y desarrollo, así como con medidas regulatorias que fomentan su uso en operaciones de arenas petrolíferas.

Noruega es pionera en la captura y almacenamiento de carbono. El campo Sleipner en el Mar del Norte ha estado capturando y almacenando CO₂ desde 1996, lo que lo convierte en uno de los proyectos de CCS de mayor duración. El CO₂ se separa del gas natural extraído del campo y luego se inyecta en formaciones salinas subterráneas. El gobierno del país proporciona fondos para estos proyectos, ya que considera la CCS como una herramienta clave para lograr sus objetivos climáticos.

Como el mayor emisor mundial de CO₂, China considera la CCS una parte esencial de su estrategia para reducir las emisiones. Cuenta con varios proyectos piloto de CCS e invierte mucho en investigación y desarrollo. Sin embargo, el despliegue a gran escala de CCS en China sigue siendo limitado.

La Unión Europea (UE) apoya la CCS a través de su Sistema de Comercio de Emisiones, que puede hacer que la CCS sea financieramente atractiva al poner un precio a las emisiones de carbono. Sin embargo, los avances en materia de CCS han sido lentos en Europa, con sólo unos pocos proyectos operativos.

A pesar de su potencial, la CCS enfrenta varios desafíos. El costo de capturar, transportar y almacenar CO₂ puede ser elevado, y la tecnología de captura de carbono todavía se encuentra en diversas etapas de desarrollo. Si bien se espera que los costos disminuyan a medida que la tecnología CCS madure, siguen siendo una barrera importante para su despliegue generalizado. La captura y almacenamiento de carbono también requiere una cantidad considerable de energía, lo que puede aumentar las emisiones generales de una central eléctrica o una instalación industrial si no se gestiona adecuadamente. Esto se conoce como “penalización energética” de la CCS.

La expansión de CCS también está limitada por la geografía, ya que no todas las regiones tienen sitios adecuados para el almacenamiento de CO₂ y la viabilidad de establecer nuevos sitios es limitada. También existen preocupaciones sobre la estabilidad a largo plazo de los sitios de almacenamiento permanente y la posibilidad de fugas. Si bien el riesgo se considera bajo, cualquier fuga podría socavar la eficacia de la CCS en la reducción de emisiones y la mitigación del cambio climático. Pero a medida que las tecnologías energéticas evolucionan y los proyectos se vuelven más rentables, se espera que la CCS sea un método importante para gestionar las emisiones de carbono de los principales productores.