La sociedad actual está muy concienciada con el gran problema de la producción de gases de efecto invernadero, en especial de CO2. Los países más avanzados están tomando medidas muy serias, pero todavía ineficaces, para reducir drástica y rápidamente las emisiones de CO2 a la atmósfera. Desde hace varios años, se están desarrollando las llamadas “tecnologías de emisión negativa”, cuyo objetivo es eliminar o “capturar” la mayor parte posible del CO2 producido, y, por tanto, contribuir desde otro enfoque a la resolución del problema.
Vamos a comentar algunas de estas tecnologías, valorando qué ventajas e inconvenientes tienen.
Disolución en aguas oceánicas
La capacidad que tienen los gases para disolverse en agua es importante y varía mucho con la temperatura. De forma natural las aguas oceánicas disuelven gases de la atmósfera y también “capturan” grandes cantidades de CO2.
Tomando como base este principio, con un razonamiento muy burdo, se puede plantear descargar en zonas alejadas de la costa los gases emitidos por las grandes instalaciones productoras de CO2.
Sin embargo, este sistema es absolutamente inviable, ya que la reacción de “captura” del CO2 por el agua, produce grandes cantidades de ácido carbónico, de acuerdo con la reacción:
CO2 + H2O ——–> H2CO3
Este incremento de la cantidad de ácido, provocaría una importante disminución del pH en las zonas próximas al vertido y por consiguiente, la destrucción de los ecosistemas próximos.
Masas forestales. Sumideros de CO2
Las grandes masas forestales actúan como importantes sumideros de CO2 que pueden influir de manera notable a la hora de mitigar los efectos del cambio climático.
Se pueden implementar acciones de más envergadura como los “muros verdes” con especies vegetales autóctonas que se proyectan para frenar la desertización. Hay acciones que tienen “impactos inmediatos” positivos, como la conservación de ecosistemas en turberas, humedales, praderas, manglares y bosques, que guardan enormes cantidades de gases de efecto invernadero. Estos gases se liberan cuando estos ecosistemas se destruyen, contribuyendo más al calentamiento. Otras intervenciones, como la reforestación, necesitan décadas para ser efectivas.
Existen proyectos de centros de producción vegetal e invernaderos, cerca de los centros productores de CO2. Estas instalaciones, además de capturar el CO2, podrían aprovechar la energía calorífica sobrante de las centrales para calentar dichos invernaderos.
Almacenamiento del CO2 en el subsuelo en ubicaciones geológicas adecuadas
Almacenamiento en grutas naturales:
En teoría, sería una posible solución, ya que las grutas se pueden rellenar de CO2 gas. Pero eso sí, hay que tener en cuenta que sería necesario sellar todas las posibles vías de escape antes de hacer el llenado y eventualmente y muy fácilmente podrían producirse fugas.
Almacenamiento en antiguas minas de carbón:
Una ventaja de la inyección del CO2 en minas de carbón, es que produciría el desplazamiento y liberación de gas metano residual contenido en las capas de carbón, que sería aprovechable como combustible. De esta manera, el metano absorbido por las capas de carbón sería reemplazado por CO2. También se aprovecharía el volumen de la instalación minera como almacén de CO2. Podría ser una forma de aprovechar minas abandonadas y revitalizar las zonas. Sin embargo, igual que en el caso de las grutas, el gran inconveniente es que se podrían producir fugas por grietas no controladas.
Almacenamiento en yacimientos agotados de gas o petróleo:
Esta es una buena solución, ya que no existe riesgo de fuga y además el CO2 inyectado desplazaría el petróleo o gas que quedara en yacimiento.
Captura de CO2 en grandes instalaciones productoras
Las grandes instalaciones generadoras de CO2, son centrales eléctricas de carbón o derivados del petróleo denominadas “térmicas”, refinerías de petróleo, fábricas de cemento, industria siderúrgica, etc. Los gases que emiten a la atmósfera son CO2 mayoritariamente, pero también, NOx, SOx y H2O en forma de vapor. Para lograr la “captura” de CO2 en estas instalaciones, es necesario realizar procesos de separación para conseguir CO2 de la mayor pureza posible. Para ello existen varias tecnologías:
- Postcombustión: Se basa en la absorción química del CO2. Ésta se consigue haciendo pasar los gases de combustión por columnas que contienen materiales absorbentes, aminas o carbonato de potasio (K2CO3). Estas columnas absorben únicamente el CO2, dejando pasar el resto de gases. Posteriormente se realiza la desorción, es decir, recuperación del CO2 que se había absorbido, pero en un grado de alta pureza.
- Oxicombustión: Se trata de realizar una combustión con oxígeno, en lugar de hacerlo con aire. De esta maneralos gases emitidos contienen casi exclusivamente CO2 y H2O, compuestos de muy fácil separación.
Cualquiera de estas tecnologías, requiere una importante y muy costosa modificación de la instalación.
Almacenamiento oceánico de CO2 en forma líquida
A profundidades superiores a 700 m, a 30ºC el CO2, debido a la elevada presión, se encuentra en estado líquido, inmiscible y más denso que el agua, por lo que se acumularía en el fondo marino. Esta tecnología requiere CO2 de alta pureza, y al no disolverse no modificaría el pH.
Transformación de CO2 en productos químicos de valor añadido
Estas alternativas, además de capturar el CO2 tienen como ventaja la posibilidad de obtener productos que podemos utilizar para otros fines.
Metanol
Haciendo reaccionar CO2 con H2, a temperaturas próximas a los 200ºC, presión atmosférica y utilizando catalizadores de paladio, óxido de cerio y cobre, entre otros, se ha conseguido obtener metanol. El hidrógeno que se utiliza en la reacción, ha de ser obtenido a partir de energías renovables, ya que, si no, el coste de producción haría económicamente inviable este proceso.
Carbón
Teniendo en cuenta que el 27,27% de la molécula de CO2 es carbono, podría parecer que lo más lógico es separarlo para poder utilizarlo en otras aplicaciones. Sin embargo, romper la molécula no es tan fácil. Varios grupos de investigación, entre los que se encuentra el Instituto Real de Tecnología de Melbourne, han conseguido a través de una reacción electroquímica a altas temperaturas, utilizando catalizadores de cerio, que se depositen pequeñas partículas de carbón en el reactor.
Fluido supercrítico
A presiones y temperaturas próximas al “punto crítico” (74 bar, 31ºC) el CO2, se comporta como un “híbrido” entre gas y líquido, esto hace que sea un disolvente muy potente, selectivo y muy fácil de eliminar. El CO2 Supercrítico, tiene cada día más aplicaciones en la industria alimentaria y farmacéutica. Por ejemplo se utiliza para extraer la cafeína del café sin afectar sus propiedades organolépticas o para hacer extractos de plantas medicinales. Esta aplicación es muy interesante, pero requiere CO2 de alta pureza. Además, no se puede considerar un sistema de eliminación de CO2 ya que se utilizan cantidades insignificantes.
Bacterias consumidoras de CO2
También se pueden utilizar bacterias modificadas genéticamente, que consuman CO2, para generar compuestos de valor añadido.
Se trata de introducir en bio-reactores CO2 con distintas bacterias modificas genéticamente, en condiciones adecuadas. De esta manera se pueden conseguir diferentes tipos de proteínas utilizadas en alimentación animal o incluso humana. Existen varios proyectos de este tipo con un futuro muy prometedor.
“Todo nuestro gozo en un pozo”. De momento
La investigación sigue muy activa en cada una de las tecnologías comentadas. Pero aunque el futuro puede ser prometedor, desgraciadamente, a día de hoy “el potencial” de estas tecnologías, por razones técnicas o económicas, es muy “limitado”, por lo que no se pueden considerar una solución al problema del CO2.
Alfredo Negro Albañil. Doctor en Química. Profesor e investigador, durante 35 años en las Facultades de Veterinaria y Biología de la Universidad de León. Actualmente está jubilado y dedica parte de su tiempo a la divulgación científica en conferencias, prensa y otros medios.
