Uso del carbono: ¿qué podemos hacer con el CO₂ capturado?
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Updated on: 02 Jul 2021
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¿Qué pasaría si pudiéramos utilizar de forma segura el CO₂ que capturamos en lugar de limitarnos a almacenarlo en el subsuelo?
La mayor parte del CO₂ que capturemos se almacenará bajo tierra. Pero, ¿qué pasaría si se pudiera utilizar para otras cosas 
?
¿Cómo podemos hacer uso de CO₂ capturado?
Al igual que el metal, los minerales y la madera, ¡el CO₂ se puede utilizar como recurso industrial! . Hacer uso del CO₂ capturado a partir de tecnologías de captura de carbono podría hacer que estas tecnologías sean más rentables y competitivas, lo que aumentaría así su uso en los sectores industriales . Además, al utilizar el CO₂ capturado, también se reducirán los costos de creación y mantenimiento de sitios de almacenamiento de CO₂. De hecho, el mercado de la utilización de CO₂ capturado tiene el potencial de valer miles de millones de dólares .
Tierri, elegante vendiendo CO₂
¿Dónde podemos usar CO₂ capturado?
Una vez que se captura el CO₂ a través de las tecnologías descritas en los capítulos anteriores, se puede utilizar de varias formas. Desde principios del siglo XX, hemos utilizado CO₂ directamente en varias aplicaciones industriales :
Alimentos en conserva: el CO₂ sólido (hielo seco) también se utiliza en la refrigeración y el almacenamiento congelado de alimentos, como helados y carnes .
Producción de fertilizantes: el CO₂ también se puede usar para fabricar minerales y fertilizantes, como la urea, para dar a las plantas el nitrógeno que necesitan para crecer .
Quién hubiera sabido que podríamos usar CO₂ para tantas cosas
Recuperación mejorada de petróleo (EOR, por sus siglas en inglés): aunque es una práctica un tanto controversial, el CO₂ se puede utilizar en la extracción de petróleo crudo en depósitos de petróleo que de otra manera no podría extraerse (debido a que es muy difícil de alcanzar). Esta es una forma de maximizar la reservas de petróleo que se pueden recuperar . El proceso funciona inyectando CO₂ en depósitos de petróleo que están mermados.
La extracción del petróleo restante con este método podría evitar una mayor exploración y perforación a medida que avanzamos hacia un mundo de carbono neutro.
Utilizando CO₂ para extraer petróleo de forma más eficiente
El CO₂ necesario para estos procesos se suele obtener como derivado de otras operaciones industriales como la descomposición de piedra caliza o la producción de gas hidrógeno .
Uso global de CO₂:
Actualmente, utilizamos alrededor de 120 Mt de CO₂ por año para estas aplicaciones, mientras que emitimos alrededor de 36000 Mt de CO₂ a la atmósfera debido a todas nuestras otras actividades . Las tecnologías de captura de carbono tienen como objetivo eliminar parte del exceso de CO₂ emitido a la atmósfera, y la utilización del carbono permite que este CO₂ capturado se utilice en los procesos industriales mencionados anteriormente.
Nuestro uso del CO₂ no está bien equilibrado
Se están desarrollando nuevos productos y materiales que utilizan CO₂ capturado de forma innovadora y no tradicional. A nivel mundial, se han establecido varias organizaciones y programas que han fomentado la innovación en la utilización del CO₂ capturado, como el NRG-COSIA Carbon XPRIZE y la Iniciativa Global CO₂ .
¿Cómo podemos convertir químicamente el CO₂ en productos más útiles?
Las conversiones químicas de CO₂ pueden producir combustibles, productos químicos, plásticos y otros productos básicos útiles a través de diferentes vías catalíticas (reacciones que involucran la actividad de un catalizador) . Un catalizador es algo que acelera la velocidad de una reacción sin modificar el proceso. Por lo general, se requieren vías catalíticas para la conversión de CO₂, ya que el CO₂ es una molécula estable de baja energía, que requiere una gran cantidad de energía para convertirse en otros productos . El uso de un catalizador puede compensar parte de la energía requerida para la conversión deseada, como se ve en la siguiente image .
El uso de un catalizador reduce la energía necesaria para convertir el CO₂
Hay varias formas que pueden adoptar las vías catalíticas. Aquí hay unos ejemplos:
Conversión electroquímica : Esta vía, conocida como electrólisis, utiliza electricidad y catalizadores para reducir el CO₂ en sustancias químicas útiles como metano, metanol y combustibles de hidrocarburos neutros en carbono . La siguiente reacción muestra cómo se puede producir metano usando esta vía:
Utilizar la conversión electroquímica para producir metano
Conversión fotoquímica: Esta vía imita el proceso natural de convertir CO₂ (fotosíntesis) en sustancias químicas útiles mediante el uso de células electroquímicas (dispositivos que generan electricidad a través de reacciones químicas) . Aquí, la energía solar se utiliza junto con un catalizador para proporcionar la energía necesaria para la conversión de CO₂ .
Conversión termoquímica e hidrogenación : Esta vía utiliza la entrada de calor y un catalizador para reducir las moléculas de CO₂. Implica combinar hidrógeno con el CO₂ para formar los productos químicos o combustibles deseados. Por ejemplo, la siguiente reacción muestra cómo se puede producir metanol (una fuente de alcohol y combustible):
Utilizar la conversión electroquímica para producir metanol
Es importante asegurarse de que el hidrógeno utilizado para esta reacción se produzca mediante electrólisis utilizando energía de fuentes renovables. La mayor parte de nuestro hidrógeno actual proviene del gas natural y en realidad es responsable del 2% de las emisiones globales de gases de efecto invernadero . Para leer más sobre esto, consulta nuestro capítulo de hidrógeno en el curso de energía.
¿Podemos convertir el CO₂ mediante procesos biológicos?
¡Sí! Esta vía es similar a la conversión fotoquímica por la forma en que convierte el CO₂ en combustibles. Sin embargo, la conversión biológica utiliza organismos biológicos que producen su propio alimento a partir de la luz, el agua u otros productos químicos (por ejemplo, algas o bacterias) en lugar de células electroquímicas. Estos organismos convierten el CO₂ en sustancias químicas mediante la fotosíntesis y los procesos metabólicos naturales .
Actualmente, LanzaTech ha desarrollado una vía de conversión biológica que utiliza la actividad microbiana para convertir el CO₂ de los gases de escape industriales en productos químicos, como el alcohol etanol .
Conversión biológica de CO₂ en combustible
¿Hay otras formas de convertir CO₂?
La última vía de la que hablaremos se llama mineralización. Esta vía convierte el CO₂ en una forma más estable de carbono, típicamente un carbonato, que luego puede usarse para fabricar materiales útiles .
Por ejemplo, el CO₂ capturado se puede mezclar con hormigón húmedo en un proceso conocido como curado con CO₂. Esto almacena de forma permanente el CO₂ como mineral en el producto de hormigón . Esta tecnología es fácil de instalar en las máquinas de producción actuales y tiene costos relativamente bajos . De hecho, varias empresas, como CarbonCure y Carbon Upcycling Technologies, han incorporado alguna forma de este proceso en sus mezclas de hormigón y cemento.
Hay mucho que podemos hacer con el CO₂
¿Por qué no podemos utilizar todo el CO₂ que capturamos?
La escala de utilización de CO₂ como recurso industrial es muy pequeña en comparación con la cantidad de CO₂ producida por el sector industrial en su conjunto . Por lo tanto, la demanda mundial de productos químicos y materiales que utilizan CO₂ no puede satisfacer la cantidad de CO₂ que se necesita capturar y utilizar . Es por eso que la mayor parte del CO₂ que capturamos se almacenará.
Asimismo, la investigación necesaria para desarrollar vías para la utilización del CO₂ aún está en curso, y la mayoría de las tecnologías y empresas que trabajan en la utilización novedosa del CO₂ todavía se encuentran en demostración . Esto significa que es posible que estas tecnologías no se desarrollen completamente a tiempo para mitigar el cambio climático.
Por último, debemos asegurarnos de que el proceso de utilización del carbono sea al menos neutro en carbono, si no en carbono negativo. La construcción de estas vías requiere mucha investigación y experimentación, sin mencionar el dinero . Por otro lado, sabemos que el almacenamiento de CO₂ en formaciones rocosas durará mucho tiempo y su costo es relativamente bajo.
El CO₂ en el suelo es seguro durante mucho tiempo
Si bien varias empresas y organizaciones han invertido en vías novedosas para la utilización del CO₂, todavía existen muchas barreras políticas que impiden que estas vías alcancen su potencial.
Existen varias barreras de percepción para el uso de productos que derivan del CO₂ capturado, ya que se teme que el uso de CO₂ solo aumentará nuestra dependencia de los combustibles fósiles. Sin embargo, las empresas que están trabajando en el desarrollo de productos de CO₂ capturado argumentan que la dependencia de los combustibles fósiles no será un problema, ya que existen otros medios para capturarlo que no implican la quema de combustibles fósiles.
¿Cómo podría ser la captura, utilización y almacenamiento de carbono (CCUS) en el futuro?
En el futuro, el desarrollo de centros de CCUS en áreas industriales con transporte compartido e infraestructura de almacenamiento permitirá la reducción de costos para las instalaciones que incorporen la captura de carbono en sus procesos de producción .
Dado que en la actualidad gran parte del mundo sigue dependiendo de los combustibles fósiles, es poco probable que pronto veamos una transición energética a gran escala a las energías renovables. Es por esto que, es probable que aumente la necesidad de CCUS.
Sin embargo, reducir la fuente de emisiones es siempre la meta final. Mientras tratamos de descarbonizar nuestras fuentes de energía de manera urgente, capturar el carbono en la fuente y eliminarlo de la atmósfera es un mecanismo provisional que nos hace ganar tiempo mientras se siguen desarrollando tecnologías de energía renovable, de bajo consumo y de bajo carbono .
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