Carbon capture and storage/es
La captura y almacenamiento de carbono , o CAC , es un método no biológico para mitigar el impacto de las emisiones de dióxido de carbono (CO₂ ) en la Tierra . Al evitar que este gas de efecto invernadero entre en la atmósfera, se reduce considerablemente el impacto climático de la central eléctrica o el proceso industrial en cuestión.
La captura y almacenamiento de carbono (CAC) se logra capturando emisiones de fuentes estacionarias, licuándolas y almacenándolas subterráneamente mediante tuberías durante largos periodos. Los primeros métodos de mitigación incluían el secuestro de carbono, donde se utilizaban árboles como almacenamiento de carbono. La captura y el almacenamiento a largo plazo de carbono es una ciencia relativamente nueva que aún plantea muchas preguntas sin respuesta.
Métodos de captura de carbono
La captura y almacenamiento de carbono (CAC) se centra en fuentes estacionarias (como las centrales eléctricas) y en cómo capturar el carbono emitido antes de que se libere a la atmósfera. Existen tres enfoques principales para la captura de carbono.
Captura post combustión
La captura postcombustión es un proceso que separa el CO2 de los demás gases de combustión (gases que escapan de las tuberías durante la producción) tras la combustión, utilizando un disolvente químico u orgánico. La imagen superior muestra una ilustración de cómo funcionaría la captura postcombustión (Allam 2005: 110).
Captura de precombustión
La precombustión es un proceso que comienza procesando el combustible primario con vapor y aire u oxígeno. El monóxido de carbono resultante reacciona con el vapor en un segundo reactor. Esto produce hidrógeno y CO₂. Este proceso reduciría la cantidad total de CO₂ emitida, aunque se seguiría liberando CO₂ durante la combustión del combustible líquido utilizado para el transporte o la generación de electricidad. (Allam 2005: 110)
Captura de combustión de oxígeno y combustible
La captura mediante oxicombustión es un proceso que utiliza oxígeno en lugar de aire para la combustión y produce un gas de combustión compuesto principalmente por CO₂ y agua. Posteriormente, el CO₂ puede comprimirse, transportarse y almacenarse. Esta técnica es la más cuestionable de las tres opciones, ya que la temperatura necesaria para la combustión de oxígeno puro (aproximadamente 3500 °C) es demasiado alta para las centrales eléctricas convencionales (Allam, 2005: 110). A pesar de las altas temperaturas que implica este proceso, en los últimos años se ha prestado mucha atención a la determinación de aplicaciones prácticas para la separación y captura de CO₂ en el proceso de combustión. La combustión química en bucle (CLC) es una tecnología emergente, encapsulada en la combustión con oxicombustión, que utiliza reacciones redox para oxidar primero un metal en el aire y luego reducirlo utilizando un hidrocarburo específico. El efecto de estas reacciones separadas es la combustión del combustible en un entorno rico en oxígeno, causada por la liberación de oxígeno por el metal reducido. La CLC se logra mediante un sistema de lecho fluidizado dual para generar energía de turbina. Los lechos comprenden reactores separados para los entornos de aire y combustible. [ 1 ] Hay muchos portadores de oxígeno metálico y combustibles que podrían combinarse potencialmente en sistemas CLC, lo que lleva a diversos grados de éxito operativo. Las especies típicamente usadas incluyen óxidos de Ni, Fe, Mn, Cu y Co. Se cree que el rango de temperaturas de operación para reactores de aire y combustible que funcionan en el proceso CLC es de aproximadamente 800-1200 grados Celsius. Se han logrado temperaturas de alrededor de 1000 grados Celsius en ambos reactores con una capacidad de 100 MWh usando combustibles gaseosos como metano, biogás y gas de síntesis [ 2 ] . Las temperaturas del reactor pueden moderarse mediante el reciclaje parcial del gas de combustión, lo que lleva a entornos comburentes que son ricos tanto en oxígeno como en dióxido de carbono. La disminución del oxígeno produce temperaturas menos intensas dentro de la reacción del combustible. Los combustibles gaseosos son los más compatibles con la tecnología CLC actual, a diferencia de los sólidos como el carbón y la biomasa. La descomposición de los portadores metálicos, así como la acumulación de cenizas, pueden causar disminuciones graves en la viabilidad a largo plazo de estos sistemas. Si bien la tecnología aún se encuentra en una etapa temprana, la literatura establecida sobre CLC afirma que es posible implementar el proceso a escala industrial para combustibles gaseosos. Dada la tecnología actual, la CLC y la oxicombustión se prestan especialmente al calentamiento indirecto mediante la generación de vapor y el calentamiento de proceso. Se han propuesto numerosos reactores experimentales, como las membranas de transferencia de iones, para mejorar la eficiencia de las tasas de transferencia de oxígeno dentro del sistema. [ 3 ]
Transporte de carbono
Una vez capturado el carbono, es necesario transportarlo. Los oleoductos son el método más común para transportar CO2 en Estados Unidos. "Actualmente, se utilizan más de 5800 kilómetros (aproximadamente 3600 millas) de oleoductos para transportar CO2 en Estados Unidos" (Stephens, 2009). La tecnología detrás del transporte de carbono es mucho más utilizada que cualquier otro aspecto de la CCS y se emplea principalmente para la recuperación mejorada de petróleo (EOR). La mayor parte de la infraestructura ya está instalada, pero aún se requiere mucha atención en cuanto al diseño, la monitorización de fugas y la protección contra la sobrepresión. El objetivo principal es capturar el carbono de una fuente estacionaria mediante los medios ya descritos, transportar el CO2 por oleoducto hasta un almacén y luego distribuirlo entre diferentes opciones de almacenamiento de CO2.
Almacenamiento de carbono
También conocido como geosecuestro, este método consiste en inyectar dióxido de carbono directamente en formaciones geológicas subterráneas. Existen tres opciones principales de almacenamiento para el CO2 capturado.
Vetas de carbón inexplotables
El Departamento de Energía (DOE) afirma que casi el 90% de los recursos de carbón de EE. UU. no son explotables con la tecnología actual. Estas vetas de carbón pueden utilizarse para almacenar CO2, ya que este se adhiere fuertemente a la superficie del carbón. Este método también desplaza el metano, que puede extraerse y venderse como fuente de energía, y posiblemente compensar los costos de inyectar CO2 en la veta de carbón no explotable. El principal problema con las vetas de carbón no explotables es que su permeabilidad es cuestionable. Si la veta de carbón es gruesa, será difícil perforarla para almacenar el carbono, pero una vez que este se encuentra dentro, las probabilidades de que se escape son mínimas. Si la veta es demasiado delgada, será fácil almacenar el carbono, pero la probabilidad de que se escape es mayor. Todo el proceso también es muy costoso. (Stephens 2009: 3)
Yacimientos de petróleo y gas
El bombeo de carbono a yacimientos de gas y petróleo ya se utiliza para la recuperación mejorada de petróleo (EOR), y la tecnología necesaria para almacenar carbono en estos yacimientos, así como la infraestructura, ya están disponibles. Según la Enciclopedia de la Tierra, «Estados Unidos es líder mundial en esta tecnología e inyecta aproximadamente 48 toneladas métricas de CO2 bajo tierra cada año para ayudar a recuperar los recursos de petróleo y gas». La principal ventaja de esto es la posibilidad de compensar el costo del almacenamiento de carbono gracias a los ingresos que se pueden obtener del petróleo y el gas recuperados. Si el CO2 se inyectara en un yacimiento agotado, no se compensaría el costo. Este proceso depende en gran medida de la profundidad de los yacimientos. Si el yacimiento tiene menos de 800 metros de profundidad, la posibilidad de fuga de CO2 es mucho mayor (Stephens 2009: 3).
Yacimientos salinos profundos
Los yacimientos salinos profundos son comunes y tienen un gran potencial de almacenamiento. La desventaja de estos yacimientos es su escaso conocimiento. Esto implica que se necesitaría más investigación para estudiar su integridad, lo cual sería costoso. Además, no existen recursos que permitan compensar los costos. Para mantener los costos bajos, se realizaría poca investigación, lo que generaría mayor incertidumbre sobre la estructura del acuífero. Esta es la opción menos investigada para el posible almacenamiento de carbono. (Stephens 2009: 3)
Proyectos de CCS
Según el Instituto Global de CCS , existen ocho proyectos integrados de CCS a gran escala en funcionamiento y 77 proyectos integrados a gran escala en diversas fases de desarrollo [ 4 ] en todo el mundo. La mayoría de los proyectos se encuentran en América del Norte y Europa. Puede encontrar más información sobre el estado actual de los proyectos de CCS en el informe de situación de 2010 del Instituto [ 5 ] .
Referencias
- ^ http://web.archive.org/web/20170517012126/http://www.ipcc.ch:80/pdf/special-reports/srccs/srccs_chapter3.pdf
- ^ < http://www.combustion.org.uk/ECM_2007/ecm2007_papers/12-13.pdf >
- ^ http://web.mit.edu/rgd/www/itm/ITMWebpage.htm
- ^ http://web.archive.org/web/20110502054642/http://www.globalccsinstitute.com:80/resources/projects/map
- ↑ http://www.globalccsinstitute.com/sites/default/files/Chapter_3_-_CCS_Projects_0.pdf (capítulo de proyectos)
Véase también
- Ciencia del cambio climático
- Medidas para detener el calentamiento global
- openCCS
Enlaces externos
- OpenCCS (iniciado en 2011). Planeado como un recurso de conocimiento abierto de estilo wiki sobre captura y almacenamiento de carbono. A octubre de 2011, aún estaba semicerrado y requería registro para acceder.
