¿Qué es la captura directa de aire?

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Índice

La captura directa de aire es el proceso de extraer aire de la atmósfera y luego usar reacciones químicas para separar el gas de dióxido de carbono (CO2). El CO2 capturado puede almacenarse bajo tierra o usarse para fabricar materiales duraderos como cemento y plásticos. El objetivo de la captura directa de aire es utilizar una solución tecnológica para disminuir la concentración general de CO2 en la atmósfera. Al hacer esto, la captura directa de aire podría funcionar junto con otras iniciativas para ayudar a mitigar los efectos devastadores de la crisis climática.

Según la Agencia Internacional de Energía, una organización de modelado de energía, hay 15 plantas de captura directa de aire que operan en los Estados Unidos, Europa y Canadá. Estas plantas capturan más de 9.000 toneladas de CO2 al año. Estados Unidos también está desarrollando una planta de captura directa de aire que tendrá la capacidad de eliminar 1 millón de toneladas de CO2 del aire por año.

El Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC) de la ONU advirtió que las emisiones globales de CO2 deben reducirse entre un 30 % y un 85 % antes del año 2050 para mantener los niveles de CO2 en la atmósfera por debajo de 440 partes por millón por volumen y las temperaturas globales aumente más de 2 grados Celsius (3,6 grados Fahrenheit). ¿Puede la captura directa de aire contribuir a esas reducciones?

Para frenar la progresión del cambio climático, los científicos y economistas del IPCC están de acuerdo en que se necesitan medidas a largo plazo para reducir la cantidad de emisiones de gases de efecto invernadero provocadas por el hombre. La captura directa de aire ha sido ampliamente criticada por no hacer lo suficiente por sí sola para reducir la cantidad de CO2 dañino en la atmósfera. También cuesta más por tonelada de CO2 capturada que otras estrategias de mitigación de la crisis climática.

¿Cuánto CO2 hay en el aire?

El CO2 constituye aproximadamente el 0,04% de la atmósfera terrestre. Sin embargo, su capacidad para atrapar el calor hace que su aumento en la concentración sea especialmente preocupante.

Investigadores del Instituto Scripps de Oceanografía de la Universidad de California en San Diego han estado registrando la concentración de CO2 en la atmósfera terrestre en el observatorio Mauna Loa en Hawái desde 1958. En ese momento, los niveles atmosféricos de CO2 estaban por debajo de las 320 partes por millón (ppm) y aumentaban alrededor de 0,8 ppm por año. La tasa de aumento se ha acelerado a un alarmante 2,4 ppm al año durante la última década.

Según la Institución Scripps de Oceanografía, los niveles de CO2 alcanzaron un máximo de 417,1 ppm en mayo de 2020, el pico estacional más alto en 61 años de observaciones registradas.

¿Cómo funciona la captura directa de aire?

La captura directa de aire utiliza dos formas diferentes de eliminar el CO2 directamente de la atmósfera. El primer proceso usa lo que se llama un sorbente sólido para absorber el CO2. Un ejemplo de un sorbente sólido sería una sustancia química básica que se encuentra en la superficie de un material sólido. Cuando el aire fluye sobre el sorbente sólido, se produce una reacción química y se une el gas CO2 ácido al sólido básico. Cuando el sorbente sólido está lleno de CO2, se calienta entre 80 C y 120 C (176 F y 248 F) o se utiliza vacío para absorber el gas del adsorbente sólido. A continuación, el sorbente sólido puede enfriarse y utilizarse de nuevo.

El otro tipo de sistema de captura directa de aire utiliza un solvente líquido y es un proceso más complicado. Comienza con un recipiente grande donde una solución líquida básica de hidróxido de potasio (KOH) fluye sobre una superficie de plástico. El aire entra en el recipiente mediante grandes ventiladores, y cuando el aire que contiene el CO2 entra en contacto con el líquido, los dos productos químicos reaccionan y forman un tipo de sal rica en carbono.

La sal fluye hacia una cámara diferente donde ocurre otra reacción que crea una mezcla de gránulos sólidos de carbonato de calcio (CaCO3) y agua (H2O). La mezcla de carbonato de calcio y agua luego se filtra para separar los dos. El paso final del proceso es utilizar gas natural para calentar los gránulos de carbonato de calcio sólido a 900 C (1652 F). Esto libera el gas CO2 de alta pureza, que luego se recolecta y comprime.

Los materiales sobrantes se reciclan de nuevo en el sistema para ser utilizados nuevamente. Una vez que se ha capturado el CO2, se puede inyectar permanentemente en formaciones rocosas subterráneas para ayudar a revivir los pozos de petróleo envejecidos o se puede utilizar para productos duraderos como plásticos y materiales de construcción.

Captura directa de aire frente a captura y almacenamiento de carbono

Muchos expertos creen que tanto la captura directa de aire como los sistemas de captura y almacenamiento de carbono (CCS) son piezas esenciales del rompecabezas de mitigación de la crisis climática. En un nivel fundamental, ambas tecnologías reducen la cantidad de CO2 que podría mezclarse con la atmósfera. Sin embargo, a diferencia de la captura directa de aire, CCS usa un químico para capturar CO2 directamente en la fuente de las emisiones. Esto evita que el CO2 entre en la atmósfera. Por ejemplo, CCS podría usarse para capturar y comprimir todo el CO2 en las emisiones de una chimenea de una central eléctrica alimentada con carbón. La captura directa de aire, por otro lado, recolectaría el CO2 que ya ha sido liberado al aire por la planta de energía a carbón u otras operaciones que queman combustibles fósiles.

La captura directa de aire y CCS utilizan compuestos químicos básicos como hidróxido de potasio y solventes de amina para separar el CO2 de otros gases. Una vez que se captura el CO2, ambos procesos deben comprimir, mover y almacenar el gas. Si bien CCS es un proceso un poco más antiguo que la captura directa de aire, ambas son tecnologías relativamente nuevas que podrían beneficiarse de un mayor desarrollo.

Debido a que CCS elimina el CO2 en su fuente, solo se puede usar donde hay combustión de combustibles fósiles, como instalaciones industriales y plantas de energía. En teoría, la captura directa de aire se puede utilizar en cualquier lugar, aunque situarla cerca de fuentes de electricidad o donde se pueda almacenar CO2 aumentaría su eficiencia.

Iniciativas y resultados actuales del CAD

Según el Instituto de Recursos Mundiales, hay tres empresas líderes en captura directa de aire en el mundo: Climeworks, Global Thermostat y Carbon Engineering. Dos de las empresas utilizan tecnología de absorbente sólido para eliminar el CO2, mientras que la tercera utiliza ingeniería de carbono solvente líquido. El número de plantas piloto y operativas varía de un año a otro, pero la primera instalación DAC de grado comercial del mundo actualmente elimina 900 toneladas de CO2 por año, y hay varias instalaciones comerciales en construcción.

Durante los últimos 15 años, una planta piloto de captura directa de aire en Squamish, Columbia Británica, Canadá, ha utilizado electricidad renovable y gas natural para alimentar un proceso de solvente líquido que puede eliminar una tonelada de CO2 por día. Esta misma empresa está construyendo actualmente otra instalación de captura directa de aire que será capaz de capturar 1 millón de toneladas de CO2 al año.

Otra planta de captura directa de aire que se está construyendo en Islandia podrá capturar 4.000 toneladas de CO2 por año y luego almacenará permanentemente el gas comprimido bajo tierra. La empresa que construye esta planta cuenta actualmente con 15 plantas de captura directa de aire más pequeñas en todo el mundo.

pros y contras

La ventaja más obvia de la captura directa de aire es su capacidad para reducir las concentraciones atmosféricas de CO2. No solo se puede usar más ampliamente que CCS, sino que también ocupa menos espacio para capturar la misma cantidad de carbono que otras técnicas de secuestro de carbono. Además, la captura directa de aire también se puede utilizar para crear combustibles de hidrocarburos sintéticos. Pero para que sea eficaz, la tecnología debe ser sostenible, económica y escalable. Hasta ahora, la tecnología de captura directa de aire no ha avanzado lo suficiente para cumplir con estos requisitos.

ventajas

Las empresas que se especializan en la tecnología de captura directa de aire están desarrollando actualmente nuevas plantas de captura directa de aire más grandes con la capacidad de capturar hasta 1 millón de toneladas de CO2 por año. Si se producen suficientes unidades de captura directa de aire más pequeñas, podrían capturar hasta el 10% del CO2 generado por el hombre. Al inyectar y almacenar el CO2 bajo tierra, el carbono se elimina permanentemente del ciclo.

Debido a que depende de la captura de CO2 de la atmósfera y no directamente de las emisiones de combustibles fósiles, la captura directa de aire puede funcionar independientemente de las centrales eléctricas y otras fábricas que queman combustibles fósiles. Esto permite una colocación más flexible y generalizada de plantas de captura directa de aire.

En comparación con otras técnicas de captura de carbono, la captura directa de aire no requiere tanta tierra por tonelada de CO2 eliminada.

Además, la captura directa de aire podría reducir la necesidad de extraer combustibles fósiles y podría disminuir aún más la cantidad de CO2 que liberamos a la atmósfera al combinar el CO2 capturado con hidrógeno para producir combustibles sintéticos, como el metanol.

contras

La captura directa de aire es más costosa que otras técnicas de captura de carbono, como la reforestación y la forestación. Algunas plantas de captura directa de aire actualmente cuestan entre $250 y $600 por tonelada de CO2 eliminada, con estimaciones que van desde $100 a $1,000 por tonelada. Según investigadores del Instituto Europeo de Economía y Medio Ambiente RFF-CMCC, los costes futuros de la captura directa de aire son inciertos porque dependerán de la rapidez con la que avance la tecnología. Por el contrario, la reforestación puede costar tan poco como $50 por tonelada.

El alto precio de la captura directa de aire proviene de la cantidad de energía que requiere para eliminar el CO2. El proceso de calentamiento para la captura directa de aire de disolvente líquido y sorbente sólido consume mucha energía porque requiere calentamiento químico a 900 C (1652 F) y de 80 C a 120 C (176 F a 248 F), respectivamente. A menos que una planta de captura directa de aire dependa únicamente de la energía renovable para producir calor, todavía usa una cierta cantidad de combustible fósil, incluso si el proceso es carbono negativo al final.

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