¿QUÉ TAN AVANZADA ESTÁ LA TECNOLOGÍA PARA ABSORBER DIÓXIDO DE CARBONO (CO₂)?

La humanidad debe eliminar hasta 660 mil millones de toneladas de dióxido de carbono (CO₂) de la atmósfera para finales de siglo para  limitar el calentamiento global a 1,5 °C. Eso es según el informe más reciente del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC), que basó su estimación en las concentraciones atmosféricas de CO₂ medidas en 2020.

Eliminar tanto dióxido de carbono implicará más que simplemente plantar muchos árboles. Ingenieros y científicos están desarrollando tecnologías de captura directa de aire (DAC, por sus siglas en inglés) que se supone que extraen grandes cantidades de CO₂ de la atmósfera utilizando  muy poca tierra y agua.

Una unidad DAC típica utiliza grandes ventiladores para empujar el aire a través de un material líquido o sólido que puede unir y eliminar el dióxido de carbono, de forma similar a como los pulmones humanos extraen oxígeno. El material se regenera cuando se calienta, dejando CO₂ concentrado.

El CO₂ concentrado puede almacenarse permanentemente, generalmente bajo tierra en yacimientos agotados de petróleo y gas, o usarse para producir productos químicos útiles, como combustibles sintéticos. Estos combustibles volverían a liberar CO₂ cuando se quemaran, por lo que son técnicamente neutros en carbono.

DAC, una tecnología controversial

Los defensores de la tecnología  dicen que esto podría reducir la necesidad de combustibles fósiles y ayudar a las industrias que son difíciles de descarbonizar, como la aviación, a alcanzar cero emisiones netas. A otros les preocupa que DAC ofrezca una distracción del arduo trabajo de reducir las emisiones de carbono.

Estos críticos sugieren que el alto costo de la energía y los materiales utilizados para DAC lo hacen prohibitivamente costoso y tan poco práctico en el corto plazo que queda para evitar un cambio climático catastrófico. El costo de eliminar una tonelada de dióxido de carbono con DAC puede alcanzar los 600 USD (522 £).

La tecnología DAC todavía está en  pañales. La Agencia Internacional de Energía (AIE)  pronostica  que eliminará 90 millones de toneladas anuales en 2030, 620 millones de toneladas en 2040 y 980 millones de toneladas anuales en 2050.

Pero tal como están las cosas, solo  19 proyectos DAC se  han puesto en marcha desde 2010, que colectivamente eliminan 0,008 millones de toneladas de CO₂ cada año, lo que equivale a unos siete segundos de emisiones globales de la producción de energía en 2021.

Los desarrolladores de DAC están trabajando en proyectos que eliminarán alrededor de 1 millón de toneladas de CO₂ al año cada uno a mediados de la década de 2020. Pero pueden tener dificultades para mejorar la eficiencia energética y reducir los costos lo suficientemente rápido como para eliminar el CO₂ en la escala necesaria para cumplir con los pronósticos de la AIE para la década de 2030. Este es el por qué.

La implementación de DAC está cobrando impulso

La unidad más grande actualmente en funcionamiento es  la planta de Orca, que fue construida por la empresa Climeworks en Islandia en 2021. Con el tamaño de  dos contenedores de envío, Orca tiene como objetivo capturar y almacenar permanentemente hasta 4000 toneladas de dióxido de carbono al año disolviéndolo en agua y bombeándolo bajo tierra donde reaccionará para formar roca.

Esto es lo  que absorberían en un año 170.000 árboles  en 340 hectáreas de terreno. Desafortunadamente, el clima frío a principios de 2022 congeló la maquinaria y cerró la planta.

Carbon Engineering, otro desarrollador de DAC, planea implementar una unidad en Texas en los EE.UU que, según dice,  eliminará  y almacenará hasta 1 millón de toneladas de CO₂ al año una vez que  comience a operar en 2024. Esta empresa incluye una inversión multimillonaria de United Airlines  que intenta compensar las emisiones de sus vuelos y adquirir combustibles sintéticos.

Los combustibles neutros en carbono podrían reemplazar al petróleo en aviones y vehículos de mercancías de larga distancia. Pero las tecnologías aire-combustible aún necesitan un modelo comercial más competitivo que la industria de los combustibles fósiles.

Es poco probable que esto suceda rápidamente, ya que este último está muy bien establecido y subsidiado, mientras que la tecnología detrás del aire-combustible es rudimentaria y necesita una inversión sustancial para crecer.

Los costos están cayendo muy lentamente

La AIE ha estimado que eliminar hasta mil millones de toneladas de CO₂ al año del aire con plantas DAC en 2050 consumirá hasta 1667 teravatios-hora de  energía, equivalente al 1% del consumo mundial en 2019.

Se espera que los costos bajen a entre USD 125 y USD 335 por tonelada de CO₂ en la década de 2030, con la perspectiva de llegar a menos  de USD 100  para 2040. Esto dependerá de las unidades DAC que se implementen y los desarrolladores aprendan de estas unidades de demostración, de manera similar a cómo el costo de la energía solar  cayó con el tiempo.

DAC podría volverse financieramente viable en la década de 2030 si la caída de los costos se cubre con el aumento del precio del carbono en los regímenes fiscales. Según el  Fondo Monetario Internacional , el precio promedio del CO₂ en los países donde existen impuestos al carbono o mecanismos de fijación de precios alcanzó los 6 USD por tonelada en 2022 y aumentará a 75 USD para 2030.

El Sistema de Comercio de Emisiones de la UE fijó el precio de una tonelada de dióxido de carbono en  90 USD la tonelada en 2022 . La Ley de Reducción de la Inflación aumentó recientemente los créditos fiscales para las empresas que eliminan y almacenan CO₂ en los EE.UU de 50 dólares estadounidenses por tonelada a 180 dólares estadounidenses.

Pero los altos precios del carbono están lejos de ser la norma en otros lugares. En China, el precio del carbono osciló entre US$6 y US$9 por tonelada en 2021 y 2022.

DAC también podría ser viable si se monetiza el dióxido de carbono (CO₂) que elimina. 
Pero esto es arriesgado. Una aplicación de DAC es la recuperación mejorada de petróleo, que implica bombear dióxido de carbono concentrado bajo tierra para extraer más petróleo.

Las estimaciones sugieren que este método podría emitir 1,5 toneladas de CO₂ por cada tonelada eliminada. Aunque esta estrategia podría reducir las emisiones netas de  la producción de petróleo convencional, aún agregaría carbono a la atmósfera.

La oportunidad puede surgir en industrias que necesitan dióxido de carbono concentrado, como los fabricantes de alimentos. El precio del CO₂ ha subido de 235 dólares la tonelada en septiembre de 2021 a más de 1200 dólares recientemente.

Esto se debe a que la mayor parte del CO₂ en el Reino Unido proviene de  la industria de los fertilizantes , donde los altos precios del gas natural han causado estragos. Aunque la demanda global actual se limita a alrededor de  250 millones -300 millones de toneladas  al año, DAC pronto podría ofrecer un suministro de dióxido de carbono más asequible y neutral para el clima.

Las nuevas tecnologías pueden ayudar a abaratar el DAC. Por ejemplo, una empresa nueva de DAC con sede en el Reino Unido llamada Mission Zero Technologies tiene como objetivo utilizar electricidad en lugar de calor para regenerar el material absorbente de CO₂ en las unidades DAC. Esto, afirma la compañía, reduciría cuatro veces los requisitos de energía de DAC .

Desafortunadamente, las estimaciones de costos para DAC son muy inciertas. Esto se debe en parte a que a menudo provienen de los propios desarrolladores en lugar de investigaciones independientes. No existe un enfoque comúnmente aceptado para cuantificar los costos reales de DAC, pero mi  grupo de investigación  está trabajando para verificar los costos de eliminación declarados por los desarrolladores de DAC y pronosticados por la IEA con una red global de  académicos e industriales.

¿El CAD ralentizará el calentamiento global?

El mundo necesita construir alrededor de 30 plantas DAC capaces de eliminar más de 1 millón de toneladas de CO₂ al año  entre 2020 y 2050. Dado que se espera que solo unas pocas plantas de este tipo estén operativas a mediados de la década de 2020, será difícil superar este déficit, especialmente si los costos siguen siendo altos y no se descubren y comercializan tecnologías DAC innovadoras.

Creo que DAC sigue siendo una herramienta esencial para frenar el calentamiento global. Cuando se logren las reducciones de costos previstas, DAC desbloqueará el camino hacia la eliminación de CO₂ a gran escala con una huella de agua y tierra mucho más pequeña que otras tecnologías de eliminación en la  década de 2030 y más allá.

El papel de DAC no es compensar el aumento de las emisiones en la década de 2020, sino cerrar la brecha de emisiones y reducir la concentración atmosférica de dióxido de carbono para limitar el calentamiento global a 1,5 °C durante la década y poco antes de 2050.

Esta es la razón por la que los gobiernos y las empresas deben centrarse en poner fin a su dependencia de los combustibles fósiles y, al mismo tiempo, apoyar la investigación y el desarrollo de la tecnología DAC para reducir sus costos.

Este artículo fue escrito por Dawid Hanak, profesor asociado de energía e ingeniería de procesos en la Universidad de Cranfield en el Reino Unido. Se vuelve a publicar de The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Artículo en inglés