¿Puede la captura de carbono liberar al mundo del CO₂?

¿Podemos limitar el calentamiento global a 1,5 grados? Como emisores de dióxido de carbono (CO₂), los humanos no tenemos rival. Resulta asombroso que más de la mitad del CO₂ emitido en los últimos 300 años se haya generado desde 1980^[1]. Afortunadamente, también estamos mejorando en su eliminación. Y menos mal, puesto que tardaremos décadas en descarbonizarnos únicamente por medio de la reducción de emisiones.

¿Podría ser la captura y el almacenamiento de carbono la respuesta a una solución a más corto plazo?

¿Qué es la captura y el almacenamiento de carbono?

La captura y el almacenamiento de carbono (CAC) captura el CO₂ emitido por los procesos industriales y la generación de energía. El CO₂ se comprime, transporta y almacena en formaciones rocosas subterráneas. La captura, almacenamiento y uso del carbono (Carbon Capture, Utilization, and Storage, CCUS) convierte el CO₂ en productos comercialmente viables.

Según un informe de la Agencia Internacional de la Energía (AIE), “la captura, almacenamiento y uso del carbono (CCUS) es el único grupo de tecnologías que contribuye tanto a la reducción de las emisiones en sectores clave de forma directa como a la eliminación del CO₂ para equilibrar las emisiones que son difíciles de evitar, una parte fundamental de los objetivos de neutralidad en emisiones de carbono”.

La captura de carbono es una tecnología probada que lleva casi 50 años en funcionamiento.

Pero lamentablemente está muy infrautilizada.

Según el informe de 2019 del Global CCS Institute, solo había 51 instalaciones dedicadas a la captura y almacenamiento de carbono en todo el mundo, de las cuales solo 19 estaban en funcionamiento. La mayoría se encuentra en Estados Unidos y Canadá, y el resto en Europa y Asia. Solo hay dos plantas eléctricas equipadas para la captura, almacenamiento y uso del carbono, ambas en Norteamérica. 

Usos comerciales del CO₂

La mayoría de los proyectos de captura, almacenamiento y uso del carbono venden el CO₂ a las empresas petroleras para la recuperación mejorada de petróleo (Enhanced Oil Recovery, EOR). El CO₂ también se puede utilizar para producir combustibles sintéticos, productos químicos, materiales de construcción, productos farmacéuticos, tratamientos de agua y, por supuesto, bebidas carbonatadas. Los mercados nuevos o en crecimiento podrían incluir el uso del CO₂ como materia prima o como fluido de trabajo en algunos procesos (incluida la generación de energía), la conversión a polímeros o carbonatos, el curado del hormigón y la carbonatación mineral.

Centrarse en los mayores emisores

Como comentó el presidente adjunto y vicepresidente de Abdul Latif Jameel, Fady Jameel, en el artículo de Spotlight sobre la descarbonización, la captura de carbono es vital para lograr el objetivo de cero emisiones netas, y una de las formas más baratas de lograrlo a los precios actuales de las materias primas. La AIE cree que la captura, almacenamiento y uso del carbono es uno de los cuatro pilares fundamentales en la transición energética mundial, junto con la electricidad renovable, la bioenergía y el hidrógeno^[2].

Los cuatro usos principales de la captura de carbono son:

1. Descarbonización de la industria pesada:

La industria pesada representa más del 20 % de las emisiones globales de CO₂ ^[3], un tema que se analiza con mayor profundidad en nuestro artículo de Perspectives sobre la descarbonización de la industria. Por desgracia, a menudo es técnicamente complicado o demasiado costoso reducir las emisiones de carbono en la fabricación de productos como el acero, los productos químicos y el cemento. Estos procesos precisan de un calor intenso donde la electricidad renovable aún no puede competir con los combustibles fósiles.^[4] Ante la falta de alternativas, la captura de carbono es imprescindible. La CCUS también es la única solución para procesar el gas natural, que contiene grandes cantidades de CO₂ que deben eliminarse antes de su uso.

2. Reacondicionamiento de las instalaciones existentes:

Sin modificaciones, las centrales eléctricas y las plantas industriales de hoy en día podrían generar casi dos décadas de CO₂ (600 GtCO₂) durante el resto de su vida útil. En particular, las centrales eléctricas de carbón, que en 2019 representaban casi un tercio de las emisiones globales de CO₂, y hasta un 60 % de ellas podría seguir funcionando en 2050.^[5] El caso del acero no es precisamente mejor. La captura, el almacenamiento y el uso del carbono es la única manera de que estas plantas puedan mantener su producción actual y proteger las economías locales, al tiempo que reducen drásticamente las emisiones.

3. Creación de combustible de hidrógeno bajo en carbono:

La captura, el almacenamiento y el uso del carbono ofrece una forma rentable de producir hidrógeno, un gas de combustión limpia que puede sustituir a los combustibles fósiles en los sectores de la energía, el transporte, la industria y el entorno construido. La densidad de energía del hidrógeno lo convierte en una alternativa viable a los combustibles fósiles en el sector de la aviación. (La única alternativa posible sería la biomasa sostenible, pero no hay una gran oferta).

4. Extracción del carbono del aire:

No es fácil capturar el carbono de algunos procesos. Afortunadamente, el CO₂ puede extraerse del aire, ya sea atrapándolo en la biomasa sostenible o utilizando la captura y el almacenamiento directo del aire. Estas son opciones cada vez más populares para las empresas que buscan compensar las emisiones históricas. Shopify, la empresa más grande de Canadá, anunció recientemente que iba a capturar 10 000 toneladas métricas de CO₂^[6].

¿Más barato, pero no lo suficientemente barato?

Como destaca la Agencia Internacional de la Energía, el coste de la reducción de las emisiones será prohibitivo si no se captura el carbono. En un informe sobre el coste de la captura del carbono, se indica lo siguiente:

“Limitar la disponibilidad de la CCUS aumentaría considerablemente el coste y la complejidad de la transición energética al aumentar la dependencia de tecnologías que actualmente son más caras y se encuentran en fases más tempranas de desarrollo. Un ejemplo de ello es la electrificación de los hornos de calor de muy alta temperatura utilizados para la producción de cemento y la producción de acero virgen”.[7]

Sin embargo, la captura, el almacenamiento y el uso del carbono no es barato. Se requiere una importante inversión inicial para modernizar o reacondicionar las instalaciones y establecer la infraestructura de transporte y almacenamiento. Las instalaciones de gran tamaño proporcionan las mejores economías de escala, pero son más caras de poner en marcha; puede ser difícil asegurar la financiación y compartir el riesgo comercial entre proyectos (y cualquier cosa que merme los márgenes supone un problema para las materias primas con precios elevados como el acero).

La captura de carbono se considera a menudo como una legitimación de los combustibles fósiles, lo que, unido a la drástica caída de los precios de la energía eólica y solar, puede hacer que la tecnología sea menos atractiva para la industria y el público. Por otro lado, hay que solucionar el dilema del “huevo y la gallina”: no tiene sentido capturar el CO₂ a menos que haya algún lugar donde almacenarlo. Y no tiene sentido invertir en almacenamiento sin un suministro de CO₂. Para empeorar las cosas, la COVID-19 y la consiguiente recesión económica han repercutido en la inversión y han reducido la demanda de CO₂ en la recuperación mejorada de petróleo, que es actualmente la mayor fuente de ingresos para la CCUS.

Todos estos desafíos se ven agravados por la necesidad de actuar con prontitud para alcanzar los objetivos de reducción de emisiones. Entonces, ¿es factible una ampliación masiva de la captura de carbono?

El gobierno al rescate

Algunos desafíos no los pueden superar solo los mercados. La CCUS nunca ha superado el 0,5 % de la inversión global en tecnología de energía limpia y eficiencia.^[8] Es de vital importancia que los gobiernos tomen medidas urgentes para apoyar el mercado de la captura de carbono y aumentar drásticamente el número de instalaciones. No existe una solución única, pero los gobiernos pueden recurrir a una combinación de medidas para apoyar la innovación y aumentar las operaciones de captura de carbono, como subvenciones, créditos fiscales, fijación del precio del carbono, subsidios, regulaciones y adquisición pública de productos con baja emisiones de carbono de las plantas de CCUS.

Se están produciendo progresos. En particular, la creciente adopción de objetivos de cero emisiones netas está contribuyendo a reforzar los argumentos a favor de la captura de carbono. En agosto de 2020, 14 países y la UE habían adoptado o propuesto objetivos de cero emisiones, y otros 100 países se preparan para seguir su ejemplo^[9]. Varios incentivos políticos también están haciendo que la captura de carbono sea más viable desde el punto de vista financiero. En los Estados Unidos, el crédito fiscal 45Q ampliado (introducido en 2018) ofrece atractivos incentivos para el CO₂ almacenado o utilizado en la recuperación mejorada de petróleo (EOR).^[10] El Fondo de Innovación de la UE pone a disposición miles de millones de euros para apoyar proyectos de CCUS y otros proyectos de energía limpia a partir de 2020.^[11]

Según la Agencia Internacional de la Energía, los gobiernos y la industria se comprometieron a destinar más de 4500 millones de dólares a la captura, almacenamiento y uso del carbono en 2020, a pesar de la pandemia de la COVID-19.^[12] Desde 2017 se han anunciado 30 instalaciones de CCUS, por un valor aproximado de 27 000 millones de dólares. La mayoría se encuentra en Estados Unidos y Europa, pero otras se encuentran en Australia, China, Corea, Oriente Medio y Nueva Zelanda. Según la AIE, si todos estos proyectos se llevan a cabo, la capacidad global de captura de CO₂ se triplicaría, hasta alcanzar las 130 Mt al año^[13].

Innovación e inversión

Además del apoyo gubernamental, la inversión privada y la I+D están contribuyendo a que la captura de carbono sea una propuesta más atractiva desde el punto de vista comercial:

Descenso de los costes: solo hay dos centrales de carbón comerciales con captura de carbono, pero la diferencia entre ellas pone de manifiesto el potencial de ahorro de costes de la innovación. La captura de carbono es un 30 % más barata en la planta de Petra Nova en Houston, puesta en marcha en 2017, en comparación con la planta canadiense Boundary Dam, que lleva en funcionamiento desde 2014. Sin embargo, a 65 USD/t, sigue siendo relativamente caro respecto a lo que es posible ahora. Según el International CCS Knowledge Centre, el reacondicionamiento de una central eléctrica de carbón podría costar actualmente unos 45 dólares por tonelada. Y es probable que esta cifra aumente cuantas más haya. Está previsto reacondicionar hasta 10 centrales eléctricas de carbón en China, Corea del Sur y Estados Unidos.

Más inversiones e incentivos: según la AIE, “la financiación privada mundial para las empresas emergentes que utilizan CO₂ alcanzó casi los mil millones de dólares en la última década”. Competiciones como el NRG COSIA Carbon XPrize están incentivando las tecnologías innovadoras de conversión de CO₂ y las aplicaciones de uso de CO₂.

Más investigación en la tecnología de captura directa de aire (Direct Air Capture, DAC): en la actualidad hay varias instalaciones de DAC a pequeña escala en funcionamiento y otras en camino. Los principales desarrolladores han recaudado alrededor de 180 millones de USD de capital privado y más de 170 millones de USD de financiación pública para la investigación y el desarrollo de la tecnología de captura directa de aire. Actualmente, la empresa suiza Climeworks está expandiendo su planta de captura directa de aire con almacenamiento de carbono (Direct Air Capture with Carbon Storage, DACCS) en Islandia, que capturará miles de toneladas de CO₂ al año como parte del proyecto CarbFix2^[14].

En Texas, Carbon Engineering se ha asociado con Occidental Petroleum para construir una planta de captura, almacenamiento y uso del carbono que capturará alrededor de un millón de toneladas de CO₂ al año y lo utilizará para la recuperación mejorada de petróleo^[15].

Cuanto más grande, mejor

Para que la captura de carbono tenga sentido comercial y aumente rápidamente, se necesita una amplia infraestructura compartida. Alrededor de 12 de estos “centros de CCUS” se encuentran actualmente en desarrollo en Australia, Europa y Estados Unidos, muchos de los cuales están vinculados a la producción de hidrógeno con bajas emisiones de carbono.

Los centros de CCUS reducen el riesgo comercial y financiero al compartir los costes de la captura, el transporte y el almacenamiento en toda la cadena de CCUS. Son deliberadamente sobredimensionados, lo que los hace inicialmente caros pero más baratos a largo plazo. Estos centros hacen que sea más factible capturar CO₂ en ubicaciones más pequeñas que, de lo contrario, no tendrían transporte y almacenamiento exclusivos. Además, protegen los trabajos, la infraestructura existente y las cadenas de suministro.

Hay tres grandes proyectos que demuestran el valor potencial de la captura de carbono a escala:

El proyecto Northern Lights de Noruega es una agrupación empresarial entre Shell, Total y Equinor. El proyecto capturará el CO₂ industrial de múltiples ubicaciones y lo enviará a una terminal terrestre en la costa noruega, donde se transportará por gasoducto hasta el almacenamiento en alta mar bajo el Mar del Norte.^[16] Northern Lights forma parte de la iniciativa “Longship”, a la que el gobierno noruego ha destinado 16 800 millones de coronas (1800 millones de USD)^[17].

El proyecto Zero Carbon Humber del Reino Unido utiliza un acuífero salino llamado “Endurance”, situado a 1,6 kilómetros por debajo del lecho marino del Mar del Norte, que es capaz de almacenar grandes cantidades de CO₂^[18]. La propuesta, financiada por los sectores público y privado y en la que participan National Grid, Drax y Equinor, está valorada en unos 75 millones de libras y acelerará la descarbonización en la región industrial con mayor consumo de carbono del Reino Unido, el estuario Humber. Según National Grid, la generación de electricidad en el Reino Unido podría llegar a ser negativa en cuanto a emisiones de carbono en 2033 si se combina la captura de carbono con más energía renovable.

“La región de Humber ofrece un potencial inigualable para proteger y crear empleos y descarbonizar el mayor núcleo industrial del Reino Unido. Una de las claves para explotar ese potencial será proporcionar la infraestructura de transporte y almacenamiento que incentivará a los emisores industriales a adoptar la tecnología de captura de carbono”, afirma Jon Butterworth, director general de National Grid Ventures.

La Alberta Carbon Trunk Line (ACTL) de Canadá es el oleoducto de mayor capacidad del mundo para el CO₂. La ACTL puede transportar hasta 14,6 millones de toneladas de CO₂ al año, “representa aproximadamente el 20 % de todas las emisiones actuales de arenas petrolíferas o equivale al impacto de capturar el CO₂ de más de 3 millones de coches en Alberta”. Casi el 90 % de la capacidad del oleoducto de 240 kilómetros de longitud está diseñada para futuras fuentes de CO₂ ^[19].

La captura de carbono es fundamental, pero solo si actuamos ahora

La captura de carbono por sí sola no resolverá el calentamiento global. Esto requerirá un esfuerzo global coordinado para reducir drásticamente las emisiones de gases de efecto invernadero mediante medidas como la expansión de las energías renovables, la descarbonización de la industria y la energía, la introducción de nuevos sistemas de movilidad, el replanteamiento de la seguridad alimentaria, el fortalecimiento de los sistemas de agua y el rediseño de nuestras ciudades. Sin embargo, es difícil imaginar el cumplimiento de los objetivos de cero emisiones de carbono sin las amplias aplicaciones y el potencial del reacondicionamiento de la CCUS, especialmente en lo relativo a las emisiones difíciles de reducir.

La tecnología ya existe en gran medida, pero requiere colaboración, coordinación y asociaciones en los más altos niveles de la industria, el comercio, el gobierno y la comunidad para impulsar la transformación a largo plazo.

Abdul Latif Jameel se dedica a superar los desafíos que nos aguardan, sobre todo mediante nuestros proyectos pioneros en energía solar y eólica a través de nuestro negocio insignia de energía renovable, Fotowatio Renewable Ventures (FRV), y nuestra labor de rápido crecimiento para abordar la disponibilidad del agua, a través de Almar Water Solutions. También estamos trabajando con otras empresas privadas líderes a nivel mundial en el Sindicato de Oportunidades Limpias, Renovables y Ambientales para ayudar a catalizar tanto la inversión empresarial como gubernamental en soluciones para combatir el cambio climático.

Es posible que la captura de carbono no sea la respuesta a largo plazo. Sin embargo, podría ser parte de la solución a corto plazo para descarbonizar la industria y mantener a la vista los objetivos para limitar el calentamiento global del Acuerdo de París. Siempre que los incentivos gubernamentales y la inversión privada permitan que la captura de carbono alcance su escala en la próxima década, la tecnología podría resultar vital para la transición hacia la energía limpia.

[1] https://climate.nasa.gov/news/2915/the-atmosphere-getting-a-handle-on-carbon-dioxide/

[2] https://www.iea.org/reports/energy-technology-perspectives-2020

[3] https://www.epa.gov/ghgemissions/sources-greenhouse-gas-emissions

[4] How industry can move toward a low-carbon future, McKinsey, julio de 2018

[5] https://www.iea.org/reports/ccus-in-clean-energy-transitions/a-new-era-for-ccus#growing-ccus-momentum

[6] https://www.scientificamerican.com/article/direct-air-capture-of-CO₂-is-suddenly-a-carbon-offset-option/

[7] The Role of CO2 Storage – Analysis – IEA

[8] https://www.iea.org/reports/ccus-in-clean-energy-transitions/a-new-era-for-ccus

[9] https://news.un.org/en/story/2020/12/1078612

[10] https://www.globalccsinstitute.com/wp-content/uploads/2020/04/45Q_Brief_in_template_LLB.pdf

[11] https://ec.europa.eu/clima/policies/innovation-fund_en

[12] https://www.iea.org/commentaries/is-carbon-capture-too-expensive

[13] https://www.iea.org/fuels-and-technologies/carbon-capture-utilisation-and-storage

[14] https://www.carbfix.com/

[15] https://www.american.edu/sis/centers/carbon-removal/fact-sheet-direct-air-capture.cfm

[16] https://www.equinor.com/en/what-we-do/northern-lights.html

[17] https://www.nsenergybusiness.com/news/norwegian-longship-project/

[18] https://www.zerocarbonhumber.co.uk/

[19] https://actl.ca/