¿Qué es la captura y almacenamiento de carbono (CAC)?

El proceso de CAC consiste en recoger el CO₂ resultante de operaciones industriales, centrales eléctricas y otras fuentes y transportarlo a un lugar de almacenamiento, normalmente subterráneo, donde se almacena de forma permanente. La CAC se denomina a veces captura, almacenamiento y uso del carbono (CCUS), en referencia al hecho de que el carbono capturado puede utilizarse a veces como producto para facilitar otros procesos industriales.

La reducción de la cantidad de gases de efecto invernadero en la atmósfera es esencial para frenar el cambio climático. La transición a fuentes de energía renovables es una parte vital para alcanzar este objetivo. Pero los combustibles fósiles seguirán formando parte de la combinación energética mundial durante algún tiempo, debido a su prevalencia y a los retos de cambiar a opciones más sostenibles. La CAC permite un uso más limpio de estos combustibles fósiles al reducir la cantidad de CO₂ que liberan.

Las principales concentraciones de emisiones de CO₂ proceden de grandes fuentes puntuales, como instalaciones industriales a gran escala, procesamiento de gas natural, refinerías y centrales eléctricas, que son candidatas ideales para proyectos de CAC. En 2022, se capturaron y almacenaron 46 millones de toneladas métricas (también llamadas toneladas) de dióxido de carbono en todo el mundo; para 2030, se prevé que estos proyectos capturen y almacenen 254 millones de toneladas métricas de dióxido de carbono al año en todo el mundo.¹ A medida que más países y empresas buscan alcanzar el cero neto en emisiones e invertir en estrategias de energía limpia, crece el interés en los proyectos de CAC y la tecnología de captura de carbono.

La CAC es un proceso de tres pasos que consiste en capturar, transportar y almacenar dióxido de carbono (CO2).

Existen tres tipos principales de captura de CO₂: poscombustión, precombustión y oxicombustión. Cada método tiene sus ventajas y sus retos. La elección depende de factores como el tipo de central eléctrica o instalación industrial, las características específicas del combustible fósil que se utiliza y las consideraciones económicas generales.

• Poscombustión: se trata del tipo más común de captura de CO₂. Captura el CO₂ después de que los combustibles fósiles se queman y se conviertan en electricidad o calor. El gas de combustión resultante se separa en una corriente concentrada de CO₂ mediante un disolvente, después se comprime y se transporta para su almacenamiento. Este método se utiliza a menudo cuando se modernizan centrales eléctricas existentes.
• Precombustión: consiste en eliminar el CO₂ antes de quemar el combustible fósil. El combustible fósil se oxida parcialmente antes de la combustión, produciendo una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono. A continuación, se añade agua para convertir el monóxido de carbono en CO₂, que puede capturarse y almacenarse. Este método es más eficaz que la captura poscombustión, pero requiere un montaje más complejo y costoso.
• Oxicombustión: este método consiste en quemar combustibles fósiles en oxígeno puro en lugar de aire para producir un gas de combustión que es principalmente CO₂ y agua. Una vez condensado el vapor de agua, queda CO₂ casi puro, que puede comprimirse y transportarse. Este tipo de tecnología CAC se encuentra aún en las primeras fases de desarrollo y todavía no se utiliza a gran escala.

Una vez capturado el CO₂, se transporta a un lugar de almacenamiento. Esto se hace normalmente utilizando oleoductos, a través de la misma tecnología que se utiliza para transportar gas natural y petróleo a largas distancias. También pueden utilizarse barcos o camiones para distancias más cortas o si el terreno es difícil.

El almacenamiento de carbono, también conocido como secuestro de carbono, implica los medios a largo plazo y permanentes de almacenar CO₂ para evitar su liberación a la atmósfera. Existen varios tipos de almacenamiento de carbono:

• Almacenamiento geológico: consiste en inyectar CO₂ a gran profundidad en formaciones geológicas. Pueden ser yacimientos de petróleo o de gas agotados, vetas de carbón inaccesibles o acuíferos salinos. Las formaciones geológicas profundas son hasta el momento el método más común para el almacenamiento de carbono.
• Almacenamiento oceánico: este método consiste en inyectar CO₂ directamente en el océano a grandes profundidades. Allí, se disuelve o forma compuestos estables. Sin embargo, este método plantea preocupaciones medioambientales debido a su posible impacto en los ecosistemas marinos, y actualmente no se considera una opción viable.
• Carbonatación mineral: en este proceso, el CO₂ reacciona con ciertos tipos de formaciones rocosas porosas para formar minerales estables. Estas reacciones se producen de forma natural a lo largo de miles de años, pero pueden acelerarse con procesos industriales. Aunque esto proporciona una solución permanente para el almacenamiento de CO₂, actualmente es caro y consume mucha energía.
• Secuestro biológico: consiste en la captura y almacenamiento de CO₂ por medios naturales; por ejemplo, las plantas absorben CO₂ a medida que crecen, almacenando el carbono en sus tejidos y en el suelo. Las estrategias de base biológica incluyen la reforestación y las técnicas de cultivo de carbono que maximizan el almacenamiento y minimizan las emisiones.

El CO₂ capturado y almacenado puede dejarse de forma permanente o utilizarse en otros procesos industriales. La forma más común de utilizar el carbono almacenado es para la recuperación mejorada de petróleo (EOR). Con esta técnica, el CO₂ capturado se inyecta en un yacimiento petrolífero para aumentar la cantidad de crudo que puede extraerse.

Los métodos típicos de extracción pueden dejar atrás una gran cantidad de petróleo; los proyectos de EOR hacen que la extracción sea más eficiente. Y como el CO₂ se queda atrás, esta técnica también ofrece el beneficio de una opción de almacenamiento a largo plazo.

Aunque tiene sus beneficios, la EOR también facilita que se sigan utilizando combustibles fósiles para la generación de energía. Por este motivo, se considera parte de una estrategia más amplia de transición hacia fuentes de energía renovables y de ayuda a la reducción de emisiones, más que una solución completa.

Los métodos de captura de carbono descritos anteriormente se utilizan por lo general para grandes fuentes puntuales, como centrales eléctricas o instalaciones industriales, y capturan las emisiones de carbono recién creadas antes de que se liberen. Pero existen otros enfoques para la captura de carbono que pueden ayudar a abordar las emisiones que ya están en la atmósfera. Esto se conoce como extracción de dióxido de carbono (CDR). Existen dos métodos comunes de CDR:

• La captura y almacenamiento de carbono (BECCS) para bioenergía es una estrategia que utiliza la bioenergía como fuente energética en lugar de los combustibles fósiles. La biomasa absorbe CO₂ de la atmósfera durante su crecimiento; cuando se quema para obtener energía como biocombustibles, las emisiones de CO₂ se capturan y almacenan. Esto convierte a la BECCS en una posible tecnología de "emisiones negativas", ya que podría provocar una eliminación neta de CO₂ de la atmósfera.
• La captura directa del aire y el almacenamiento de carbono (DACCS) se centra en capturar el CO₂ directamente del aire, en lugar de hacerlo de una fuente puntual como una central eléctrica. Las estrategias de captura directa del aire (DAC) también pueden dar lugar a emisiones negativas, ya que trabajan para eliminar el CO₂ ya presente en la atmósfera.

El Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) de las Naciones Unidas y la Agencia Internacional de la Energía (AIE) han informado que la captura y almacenamiento de carbono es una parte clave de sus estrategias para alcanzar los objetivos globales de emisiones cero neto para 2050. Diferentes países y regiones están abordando la CAC a su manera. Estos son algunos ejemplos:

Estados Unidos tiene alrededor de diez instalaciones de CAC a gran escala en funcionamiento, incluido el proyecto Petra Nova en Texas. Este proyecto, el mayor del mundo de captura de carbono tras la combustión, captura más de 1 millón de toneladas métricas de CO₂ al año de una central eléctrica de carbón y lo utiliza para la EOR en un yacimiento petrolífero cercano. El gobierno proporciona incentivos financieros para la CAC a través del crédito fiscal 45Q, que ofrece un crédito fiscal por cada tonelada métrica de CO₂ capturada o almacenada.

Canadá alberga varios proyectos significativos de CAC, como el yacimiento de Weyburn-Midale, operativo desde 2000 y que almacena unos 2 millones de toneladas métricas de CO₂ al año. El gobierno canadiense apoya la CAC a través de la financiación de la investigación y el desarrollo, así como de medidas reglamentarias que fomentan su uso en las explotaciones de arenas petrolíferas.

Noruega es pionera en materia de CAC. El yacimiento de Sleipner, en el Mar del Norte, lleva capturando y almacenando CO₂ desde 1996, lo que lo convierte en uno de los proyectos de CAC de más larga duración. El CO₂ se separa del gas natural extraído del campo y luego se inyecta en formaciones salinas subterráneas. El gobierno del país proporciona financiación para estos proyectos, ya que considera que la CAC es una herramienta clave para alcanzar sus objetivos climáticos.

Como el mayor emisor de CO₂ del mundo, China ve la CAC como una parte esencial de su estrategia para reducir las emisiones. Cuenta con varios proyectos piloto de CAC y está invirtiendo mucho en investigación y desarrollo. Sin embargo, la implementación a gran escala de la CAC en China sigue siendo limitada.

La Unión Europea (UE) apoya la CAC a través de su Sistema de Comercio de Derechos de Emisión, que puede hacer que la CAC sea económicamente atractiva al poner un precio a las emisiones de carbono. Sin embargo, el progreso de la CAC ha sido lento en Europa, con solo unos pocos proyectos operativos.

A pesar de su potencial, la CAC se enfrenta a varios retos. El coste de capturar, transportar y almacenar el CO₂ puede ser elevado y la tecnología de captura de carbono aún se encuentra en distintas fases de desarrollo. Aunque se espera que los costes disminuyan a medida que la tecnología de CAC madure, siguen siendo una barrera importante para la implementación generalizada. La CAC también requiere una cantidad considerable de energía, lo que puede aumentar las emisiones generales de una central eléctrica o instalación industrial si no se gestiona de forma adecuada. Esto se conoce como la "penalización energética" de la CAC.

La expansión de la CAC también está limitada por la geografía, ya que no todas las regiones tienen sitios adecuados para el almacenamiento de CO₂ y la viabilidad de establecer nuevos sitios es limitada. También preocupa la estabilidad a largo plazo de los lugares de almacenamiento permanente y la posibilidad de fugas. Aunque el riesgo se considera bajo, cualquier fuga podría socavar la eficacia de la CAC en la reducción de emisiones y la mitigación del cambio climático. Pero a medida que las tecnologías energéticas evolucionan y los proyectos se vuelven más rentables, se espera que la CAC sea un método importante para gestionar las emisiones de carbono de los principales productores.