Captura y almacenamiento de carbono

Esquema de la captura terrestre y geológica de emisiones de dióxido de carbono de una planta eléctrica a carbón.

La captura de CO₂ es la propuesta de una técnica para retirar dióxido de carbono de la atmósfera o, más comúnmente, evitar que llegue a ella.

El proceso químico de captura de CO₂ es energéticamente costoso y, probablemente, se produce CO₂ durante el mismo. Este proceso sólo retarda la liberación del CO₂, que no se puede almacenar indefinidamente. Sin embargo, este CO₂ podría ser usado de formas múltiples.

Aunque el CO₂ se ha inyectado en formaciones geológicas para diversos fines, el almacenamiento a largo plazo de emisiones de CO₂ es un concepto relativamente nuevo. El primer ejemplo comercial es Weyburn en 2000; con una planta piloto de producción de energía con CCS integrada, operando desde septiembre de 2008 en la central térmica de Schwarze Pumpe de Vattenfall, en el este de Alemania, con el objetivo de responder a preguntas sobre la viabilidad tecnológica y la eficiencia económica.

La CCS aplicada a una planta de energía moderna convencional podría reducir las emisiones de CO₂ a la atmósfera en aproximadamente 80-90% comparado a una planta sin CCS.​ El IPCC estima que la economía potencial de CCS podría ser entre 10% a 55% del total de mitigación del carbono hasta 2100 (Sección 8.3.3 del reporte IPCC.​)

La captura y compresión de CO₂ requiere mucha energía y aumentaría las necesidades de combustible de una central de carbón con CCS en un 25% -40%​ Estos y otros costes del sistema se estima que aumentarán el coste de la energía de las nuevas centrales eléctricas con CCS en un 21 a 91%.​​

El almacenamiento de CO₂ se prevé que sería en formaciones geológicas profundas, en las masas de aguas profundas, o en forma de minerales carbonatos. En el caso del almacenamiento oceánico profundo, existe el riesgo de aumentar enormemente el problema de la acidificación de los océanos, un problema que se deriva también del exceso de dióxido de carbono presente ya en la atmósfera y los océanos. Las formaciones geológicas son consideradas actualmente los sitios más plausibles de secuestro de carbono. En su 2007 Atlas de Secuestro de Carbono, el Lab Nacional de Tecnología de la Energía (NETL) reportó que Norteamérica tiene suficiente capacidad de almacenaje para 900 años de producción de dióxido de carbono.​ Un problema general es que las predicciones a largo plazo acerca del almacenaje seguro submarino o subterráneo son muy difíciles e inseguras, y persiste el riesgo de que el CO₂ pudiera fugarse desde el almacenaje a la atmósfera.

Cuando se aplica en las plantas que utilizan biomasa, el proceso es conocido como bioenergía con captura y almacenaje de carbono. Esto tiene potencial para ser utilizado como una técnica negativa de emisiones de carbono, y es considerado por algunos como geoingeniería.

Captura de CO₂

Almacenaje mineral

La tabla siguiente lista los principales óxidos metálicos de la corteza terrestre. Teóricamente el 22% de esa masa mineral puede forma carbonatos.

Óxido terrestre	% de Corteza	Carbonato	Cambio de entalpía (kJ/mol)
SiO2	59.71
Al2O3	15.41
CaO	4.90	CaCO3	-179
MgO	4.36	MgCO3	-117
Na2O	3.55	Na2CO3
FeO	3.52	FeCO3
K2O	2.80	K2CO3
Fe2O3	2.63	FeCO3
	21.76	Todos los carbonatos

Fugas

Vaca asfixiada por una fuga natural de CO2 en 1986 del lago Nyos. Dicha fuga mató a 1.700 hab. y mucha hacienda.

Limitaciones de las centrales de energía CCS

Estimación de costos de la energía con y sin CCS (2002 US$ por kWh)​

	Ciclo combinado de gas natural gas	Carbón pulverizado	Ciclo combinado integrado con gasificación
Sin captura (planta ref.)	0.03 - 0.05	0.04 - 0.05	0.04 - 0.06
Con captura y almacenaje geológico	0.04 - 0.08	0.06 - 0.10	0.06 - 0.09
(Costo de captura y almacenaje geológico)	0.01 - 0.03	0.02 - 0.05	0.02 - 0.03
Con captura y recuperación mejorada de petróleo	0.04 - 0.07	0.05 - 0.08	0.04 - 0.08
Costos referidos a los de la energía de plantas nuevas y grandes. Costos del ciclo combinado a gas natural se basan em precios del gas natural de US$2,80–4,40 por GJ (LHV). Costos de energía para PC e IGCC se basan en costos de carbón bituminoso de US$1–1,50 por GJ LHV. Tenga en cuenta que los costos dependen en gran medida de los precios del fuel (cambiando continuamente), y adicionados otros factores como costos del capital. También tenga en cuenta que para EOR, los ahorros son mayores para precios altos del combustible. Los precios corrientes del gas y del petroleo son sustancialmente mayores que las cifras usadas aquí. Todas las cifras en la tabla son de la Tabla 8.3a en [IPCC, 2005].​

Efectos ambientales

Los méritos teóricos de los sistemas CCS es la reducción de emisiones de CO₂ en más del 90%, dependiendo del tipo de planta. Generalmente, los efectos ambientales del uso del CCS surgen durante la producción de energía, con captura, transporte y almacenaje de CO₂. Los tópicos relacionados al almacenaje se discuten en esas secciones. El IPCC ha dado estimaciones de emisiones de aire de varios diseños de plantas CCS (ver tabla abajo). Mientras el CO₂ drásticamente se reduce (aunque nunca es completamente capturado), las emisiones de contaminantes del aire se incrementan significativamente, generalmente debido a pocas multas por su no captura. Por lo tanto, el uso de esta tecnología implica una reducción en la calidad del aire.

Emisiones al aire de plantas CCS (kg/(MW·h))

	Ciclo combinado de gas natural	Carbón pulverizado	Ciclo combinado integrado de gasificación
CO2	43 (-89%)	107 (−87%)	97 (−88%)
NOX	0.11 (+22%)	0.77 (+31%)	0.1 (+11%)
SOX	-	0.001 (−99.7%)	0.33 (+17.9%)
Amonio	0.002 (before: 0)	0.23 (+2200%)	-
Basado en Tabla 3.5 en [IPCC, 2005]. Entre paréntesis el incremento o decrecimiento comparado a similar planta sin CCS.

Véase también

• Sumidero de carbono
• Mitigación del cambio climático
• Secuestro geológico de CO₂
• Erupción límnica posible riesgos a resultas de enormes salidas de CO₂
• Economía de bajo carbono
• Captura de postcombustión
• Proceso de Solvay proceso industrial usado para producir soda cáustica (carbonato sódico)
• Terra preta

Referencias

• Environmental Challenges and Greenhouse Gas Control for Fossil Fuel Utilization in the 21st Century. Editado por M. Mercedes Maroto-Valer et al., Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York, 2002: "Sequestration of Carbon Dioxide by Ocean Fertilization", p. 122 por M. Markels, Jr. & R.T. Barber.
• Nobel Intent: Carbon Dioxide Lakes in the Deep Ocean, 19 de septiembre 2006 @ 11:08 - puesto por John Timmer http://arstechnica.com/journals/science.ars/2006/9/19/5341
• Solomon, Semere. julio 2006). Carbon Dioxide Storage: Geological Security and Environmental Issues Case Study on the Sleipner Gas Field in Norway. The Bellona Foundation. Visto 7 de noviembre 2006, de http://bellona.no/filearchive/fil_Paper_Solomon_-_CO2_Storage.pdf
• ICO2N - The Vision [2]
• Stephens, J. 2006. Growing interest in carbon capture and storage (CCS) for climate change mitigation. Sustainability: Science, Practice, & Policy 2(2):4–13http://ejournal.nbii.org/archives/vol2iss2/0604-016.stephens.html Publicado online 29 de noviembre 2006
• The Economist (2009) The illusion of clean coal - Climate change, 5 de marzo 2009, de The Economist ed. impresa, section
• The Economist (2009) Trouble in store - Carbon capture and storage, 5 de marzo 2009, de The Economist ed. impresa

Enlaces externos

• Informe de Ecologistas en Acción en castellano
• Informe de Greenpeace en castellano
• www.capturayalmacenamientoco2-com Website dedicado a las tecnologías de Captura y Almacenamiento de CO2
• Proyecto AVANZA CO2 Proyecto de I+D basado en la aplicación de TIC a la tecnología de Captura y Almacenamiento de CO2
• CO₂ Capture Project Global partnership of seven major energy companies working on next-generation CCS technology
• In Salah Gas CO₂ Storage Project Joint venture which has overseen capture and storage of one million tonnes per year of CO₂ from its natural gas refinery
• Zero Emissions Platform European Technology Platform for Zero Emission Fossil Fuel Power Plants
• UCL Carbon Capture Legal Programme Free online source of CCS Legal and Policy information.
• Intergovernmental Panel on Climate Change IPCC Special Report on Carbon Dioxide Capture and Storage (CCS).

• Scientific Facts on CO₂ Capture and Storage, a peer-reviewed summary of the IPCC Special Report on CCS.

• Carbon Sequestration News Recent news articles on CO₂ capture and storage.
• CO2NET - Carbon Dioxide Knowledge Sharing Network Extensive news and reports on CO₂ capture and storage events, projects and activities.
• Allianz Knowledge Site Short movie about Schwarze Pumpe, the world's first ccs pilot coal power plant.
• Stanford University Collection of recent news articles on CO₂ capture and storage.
• Paving the Legal Path for Carbon Sequestration from Coal 2009 journal article on CCS legal questions.
• DOE Fossil Energy Department of Energy programs in carbon dioxide capture and storage.
• 2007 NETL Carbon Sequestration Atlas
• Online discussion on pipeline materials for supercritical saturated CO₂
• Carbon Sequestration News, Events, Research and People Carbon Capture and Storage Information Hub
• The Global Carbon Capture and Storage Institute The Global Carbon Capture and Storage Institute (Global CCS Institute)
• "Burying Climate Change: Efforts Begin to Sequester Carbon Dioxide from Power Plants", West Virginia hosts the world's first power plant to inject some of its CO2 emissions underground for permanent storage, Scientific American, 22 de septiembre 2009.
• [http://www.beg.utexas.edu/environqlty/co201.htm Gulf Coast Carbon Center, estudios dee la University of Texas at Austin, investigando almacenaje geológico de CO2 antropogénico en la región del Golfo
• U.S. Environmental Protection Agency Overview of Geologic Sequestration of CO₂.
• U.S. Environmental Protection Agency - Regulating Geologic Sequestration of CO₂ U.S. EPA page outlining EPA's role in regulating geologic sequestration of CO₂.
• [3] US Congressional Research Service report: "Regulation of Carbon Dioxide (CO₂) Sequestration Pipelines: Jurisdictional Issues (actualizado 15 de abril 2008) por Adam Vann & Paul W. Parfomak.
• [4] US Congressional Research Service report: "Carbon Dioxide (CO₂) Pipelines for Carbon Sequestration: Emerging Policy Issues" by Paul W. Parfomak and Peter Folger.
• CO₂ Capture and Storage International Energy Agency Greenhouse Gas Research Programme (incluye resúmenes Proyecto CSS)
• CO₂ Capture and Geologic Storage National Energy and Technology Laboratory summary of worldwide projects
• [http://www.ambafrance-dk.org/article.php3?id_article=966 Planta piloto de captura det CO₂ más grande del mundo se inaugura en Dinamarca. Unión Europea, 14 de marzo 2006, visto 13 de julio 2007
• Scottish Centre for Carbon Storage, estudios de Captura de Carbono y Almacenaje llevado a cabo en Edimburgo, Escocia
• Can geosequestration save the coal industry?
• CO2SINUS CO₂ Storage in in situ Converted Coal Seams - Research Project at the RWTH Aachen University.