Captura de carbono: la tecnología que funciona y rara vez opera
La captura de carbono atrae dos errores opuestos: que es tecnología especulativa y que es una licencia para seguir quemando. Ninguno sobrevive al contacto con las cifras. La química tiene un siglo y es fiable. Lo que cuesta, en energía y en dinero, es lo que ha mantenido el despliegue muy por debajo de los planes.
Cómo funciona realmente la captura
La captura postcombustión es el enfoque más común y el más fácil de instalar en plantas existentes. Los gases de combustión ascienden por una torre a contracorriente de una disolución de aminas, normalmente monoetanolamina, que fija químicamente el dióxido de carbono. El disolvente cargado se bombea después a una segunda torre y se calienta a unos 120 grados, lo que invierte la reacción y libera una corriente concentrada de dióxido de carbono lista para comprimir y transportar. El disolvente regenerado vuelve a la primera torre.
Nada de esa descripción es nuevo. El lavado con aminas se patentó en 1930 y se ha usado desde entonces para eliminar dióxido de carbono del gas natural y del aire en submarinos y naves espaciales. La novedad de aplicarlo a una central es de escala, no de principio.
Dos alternativas cambian el problema en lugar de resolverlo aguas abajo. La captura precombustión convierte el combustible en hidrógeno y dióxido de carbono antes de quemarlo, de modo que la separación ocurre a alta presión y concentración, donde resulta más fácil, a cambio de una planta más compleja. La combustión oxifuel quema el combustible en oxígeno casi puro en lugar de aire, produciendo unos gases compuestos sobre todo de dióxido de carbono y agua: la separación se vuelve trivial, pero producir el oxígeno consume mucha energía.
Una vez capturado, el gas se comprime hasta fluido supercrítico y se transporta por tubería al almacenamiento, normalmente un acuífero salino profundo o un yacimiento agotado de petróleo o gas a más de 800 metros, donde la presión lo mantiene denso y la roca suprayacente lo retiene. El proyecto noruego de Sleipner inyecta cerca de un millón de toneladas al año desde 1996, la demostración más longeva de que el almacenamiento funciona.
La penalización energética
La razón de que la captura sea difícil no es que falle, sino que cuesta energía. Regenerar el disolvente de aminas requiere calor, y ese calor es vapor que de otro modo habría producido electricidad. Una central de carbón con captura pierde entre el 20 y el 30 por ciento de su producción neta; una de gas, entre el 15 y el 20.
De ahí se sigue algo que suele pasarse por alto. Una planta que captura el 90 por ciento de su dióxido de carbono pero produce un 25 por ciento menos de electricidad debe quemar cerca de un tercio más de combustible para entregar la misma cantidad a la red, lo que significa un tercio más de minería, transporte y emisiones aguas arriba, y un tercio más de todo lo demás que sale por la chimenea.
Esa penalización explica que la captura resulte más atractiva en procesos que no están produciendo electricidad. En la fabricación de cemento, cerca del 60 por ciento del dióxido de carbono procede de la descomposición de la caliza y no del combustible quemado, y ningún cambio de combustible lo toca. Lo mismo ocurre en partes de la producción de acero y de productos químicos. Para esos casos la captura no es una alternativa a la electrificación; es la única vía visible hoy.
La investigación sobre la penalización es activa y ha dado resultados. Disolventes más nuevos, sorbentes sólidos y sistemas de membrana reducen el calor de regeneración, y las plantas de segunda generación informan de penalizaciones más cercanas al extremo inferior de los rangos citados. Es una mejora de ingeniería y no un salto, porque el trabajo termodinámico de separar un gas diluido tiene un suelo.
Captura directa del aire
Extraer dióxido de carbono de los gases de una central significa trabajar con una corriente que contiene entre el 4 y el 15 por ciento. Extraerlo de la atmósfera abierta significa trabajar con 420 partes por millón, es decir, un 0,042 por ciento. Esa diferencia de dos órdenes de magnitud es toda la dificultad.
El trabajo termodinámico mínimo crece conforme baja la concentración, así que la captura directa del aire necesita mucha más energía por tonelada: hoy de 1.000 a 2.000 kilovatios-hora, frente a 200-500 en una chimenea. Además hay que mover grandes volúmenes de aire a través del contactor, lo que cuesta energía adicional en ventiladores.
La ventaja compensatoria es que puede construirse en cualquier lugar, es decir, junto a energía limpia barata y directamente sobre un emplazamiento de almacenamiento, sin tubería. Es también el único enfoque que aborda emisiones ya producidas o procedentes de fuentes demasiado dispersas para capturarlas individualmente, como la aviación y la agricultura.
La capacidad mundial actual de captura directa del aire está en decenas de miles de toneladas al año. Las emisiones anuales superan los 37.000 millones. La distancia es de seis órdenes de magnitud, y ese es el marco honesto para cualquier discusión sobre esta tecnología: es real, funciona y es muy pequeña.
Por qué opera tan poco
La capacidad mundial de captura en operación ronda los 50 millones de toneladas anuales. Los proyectos anunciados suman varias veces esa cifra, y la distancia entre lo anunciado y lo operativo ha sido un rasgo persistente del campo durante dos décadas. Varios proyectos emblemáticos del sector eléctrico se han cancelado o paralizado tras su construcción.
La razón es estructural y no técnica. La captura cuesta dinero y produce un bien que casi nadie quiere comprar. Sin un precio del carbono superior al coste de capturar, o sin una subvención directa, el operador paga por reducir su producción. Eso no es un negocio, y explica que los proyectos que sí funcionan sean en su mayoría aquellos en los que el dióxido de carbono tiene comprador.
Ese comprador ha sido históricamente la industria petrolera. La recuperación mejorada inyecta dióxido de carbono en yacimientos envejecidos para extraer más crudo, y representa una parte importante de la capacidad en operación. La contabilidad climática de ese arreglo es discutida por razones evidentes, y por eso las estadísticas de captura deben leerse con cuidado.
La valoración realista es más estrecha de lo que suelen admitir tanto partidarios como críticos. La captura es cara, consume energía y se despliega despacio, lo que la convierte en mal sustituto de no emitir: la eficiencia, las renovables y la electrificación son más baratas por tonelada evitada. Es también la única respuesta disponible para la química del cemento y un puñado de procesos industriales, donde esas alternativas no se aplican en absoluto. Ambas cosas son ciertas, y la mayoría de los desacuerdos sobre captura nacen de argumentar una mientras se piensa en la otra.
Preguntas frecuentes
¿Funciona realmente la captura de carbono?
Sí. El lavado con aminas separa dióxido de carbono de corrientes gaseosas a escala industrial desde los años treinta, y se logran de forma rutinaria tasas de captura del 90 por ciento o más. El proyecto noruego de Sleipner almacena cerca de un millón de toneladas al año desde 1996. Los obstáculos son el coste y el consumo de energía, no si la química funciona.
¿Qué es la penalización energética?
La parte de la producción de una planta que consume el proceso de captura, sobre todo como calor para regenerar el disolvente. Va del 20 al 30 por ciento en carbón y del 15 al 20 en gas. Una planta con captura debe quemar cerca de un tercio más de combustible para entregar la misma electricidad, lo que aumenta proporcionalmente todo lo de aguas arriba.
¿Por qué es mucho más difícil capturar del aire?
Por la concentración. Un gas de combustión tiene entre el 4 y el 15 por ciento de dióxido de carbono; la atmósfera, un 0,042 por ciento. El trabajo termodinámico de separación crece con fuerza al bajar la concentración, así que la captura directa necesita de 1.000 a 2.000 kilovatios-hora por tonelada frente a 200-500 en una chimenea, más la energía de mover volúmenes enormes de aire.
¿Adónde va el dióxido de carbono capturado?
Se comprime hasta fluido supercrítico y se inyecta por debajo de unos 800 metros en acuíferos salinos profundos o en yacimientos agotados de petróleo y gas, donde la presión lo mantiene denso y una roca impermeable por encima lo confina. Una parte sustancial del capturado hoy se destina en cambio a recuperación mejorada de petróleo, lo que complica la contabilidad.
¿Es la captura una razón para seguir quemando combustibles fósiles?
Por tonelada evitada sale más barato no emitir de entrada, mediante eficiencia, renovables y electrificación, y la penalización energética de la captura implica quemar más combustible para la misma electricidad. Su argumento más sólido son las emisiones de proceso industrial -cemento, acero, química-, donde el dióxido de carbono procede de la propia química y cambiar de combustible no ayuda.
