¿Qué es y cómo funciona la tecnología CCUS para capturar, almacenar y usar el CO2?

35.800 millones de toneladas de dióxido de carbono (CO2 ) se emitieron a la atmósfera por todas las actividades humanas en 2023. La cifra, publicada por Carbon Monitor con datos medidos a diario,  supone un récord histórico. También es un paso más en una carrera contaminante que, por ahora, no se ha conseguido frenar. Sin embargo, eso no significa que no lo estemos intentando. De hecho, el aumento de las emisiones se está ralentizando. La Agencia Internacional de la Energía calcula que el máximo de consumo de petróleo, carbón y gas (que está detrás de buena parte de las emisiones de gases de efecto invernadero) se alcanzará a finales de esta década.

En ese futuro descarbonizado jugará un papel importante un conjunto de tecnologías en pleno desarrollo: la captura, el uso y el almacenamiento del dióxido de carbono (CCUS, por sus siglas en inglés). Hoy apenas existen medio centenar de instalaciones de captura de CO2 operativas con capacidad para evitar que lleguen a la atmósfera o extraer de ella unos 50 millones de toneladas de CO2 al año, según la Agencia Internacional de la Energía. La cifra palidece al lado de los 35.800 millones de toneladas emitidos el año pasado. Aún así, el camino está claro: para evitar los peores efectos del cambio climático se necesita empezar a capturar 7.000 millones de toneladas de dióxido de carbono a partir de mediados de siglo, para seguir aumentando hasta el año 2100.

Retirar el CO2 y transformarlo

“La tecnología CCUS permite capturar el CO2 emitido por fuentes industriales o directamente del aire, para luego transportarlo e inyectarlo en un lugar adecuado donde pueda almacenarse de forma permanente. Es decir, permite retirar el CO2 del ciclo del carbono y, mediante procesos que toman miles de años, transformarlo en un mineral estable en el subsuelo”, explica Juan Alcalde, científico titular de Geociencias Barcelona (GEO3BCN) del CSIC, y experto en almacenamiento geológico.

La tecnología CCUS agrupa, en realidad, un amplio abanico de soluciones tecnológicas y enfoques diferenciados para cada una de las fases del proceso: captura, transporte, usos y almacenamiento.

Tecnologías de captura de carbono

Las soluciones de captura de dióxido de carbono se pueden dividir, por un lado, entre tecnológicas y naturales y, por otro, en soluciones para capturar el CO2 en la fuente de producción y soluciones para capturar el CO2 directamente del aire. Las soluciones tecnológicas de captura en la fuente de producción se basan en el uso de filtros físicos o procesos químicos para reducir la concentración de CO2 en el gas que resulta de procesos contaminantes (desde la producción de acero hasta la quema de combustible en una central eléctrica). Estas son las soluciones más maduras en este momento y se dividen, tal como explican desde la Plataforma Tecnológica Española del CO2 (PTECO2), en:

• Postcombustión. El CO2 se separa de los gases generados tras la combustión convencional de los combustibles fósiles. La solución más habitual es la absorción química, que consiste en hacer pasar los gases por una columna que contiene un material líquido que capta el CO2.
• Precombustión. Esta tecnología se emplea generalmente en combinación con procesos de gasificación de carbón para producir un gas de síntesis del que después se separa el CO2.
• Oxicombustión. En este caso, la combustión del combustible fósil se realiza solo con oxígeno y no con aire (compuesto también por nitrógeno o dióxido de carbono, entre otros gases). Esto hace que los gases que genera la combustión estén constituidos casi exclusivamente por CO2 (y agua), que se separa de forma relativamente sencilla.

Además, a un nivel más bajo de desarrollo, existen soluciones naturales que, por ejemplo, permiten capturar el dióxido de carbono con algas en el punto de producción. Por otro lado, la captura directa de CO2 del aire por procesos tecnológicos se puede realizar en cualquier lugar, aunque generalmente es más efectiva cuanto más cerca esté de la fuente de emisión de dióxido de carbono y más elevada sea su concentración en el aire (una vez se dispersa en la atmósfera, su concentración es baja). En los métodos de captura directa del aire también se podrían incluir procesos naturales como la fotosíntesis, que atrapan el CO2 y lo almacenan en la materia vegetal.

“La captura directa del aire está menos desarrollada, pero todo apunta a que tendrá mucho peso en el futuro, ya que permite eliminar CO2 que has emitido en el pasado. Es por tanto una tecnología de emisiones negativas”, explica Alcalde. “Mientras, la captura en la fuente de producción, que cuenta con tecnologías más maduras, aspira a que la industria contaminante alcance la descarbonización total. Lo que hay que tener en cuenta es que las tecnologías de emisiones negativas están ahí y nos ayudarán mucho en el futuro, pero lo más urgente ahora es descarbonizar, reducir las emisiones”.

Transporte del dióxido de carbono

Una vez capturado y preparado para su transporte, el CO2 debe ser trasladado al lugar donde se almacenará a largo plazo. Lo más habitual es comprimir el dióxido de carbono extraído hasta que alcance unas condiciones similares a las del estado líquido y desplazarlo mediante alguna de estas opciones, según recogen en PTECO2.

• Tuberías, también llamadas ceoductos, similares a los gasoductos utilizados por la industria del gas natural.
• Buques, en caso de que la fuente de CO2 esté muy alejada del área de almacenamiento o el depósito esté en el mar.
• Cisternas montadas en camiones o trenes.

Usos del dióxido de carbono capturado

Entre la captura y el almacenamiento del CO2 (y a veces también antes de su transporte) el dióxido de carbono capturado puede reutilizarse en diferentes procesos, como la manufactura de productos químicos, sistemas de refrigeración, sistemas de soldadura, extinción de incendios, producción de fertilizantes para las industrias alimentaria y papelera y otras aplicaciones a pequeña escala. A mayor escala, el CO2 se emplea en las explotaciones petrolíferas para aumentar la cantidad de crudo extraído mediante la técnica de recuperación mejorada de petróleo (EOR, por sus siglas en inglés).

“Simplificando mucho el proceso, el EOR consiste en inyectar dióxido de carbono por un lado en un pozo petrolífero y sacar crudo o gas natural por otro. Optimizas la extracción de la materia prima y almacenas CO2 capturado en otro punto. Esto permite reducir el coste de las operaciones de almacenamiento e incentivar la inversión, pero al mismo tiempo contribuye a extraer más hidrocarburos”, explica Juan Alcalde. “Hay mucho debate sobre si el balance final es positivo o negativo. Podríamos decir que no es positivo para la descarbonización, pero sí ha supuesto una forma muy efectiva de probar las tecnologías de almacenamiento”.

Tecnologías de almacenamiento de carbono

Además del almacenamiento natural en materia orgánica, que se produce como parte del ciclo natural del carbono y que puede potenciarse mediante actividades como la reforestación, existen tres grandes enfoques para almacenar a largo plazo el dióxido de carbono capturado. De acuerdo con PTECO2, los sitios geológicos más relevantes por abundancia y capacidad para almacenar CO2 son:

• Acuíferos salinos profundos. Son zonas de rocas sedimentarias porosas y permeables que contienen agua salada, estructuralmente aisladas y no aprovechables como recurso hídrico.
• Yacimientos de petróleo y gas agotados o en vías de agotamiento, conocidos por su historial de exploración y explotación y con acceso mediante instalaciones existentes.
• Capas de carbón profundas. Se trata de aprovechar el elevado volumen de poros en las capas de carbón que no se puede minar, compatibilizando el almacenamiento de CO2 con el aprovechamiento del metano contenido en las capas. Esta es, por ahora, una opción muy poco investigada y desarrollada.

“Una vez que se inyecta el CO2 en el subsuelo entran en juego una serie de mecanismos naturales de atrapamiento, que progresivamente hacen que el gas lo tenga más difícil para retornar a la superficie. Para empezar, los almacenes deben estar cubiertos por una capa no permeable que actúa como sello e impide que regrese a la atmósfera. Después, con el tiempo, el gas se queda atrapado en los microporos de las rocas y se va disolviendo en el agua salada del entorno, migrando hacia la parte baja del almacén. Por último, el CO2 acaba precipitando en forma de nuevos minerales carbonatados, una forma estable en la que ya no hay riesgo de que el dióxido de carbono vuelva a la atmósfera”, concluye Juan Alcalde. “Almacenar el carbono de forma estable a largo plazo es posible y seguro”.