NREL examina el potencial para el uso de tecnologías de captura directa de carbono del aire

Una investigación global encabezada por el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) ha evaluado dos tecnologías prometedoras para eliminar el dióxido de carbono de la atmósfera.

Si bien aún se encuentra en las primeras etapas de desarrollo, la captura y secuestro directos de carbono del aire (DAC), junto con otras estrategias de eliminación de dióxido de carbono, se consideran fundamentales para lograr una economía con cero emisiones netas de gases de efecto invernadero para 2050 y limitar el calentamiento global a menos de 1,5. grados centígrados para el año 2100.

A pesar de este importante papel, las tecnologías DAC aún no se han evaluado en un contexto de sistema dinámico con visión de futuro. Es por eso que los científicos de NREL, los Países Bajos, Alemania y Suiza, así como de Pensilvania y California, proporcionaron una evaluación dinámica del ciclo de vida de dos tecnologías DAC prometedoras para separar el dióxido de carbono del aire y secuestrarlo en sitios de almacenamiento geológico.

El artículo, que aparece en la revista Nature Communications, proporciona una primera evaluación de las ventajas y desventajas ambientales de las tecnologías en un horizonte de planificación a largo plazo.

"No alcanzaremos nuestros objetivos de neutralidad de carbono para mediados de siglo o nuestros objetivos climáticos para fines de siglo si no presionamos fuertemente para eliminar más dióxido de carbono de la atmósfera", dijo Patrick Lamers, investigador principal del Centro de Análisis de Energía Estratégica de NREL y autor del nuevo artículo, "Compensaciones ambientales de las tecnologías de captura directa de aire en la mitigación del cambio climático hacia 2100".

Las tecnologías DAC se evaluaron a través de un nuevo modelo informático que las sitúa en el contexto de los escenarios de mitigación del cambio climático desarrollados por Integrated Assessment Models.

Estos se utilizan de manera destacada en las proyecciones informadas por el Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático de las Naciones Unidas. En este caso, los escenarios fueron creados por investigadores de la Universidad de Utrecht en los Países Bajos, donde Lamers obtuvo su doctorado, y son consistentes con los objetivos climáticos del Acuerdo de París.

Los investigadores evaluaron el desempeño ambiental de DAC en el contexto de tres escenarios. La más estricta requería esfuerzos de mitigación del cambio climático que estén en línea con los objetivos actuales de la administración Biden para descarbonizar el sector eléctrico nacional para 2035, alcanzar una economía descarbonizada para 2050 y, por lo tanto, mantenerse en línea con el Acuerdo de París hacia 2100. Según estos escenarios, DAC comenzaría a implementarse en los Estados Unidos alrededor de 2050.

Tecnologías

Las dos tecnologías DAC estudiadas son:

A base de disolvente, en el que una solución química reacciona con el dióxido de carbono y forma carbonato de potasio, que luego reacciona con hidróxido de calcio para generar carbonato de calcio. El carbonato de calcio se recolecta, se seca y se expone a temperaturas de aproximadamente 900 grados centígrados para liberar el dióxido de carbono, que luego se recolecta para su posterior almacenamiento.

A base de absorbente, en el que el dióxido de carbono se une a una parte de sílice de un contactor de aire, que luego se calienta con vapor a unos 100 grados centígrados para liberar el dióxido de carbono, que luego se enfría y se elimina la humedad adicional.

En ambos sistemas, el dióxido de carbono se comprimirá aún más y se transportará a través de una tubería a un sitio de almacenamiento, donde se comprimirá y se inyectará en un depósito geológico a través de pozos de aproximadamente 2,9 kilómetros de profundidad. Las plantas piloto ya están probando ambos procesos, con instalaciones operando en Canadá (con el método disolvente) e Islandia (usando el método absorbente).

El análisis no recomienda una tecnología en particular y está destinado a guiar las discusiones de políticas y ayudar a establecer prioridades para la investigación y el desarrollo de tecnologías emergentes que respalden la descarbonización y los objetivos de mitigación del cambio climático a largo plazo. En lugar de elegir ganadores o perdedores, el marco puede ayudar a identificar qué tecnología y factores del sistema tienden a impulsar los resultados.

El despliegue a gran escala cambia la carga del sistema energético

Dada la intensidad energética de DAC, sus compensaciones ambientales están directamente influenciadas por las entradas de energía de las plantas DAC. Sin embargo, el despliegue a gran escala de DAC cambia la carga del sistema energético y crea un efecto de retroalimentación en el que la descarbonización de toda la economía ahora equilibra una tecnología de compensación (DAC) y los esfuerzos de mitigación sectoriales. Para evaluar esta compensación del sistema, los investigadores investigaron los impactos ambientales de las tecnologías junto con los efectos de un sector eléctrico cambiante.

Los científicos señalaron que el despliegue de DAC puede ayudar a lograr objetivos climáticos a largo plazo, pero advirtieron que los objetivos de descarbonización no deben relajarse. Determinaron que se requiere una descarbonización rápida para aumentar la eficiencia de DAC en la eliminación de dióxido de carbono y mitigar los efectos del cambio climático. De hecho, los científicos subrayaron que la descarbonización simultánea del sector eléctrico y las mejoras en la tecnología DAC “son indispensables para evitar el cambio de problemas ambientales”. Un sistema de energía limpia apoya la reducción de la toxicidad humana de las tecnologías o los impactos de eutrofización.

Lamers dijo que este marco de evaluación del ciclo de vida proporciona una mayor comprensión de las implicaciones de ciertas opciones. “Te permite evaluar, prospectivamente, las consecuencias de acciones e inacciones específicas en un sistema complejo e interrelacionado”, dijo Lamers. “Es probable que el despliegue a gran escala de nuevas tecnologías genere efectos de retroalimentación dentro del sistema, y ​​debemos evaluarlos de manera preventiva para evitar posibles consecuencias no deseadas en el futuro. Nuestro análisis muestra los beneficios netos de eliminación de dióxido de carbono de diferentes tecnologías de captura directa de aire y destaca las mejoras en el desempeño ambiental para métricas como la toxicidad humana en un sistema de energía cambiante”.

Lamers dijo que observó que algunas métricas como el agotamiento de metales y la ecotoxicidad aumentan con el tiempo. “Sin embargo, esto no es culpa de la tecnología”, dijo. “Esta es la culpa de postular la descarbonización de nuestro sistema energético como una solución única. Por lo tanto, si observa de cerca, nuestro trabajo realmente enfatiza la importancia de la economía circular de los materiales energéticos y cómo es un precursor de un sistema energético futuro verdaderamente sostenible que depende en gran medida de fuentes de energía limpias y renovables”.