Eliminación de dióxido de carbono - Carbon dioxide removal
La eliminación de dióxido de carbono (CDR), también conocida como eliminación de gases de efecto invernadero , generalmente se refiere a métodos impulsados por humanos para eliminar el dióxido de carbono de la atmósfera y secuestrarlo durante largos períodos, de modo que en el proceso se secuestra más dióxido de carbono del que se emite. Estos métodos también se conocen como tecnologías de emisiones negativas, ya que compensan las emisiones de gases de efecto invernadero de prácticas como la quema de combustibles fósiles.
Los métodos CDR incluyen forestación , prácticas agrícolas que secuestran carbono en el suelo, bioenergía con captura y almacenamiento de carbono , fertilización oceánica , meteorización mejorada y captura directa de aire cuando se combinan con almacenamiento. Para evaluar si las emisiones negativas netas se logran mediante un proceso en particular, Se debe realizar un análisis integral del ciclo de vida del proceso.
Alternativamente, algunas fuentes utilizan el término "eliminación de dióxido de carbono" para referirse a cualquier tecnología que elimina el dióxido de carbono, como la captura directa de aire , pero puede implementarse de manera que las emisiones aumenten en lugar de disminuir durante el ciclo de vida del proceso.
El análisis del IPCC de las vías de mitigación del cambio climático que son consistentes con limitar el calentamiento global a 1,5 ° C encontró que todas las vías evaluadas incluyen el uso de CDR para compensar las emisiones. Un informe de consenso de 2019 de NASEM concluyó que utilizando los métodos CDR existentes a escalas que se pueden implementar de manera segura y económica, existe la posibilidad de eliminar y secuestrar hasta 10 gigatoneladas de dióxido de carbono por año. Esto compensaría las emisiones de gases de efecto invernadero a aproximadamente una quinta parte de la tasa a la que se producen.
Definiciones
El Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático define CDR como:
Actividades antropogénicas que eliminan CO
2de la atmósfera y almacenándola de forma duradera en depósitos geológicos, terrestres u oceánicos, o en productos. Incluye la mejora antropogénica existente y potencial de sumideros biológicos o geoquímicos y la captura y almacenamiento directo de aire, pero excluye el CO natural.
2 absorción no causada directamente por actividades humanas.
Las Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina (NASEM), con sede en Estados Unidos, utilizan el término “tecnología de emisiones negativas” con una definición similar.
El concepto de reducir deliberadamente la cantidad de CO
2en la atmósfera a menudo se clasifica erróneamente con la gestión de la radiación solar como una forma de ingeniería climática y se asume que es intrínsecamente riesgosa. De hecho, CDR aborda la causa raíz del cambio climático y es parte de las estrategias para reducir las emisiones netas. El que CDR satisfaga las definiciones comunes de "ingeniería climática" o "geoingeniería" generalmente depende de la escala a la que se llevaría a cabo.
Conceptos que utilizan terminología similar
La CDR se puede confundir con la captura y almacenamiento de carbono (CCS), un proceso en el que el dióxido de carbono se recolecta de fuentes puntuales como las centrales eléctricas de carbón, cuyas chimeneas emiten CO2 en una corriente concentrada. Luego, el CO2 se comprime y secuestra o utiliza. Cuando se utiliza para secuestrar el carbono de una central eléctrica de carbón, el CCS reduce las emisiones del uso continuo de la fuente puntual, pero no reduce la cantidad de dióxido de carbono que ya se encuentra en la atmósfera.
Potencial de reducción de emisiones netas
Es probable que el uso de CDR en paralelo con otros esfuerzos para reducir las emisiones, como el despliegue de energía renovable , sea menos costoso y perjudicial que usar otros esfuerzos por sí solo. Un informe de estudio de consenso de 2019 de NASEM evaluó el potencial de todas las formas de CDR distintas de la fertilización oceánica que podrían implementarse de manera segura y económica utilizando las tecnologías actuales, y estimó que podrían eliminar hasta 10 gigatoneladas de CO
2por año si se implementa completamente en todo el mundo. Esta es una quinta parte de las 50 gigatoneladas de CO
2 emitidos por año por actividades humanas.
Algunas vías de mitigación proponen lograr tasas más altas de CDR a través del despliegue masivo de una tecnología, sin embargo, estas vías asumen que cientos de millones de hectáreas de tierras de cultivo se convierten en cultivos de biocombustible . La investigación adicional en las áreas de captura directa de aire , secuestro geológico de dióxido de carbono y mineralización de carbono podría producir avances tecnológicos que hagan económicamente factibles tasas más altas de CDR.
La posibilidad de un despliegue futuro de CDR a gran escala se ha descrito como un riesgo moral , ya que podría conducir a una reducción de los esfuerzos a corto plazo para mitigar el cambio climático. El informe NASEM de 2019 concluye:
Cualquier argumento para retrasar los esfuerzos de mitigación porque los NET proporcionarán un respaldo tergiversa drásticamente sus capacidades actuales y el probable ritmo del progreso de la investigación.
Secuestro de carbón
Los bosques, los lechos de algas marinas y otras formas de vida vegetal absorben dióxido de carbono del aire a medida que crecen y lo unen a la biomasa. Dado que el uso de plantas como sumideros de carbono puede deshacerse por eventos como incendios forestales , se ha cuestionado la confiabilidad a largo plazo de estos enfoques.
El dióxido de carbono que se ha eliminado de la atmósfera también se puede almacenar en la corteza terrestre inyectándolo en el subsuelo o en forma de sales de carbonato insolubles ( secuestro de minerales ). Esto se debe a que están eliminando carbono de la atmósfera y secuestrándolo de forma indefinida y presumiblemente durante un período considerable (de miles a millones de años). La tecnología de captura de carbono aún tiene que alcanzar una eficiencia superior al 33%. Además, este proceso podría deshacerse rápidamente, por ejemplo, por terremotos o minería .
Métodos
Manejo de forestación, reforestación y silvicultura
Bioenergía con captura y almacenamiento de carbono
La bioenergía con captura y almacenamiento de carbono, o BECCS, utiliza biomasa para extraer dióxido de carbono de la atmósfera y tecnologías de captura y almacenamiento de carbono para concentrarlo y almacenarlo permanentemente en formaciones geológicas profundas.
BECCS es actualmente (a octubre de 2012) la única tecnología CDR desplegada a escala industrial completa, con 550 000 toneladas de CO 2 / año en capacidad total operativa, dividida entre tres instalaciones diferentes (a enero de 2012).
El Imperial College London , el Centro Hadley de la Oficina Meteorológica del Reino Unido para la Predicción e Investigación del Clima , el Centro Tyndall para la Investigación del Cambio Climático , el Instituto Walker para la Investigación del Sistema Climático y el Instituto Grantham para el Cambio Climático emitieron un informe conjunto sobre tecnologías de eliminación de dióxido de carbono como parte del programa de investigación de AVOID: Evitar el peligroso cambio climático , afirmando que "En general, de las tecnologías estudiadas en este informe, BECCS tiene la mayor madurez y no existen barreras prácticas importantes para su introducción en el sistema energético actual. La presencia de un el producto admitirá la implementación temprana ".
Según la OCDE , "Lograr objetivos de concentración más bajos (450 ppm) depende significativamente del uso de BECCS ".
Practicas de la agricultura
El cultivo de carbono es el nombre de una variedad de métodos agrícolas destinados a secuestrar carbono atmosférico en el suelo y en las raíces de los cultivos, la madera y las hojas. Aumentar el contenido de carbono del suelo puede ayudar al crecimiento de las plantas, aumentar la materia orgánica del suelo (mejorando el rendimiento agrícola), mejorar la capacidad de retención de agua del suelo y reducir el uso de fertilizantes (y las emisiones que lo acompañan de óxido nitroso ( N
2O ). A partir de 2016, las variantes del cultivo de carbono alcanzaron cientos de millones de hectáreas a nivel mundial, de los casi 5 mil millones de hectáreas (1,2 × 10 10 acres) de tierras agrícolas mundiales. Los suelos pueden contener hasta un cinco por ciento de carbono en peso, incluida la materia vegetal y animal en descomposición y el biocarbón .
Restauración de humedales
Biochar
El biocarbón se crea por pirólisis de biomasa y se está investigando como método de secuestro de carbono . El biocarbón es un carbón vegetal que se utiliza con fines agrícolas y que también ayuda en el secuestro de carbono , la captura o retención de carbono. Se crea mediante un proceso llamado pirólisis, que es básicamente el acto de calentar la biomasa a alta temperatura en un entorno con bajos niveles de oxígeno. Lo que queda es un material conocido como carbón, similar al carbón vegetal pero que se elabora mediante un proceso sustentable, de ahí el uso de biomasa. La biomasa es materia orgánica producida por organismos vivos o organismos vivos recientemente, más comúnmente plantas o material de origen vegetal. La compensación de la emisión de gases de efecto invernadero (GEI), si se implementara el biocarbón, sería como máximo del 12%. Esto equivale a unas 106 toneladas métricas de equivalentes de CO 2 . En un nivel medio conservador, sería un 23% menos que eso, a 82 toneladas métricas. Un estudio realizado por el Centro de Investigación de Biochar del Reino Unido ha declarado que, en un nivel conservador, el biochar puede almacenar 1 gigatonelada de carbono por año. Con un mayor esfuerzo en la comercialización y aceptación del biocarbón, el beneficio podría ser el almacenamiento de 5 a 9 gigatoneladas por año de carbono en suelos de biocarbón.
Envejecimiento mejorado
La meteorización mejorada es un enfoque químico para eliminar el dióxido de carbono que implica técnicas terrestres u oceánicas. Un ejemplo de una técnica de meteorización mejorada basada en tierra es la carbonatación in situ de silicatos. La roca ultramáfica , por ejemplo, tiene el potencial de almacenar emisiones de CO 2 de cientos a miles de años , según las estimaciones. Las técnicas basadas en el océano implican una mejora de la alcalinidad, como triturar, dispersar y disolver olivino, piedra caliza, silicatos o hidróxido de calcio para abordar la acidificación del océano y el secuestro de CO 2 . La meteorización mejorada se considera una de las opciones de geoingeniería menos costosas. Un ejemplo de un proyecto de investigación sobre la viabilidad de la meteorización mejorada es el proyecto CarbFix en Islandia.
Captura directa de aire (DAC)
El dióxido de carbono se puede eliminar del aire ambiental mediante procesos químicos, secuestrar y almacenar. Modos tradicionales de captura de carbono como el CO antes y después de la combustión
2La captura de fuentes puntuales grandes puede ayudar a disminuir la tasa de aumento del CO atmosférico
2concentración, pero la eliminación directa de CO
2desde el aire, o la captura directa de aire (DAC), en realidad puede reducir el CO atmosférico global
2concentración si se combina con el almacenamiento a largo plazo de CO
2.
El DAC que se basa en la absorción a base de aminas exige un aporte de agua significativo. Se estimó que para capturar 3,3 Gigatoneladas de CO
2al año se necesitarían 300 km 3 de agua, o el 4% del agua utilizada para riego . Por otro lado, el uso de hidróxido de sodio requiere mucha menos agua, pero la sustancia en sí es altamente cáustica y peligrosa.
El DAC también requiere un aporte de energía mucho mayor en comparación con la captura tradicional de fuentes puntuales, como los gases de combustión , debido a la baja concentración de CO
2. La energía mínima teórica requerida para extraer CO
2del aire ambiente es de aproximadamente 250 kWh por tonelada de CO
2, mientras que la captura de plantas de energía de gas natural y carbón requiere, respectivamente, alrededor de 100 y 65 kWh por tonelada de CO
2.
Fertilización del océano
La fertilización o nutrición de los océanos es un tipo de ingeniería climática basada en la introducción intencionada de nutrientes en la capa superior del océano para aumentar la producción de alimentos marinos y eliminar el dióxido de carbono de la atmósfera. Se han propuesto varias técnicas, incluida la fertilización con hierro, urea y fósforo.
Problemas económicos
Un tema crucial para los métodos CDR es su costo, que difiere sustancialmente entre las diferentes tecnologías: algunas de ellas no están lo suficientemente desarrolladas para realizar evaluaciones de costos. En 2011, la American Physical Society estimó los costos de la captura directa de aire en $ 600 / tonelada con supuestos optimistas. Un estudio de 2018 encontró que esta estimación se redujo a entre $ 94 y $ 232 por tonelada. El Programa de I + D de gases de efecto invernadero de la IEA y Ecofys proporciona una estimación de que 3.500 millones de toneladas podrían eliminarse anualmente de la atmósfera con BECCS (Bioenergía con captura y almacenamiento de carbono) a precios de carbono tan bajos como € 50 por tonelada, mientras que un informe de Biorecro y el Instituto Global de Captura y Almacenamiento de Carbono estima costos "por debajo de 100 €" por tonelada para el despliegue de BECCS a gran escala.
Riesgos, problemas y críticas
El CDR es lento para actuar y requiere un programa político y de ingeniería a largo plazo para su efecto. El efecto de la CDR es incluso más lento en los océanos acidificados . En una vía de concentración Business as usual , las profundidades oceánicas permanecerán acidificadas durante siglos y, como consecuencia, muchas especies marinas están en peligro de extinción.
El informe especial del IPCC a 1,5 ° C fue muy claro sobre la CDR: "La CDR desplegada a escala no está probada y la dependencia de dicha tecnología es un riesgo importante en la capacidad de limitar el calentamiento a 1,5 ° C".
Estas objeciones se basan, al menos en parte, en un hombre de paja , ya que el CDR nunca se ha propuesto como una única solución, pretendiendo resolver la crisis climática por sí mismo . El Fondo de Defensa Ambiental (EDF) ahora favorece su uso junto con electricidad renovable, vehículos eléctricos y otras estrategias para reducir las emisiones.
Sin embargo, los científicos han cuestionado la gran dependencia de la CDR en los modelos de evaluación integrados que actualmente informan la política de mitigación del clima, argumentando que bien puede contribuir a bloquear las vías de alta temperatura.
Eliminación de otros gases de efecto invernadero
A partir de 2012, ha habido propuestas para investigar formas de eliminar el metano , un gas de efecto invernadero 20 veces más potente que el dióxido de carbono, de la atmósfera.
Bibliografía
-
IPCC , 2018: Calentamiento global de 1,5 ° C. Un informe especial del IPCC sobre los impactos del calentamiento global de 1,5 ° C por encima de los niveles preindustriales y las vías de emisión de gases de efecto invernadero relacionadas, en el contexto del fortalecimiento de la respuesta global a la amenaza del cambio climático, el desarrollo sostenible y los esfuerzos para erradicar la pobreza. [V. Masson-Delmotte, P. Zhai, HO Pörtner, D. Roberts, J. Skea, PR Shukla, A. Pirani, W. Moufouma-Okia, C. Péan, R. Pidcock, S. Connors, JBR Matthews, Y. Chen , X. Zhou, MI Gomis, E. Lonnoy, T. Maycock, M. Tignor, T. Waterfield (eds.)].
- Sitio web del informe , capítulos I a V
- Resumen para formuladores de políticas , 32 págs.
- Declaraciones de titulares , 2 págs.
- Resumen técnico , 22 págs.
- Preguntas frecuentes , 24 págs.
- Glosario , 24 págs.
Ver también
- Bioenergía con captura y almacenamiento de carbono (BECCS)
- Biochar
- Captura y almacenamiento de carbono
- Lavador de dióxido de carbono
- Combustible neutro en carbono
- Mitigación del cambio climático
- Escenarios de mitigación del cambio climático
- Ingeniería climática
- Eliminación de gases de efecto invernadero
- Lista de tecnologías emergentes
- Peróxido de litio
- Economía baja en carbono
- Desafío Virgin Earth
Referencias
enlaces externos
- Krupp, Fred ; Keohane, Nathaniel ; Pooley, Eric . "Menos que cero; ¿Pueden las tecnologías de eliminación de carbono frenar el cambio climático?" . Foreign Affairs (marzo / abril de 2019): 142–152 . Consultado el 9 de abril de 2019 .