El carbono es el Jekyll y el Hyde de la tabla periódica, en parte ángel, en parte diablo. A veces llamado el “dador de vida”, el carbono forma la estructura de cada célula de nuestro cuerpo y la mayoría de las cosas que comemos, usamos y atesoramos, desde vitaminas hasta violines, donas y diamantes. El carbono fue fundamental para la evolución del universo hace 14 mil millones de años, y es igualmente vital para las tecnologías del futuro.
El dióxido de carbono es igualmente crítico para la atmósfera. Atrapa el calor del sol, y sin él nuestro planeta sería imposiblemente frío. Pero las actividades humanas, principalmente la quema de combustibles fósiles, han aumentado el CO2 niveles en alrededor del 50 por ciento, de 270 partes por millón (ppm) en los albores de la Revolución Industrial a 415 ppm en la actualidad. La última vez que el CO atmosférico2 los niveles eran tan altos hace más de 3 millones de años. Lo que preocupa a los científicos es la aceleración de las emisiones, que en los últimos 60 años ha sido unas 100 veces más rápida que los aumentos naturales anteriores, como al final de la última edad de hielo.
Dirigiendo al planeta hacia un camino de 1.5C
Desde el Acuerdo de París en 2015, la idea de una vía que limite el calentamiento global a 1.5 grados centígrados por encima de los niveles preindustriales se ha vuelto primordial. Para tener siquiera la oportunidad de alcanzar este objetivo, los gases de efecto invernadero (GEI) globales las emisiones deben alcanzar su punto máximo para 2025 a más tardar y reducirse en un 43 por ciento para 2030, logrando cero neto a más tardar en 2050. La gran mayoría de estas reducciones deben provenir de la descarbonización de nuestras industrias, agricultura y estilos de vida. El estándar de cero neto del respetado Iniciativa de objetivos basados en la ciencia, por ejemplo, llama a las empresas a descarbonizar el 90 por ciento de sus cadenas de valor para 2050.
Pero a pesar de los esfuerzos para descarbonizar las actividades humanas, la "eliminación de dióxido de carbono" o CDR desempeñará un papel vital por tres razones. Primero, es extremadamente difícil descarbonizar por completo algunos sectores industriales esenciales pero "difíciles de reducir", como la aviación de largo alcance, el cemento y el acero. En segundo lugar, el propio sistema terrestre está emitiendo más gases de efecto invernadero a medida que continúa aumentando el calentamiento global. En tercer lugar, debemos deshacer las emisiones heredadas del pasado, así como eliminar las emisiones actuales y futuras para evitar que, de otro modo, se sobrepase el objetivo de 1.5 grados C.
No podemos darnos el lujo de esperar y ver si CDR será necesario. Debemos comenzar a construir la capacidad necesaria ahora mismo para eliminar activamente el CO2 de la atmósfera, en paralelo con, no en lugar de, duplicar los esfuerzos de descarbonización. Según el Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC): CDR “es un elemento clave en escenarios que probablemente limiten el calentamiento a 2 [grados] C o menos, independientemente de si las emisiones globales alcanzan niveles cercanos a cero, neto cero o neto negativo”.
En pocas palabras: la forma en que el mundo se dirige actualmente con CO2 mitigación, es poco probable que alcancemos el cero neto global para 2050 y limitemos el calentamiento global a 1.5 grados C, sin ampliar las tecnologías de CDR para generar miles de millones de toneladas métricas de remociones cada año.
Tantas formas de eliminar el CO2, pero necesitamos tecnología además de naturaleza
El dióxido de carbono puede eliminarse de la atmósfera mediante procesos naturales, tecnológicos o híbridos. Plantar miles de millones de árboles y restaurar las turberas son soluciones climáticas naturales que absorben CO2 al mismo tiempo que aporta muchos beneficios al ecosistema, como mejorar la biodiversidad y las precipitaciones, al tiempo que reduce la contaminación del aire y el agua. Sin embargo, si bien las soluciones basadas en la naturaleza son vitales, los ecosistemas como los bosques siguen siendo vulnerables a los incendios forestales y la degradación, lo que amenaza su capacidad de almacenar carbono indefinidamente. La escalabilidad también es un desafío, ya que la forestación, por ejemplo, puede competir con la agricultura y otros usos de la tierra.
Los procesos tecnológicos tienen como objetivo abordar el problema de la eliminación permanente de carbono mediante la captura y el almacenamiento de CO2 indefinidamente, generalmente en forma de minerales sólidos o en capas de roca a gran profundidad. Las tecnologías líderes son la captura directa de aire con almacenamiento de carbono (DACCS) y la bioenergía con captura y almacenamiento de carbono (BECCS).
DACCS utiliza bancos de ventiladores (impulsados por energía libre de combustibles fósiles, por supuesto) para aspirar aire a las estructuras industriales donde se puede implementar una variedad de filtros químicos para atrapar el CO2 moléculas. Luego, el material del filtro se regenera para liberar CO puro.2 que puede ser enterrado profundamente bajo tierra. Un pionero de DACCS, Ingeniería de carbono, está construyendo una instalación en la Cuenca Pérmica rica en petróleo y gas en el oeste de Texas que se espera que capture 1 millón de toneladas métricas de CO2 al año, aproximadamente equivalente a la capacidad de absorción de 40 millones de árboles, cuando entre en funcionamiento en 2024.
BECCS es un proceso que captura y almacena CO2 emitidos por centrales eléctricas que convierten la biomasa en calor, electricidad o combustibles líquidos o gaseosos. BECCS puede procesar muchos tipos de "materia prima", incluidos los residuos de la silvicultura y la agricultura, las algas y los cultivos energéticos. El proceso de captura de CO2 del aire ya ha tenido lugar a través de la fotosíntesis necesaria para que crezca la biomasa. Pero para ser carbono negativo, es vital que la huella de carbono del cultivo, la cosecha, el transporte y el procesamiento de estas materias primas no supere el volumen de carbono que la propia biomasa eliminó durante su vida útil de crecimiento. También hay otras preocupaciones con BECCS: el cultivo de grandes cantidades de cultivos bioenergéticos dedicados podría convertir los bosques y tierras de cultivo existentes, lo que a su vez puede amenazar la seguridad alimentaria y del agua, desplazar comunidades, liberar carbono almacenado en árboles y suelos y amenazar la biodiversidad.
Una nueva planta de BECCS en Suecia, planificada por Exergi de Estocolmo, está diseñado para abordar algunos de los inconvenientes de la tecnología y demostrar que es posible proporcionar calefacción y electricidad a una ciudad mientras se elimina el CO2 de la atmósfera. Para generar calor y energía, la planta quemará residuos de la silvicultura, los aserraderos y la producción de pulpa y papel. La biomasa es de origen local, minimizando su huella de carbono. El co2 emitido durante la combustión se capturará, comprimirá y enfriará en forma líquida, luego se inyectará en capas profundas de roca debajo del Mar del Norte, donde se estabilizará aún más con el tiempo. Carbon Engineering cree que la planta tiene el potencial de capturar 800,000 toneladas métricas de CO2 por año, más que todas las emisiones anuales de tráfico rodado de Estocolmo.
Las tecnologías de captura y almacenamiento de carbono también ofrecen la tentadora perspectiva del “carbono sostenible”. Tome la aviación, por ejemplo. En este momento, no hay forma de evitar quemar hidrocarburos para lograr la densidad de potencia requerida para vuelos de larga distancia. Pero una planta DACCS o BECCS puede crear un circuito cerrado extrayendo carbono del aire para reutilizarlo como materia prima para producir queroseno sintético. Este proceso, conocido como Combustible de aviación sostenible “power-to-liquids” (PtL SAF), podría reducir las emisiones de la aviación hasta en un 90 por ciento. Se podría utilizar un proceso similar para fabricar e-metanol bajo en carbono para el transporte marítimo.
Varias tecnologías CDR híbridas, en parte naturaleza, en parte tecnología, se muestran prometedoras. La “meteorización mejorada”, por ejemplo, implica esparcir roca de silicato finamente molida sobre superficies terrestres o marinas para mejorar la absorción de carbono. Otro proceso utiliza biocarbón, un tipo de carbón hecho de cualquier materia orgánica calentada en ausencia de oxígeno. Cuando se agrega al suelo, el biocarbón puede almacenar carbono por períodos que van desde décadas hasta milenios. Trae beneficios adicionales, demasiado: Al mejorar la capacidad de retención de nutrientes y humedad del suelo, el biocarbón ayuda a reducir la necesidad de fertilizantes y previene la escorrentía de agua, restaurando así la productividad agrícola en los suelos marginales.
La escala importa, la permanencia también
El Foro Económico Mundial Coalición de primeros motores, que tiene como objetivo acelerar la descarbonización de siete sectores industriales "difíciles de reducir" que representan el 30 por ciento de las emisiones globales, incluye CDR como uno de sus objetivos principales. La First Movers Coalition pide a sus miembros que se comprometan a eliminar al menos 50,000 25 toneladas métricas, o $2030 millones en eliminación de carbono para XNUMX, “además de los esfuerzos máximos de reducción de emisiones directas”.
La coalición ha puesto el listón muy alto. En primer lugar, cualquier enfoque de CDR debe ser permanente: capturar y almacenar carbono durante más de 1,000 años. En segundo lugar, debe ser escalable: soluciones que potencialmente puedan almacenar al menos 1 millón de toneladas métricas (1 megatonelada o 1Mt) de carbono para 2030 y mil millones de toneladas métricas (1 gigatonelada o 1Gt) para 1. Otros dos criterios críticos son el costo y verificación.
La escala importa. Un reciente informe de la Comisión de Transiciones Energéticas sobre cómo CDR puede ayudar a mantener vivo el 1.5C ha estimado aproximadamente cuánto CDR podría ser necesario: "Para neutralizar el impacto del probable exceso del presupuesto de carbono antes de mediados de siglo, nuestros escenarios sugieren la necesidad de al menos 70-225 Gt CO2 de remociones acumuladas entre ahora y 2050”. Eso es entre 2.5 millones y 8 millones de toneladas métricas de CDR cada año.
Entonces, ¿cómo se comparan las tecnologías CDR actuales con estos estrictos estándares?
DACCS y BECCS tienen el potencial de capturar 5 mil millones de toneladas métricas (5 Gt) de carbono por año y almacenarlo durante más de 1,000 años, además de que son procesos fáciles de verificar. Pero son muy costosos, cuestan entre $110 y $270 por tonelada métrica para BECCS y $600 o más por tonelada métrica para DACCS.
El biocarbón y la meteorización mejorada, aunque son tecnologías menos maduras, podrían generar entre 3 y 4 Gt anuales cada una a un costo de solo $ 50-160 por métrica en la actualidad. Pero mientras que la meteorización mejorada probablemente pasará la prueba de permanencia, la mayoría de los métodos actuales de biocarbón solo pueden garantizar el almacenamiento hasta por 500 años. Sin embargo, First Movers Coalition alienta a sus miembros a respaldar las cuatro tecnologías CDR emergentes.
Impulsar la demanda del mercado de CDR
Al igual que con muchas innovaciones, el progreso se reduce al dinero en efectivo. CDR carece de un mercado que lo impulse. Aparentemente no tiene sentido pagar $600 a una planta DACCS para eliminar una tonelada métrica de CO2 cuando puede gastar $30 por tonelada métrica en una alternativa basada en la naturaleza. Sin embargo, a mediano y largo plazo, necesitamos urgentemente estas tecnologías emergentes para eliminar el CO2 a la escala y permanencia que requiere nuestro planeta. Entonces, alguien tiene que dar el primer paso y poner en marcha el mercado.
La reaseguradora global Swiss Re ha ayudado a dar forma al desafío lanzado por First Movers Coalition para que cada miembro se comprometa con al menos 50,000 25 toneladas métricas, o $2030 millones de eliminación neta de carbono duradera y escalable para 1. Swiss Re es uno de los cinco fundadores de la NextGen CDR Facility, un club de compradores comprometido con la compra de más de XNUMX millón de toneladas métricas de CO verificado2 remociones para 2025. El objetivo es aumentar drásticamente las tecnologías CDR como DACCS y BECCS y catalizar el mercado de remociones de carbono de alta calidad.
Demostrar la demanda del mercado envía una señal vital a los innovadores para escalar al siguiente nivel. Cada iteración de su tecnología naciente aumenta la oferta alrededor de diez veces, creando el riesgo de que la demanda no siga el ritmo. Por lo tanto, el objetivo de First Movers Coalition es encontrar suficientes compradores de CDR para que las tecnologías sean rentables. Anticipándose a futuras economías de escala, NextGen ha prometido a sus participantes limitar el costo promedio de CO2 eliminado a través de la instalación a $ 200 por tonelada métrica.
Aun así, este es un precio considerable. Se producirá una cierta ampliación a través de los mercados de carbono voluntarios, pero es poco probable que podamos alcanzar las gigatoneladas métricas de remoción de carbono para 2050 sin una intervención regulatoria. El presidente Joe Biden le ha dado un gran impulso a la industria con su reciente Ley de Reducción de la Inflación. Parte de $ 369 mil millones de dinero público comprometido con el clima incluye una subsidio de $130-180 por tonelada métrica de CO2 eliminación. Este es uno de los muchos pasos que los gobiernos pueden tomar para motivar a la industria de combustibles fósiles de un billón de dólares a hacer la transición a una industria de gestión de carbono de un billón de dólares, en línea con los objetivos globales de protección del clima.
