Direct Air Capture (DAC)
Captura CO₂ directamente del aire ambiente mediante sorbentes sólidos o soluciones alcalinas. Es la tecnología con mayor potencial a largo plazo, aunque sigue siendo la más costosa energéticamente.
La Captura Directa del Aire (DAC) mediante sorbentes sólidos utiliza filtros químicos que atrapan el CO₂ cuando el aire pasa a través de ellos, liberándolo después mediante cambios de temperatura o presión.
Las principales tecnologías y enfoques comerciales en este campo se estructuran bajo las siguientes claves:
1. Mecanismo de Sorbentes Sólidos (Filtros Químicos)
- Aminas funcionalizadas: Estructuras porosas impregnadas con aminas que se unen químicamente al CO₂.
- Estructuras Metal-Orgánicas (MOFs): Materiales cristalinos ultraporosos con un diseño molecular a medida para atrapar CO₂.
- Resinas de intercambio iónico: Polímeros que varían su afinidad por el CO₂ según la humedad ambiental.
2. Procesos de Regeneración (Ciclos de Desorción)
- Oscilación de Temperatura (TSA): Se calienta el filtro (entre 80°C y 100°C) para liberar el CO₂ concentrado.
- Oscilación de Vacío (VSA): Se reduce la presión ambiental para succionar y extraer el gas atrapado.
- Oscilación de Humedad: Se expone el sorbente al agua o aire húmedo para liberar el CO₂ (consumo energético mínimo).
Comparativa de Tecnologías Sólidas frente a Líquidas
| Característica | Sorbentes Sólidos (DAC Sólido) | Sorbentes Líquidos (DAC Líquido – ej. Carbon Engineering) |
| Temperatura de regeneración | Baja (80°C – 100°C) | Alta (aprox. 900°C) |
| Fuente de energía | Calor residual o electricidad | Gas natural o electricidad de alta potencia |
| Degradación | El sorbente pierde eficacia con los ciclos | El líquido se evapora o requiere reposición constante |
| Escalabilidad | Modular (fácil de ampliar con más ventiladores) | Plantas centralizadas a gran escala |
La captura directa de aire (DAC) mediante soluciones alcalinas es un proceso químico termoquímico cerrado que separa de forma continua el CO₂ del aire ambiente utilizando una solución líquida fuertemente básica, generalmente hidróxido de potasio (KOH) o hidróxido de sodio (NaOH). Este método destaca por su capacidad de tratar grandes volúmenes de aire deslocalizado, ayudando a revertir la concentración de gases de efecto invernadero en la atmósfera de manera directa.
Mecanismo químico del proceso
El sistema opera mediante un ciclo continuo dividido principalmente en dos etapas clave: la captura en el absorbedor y la regeneración térmica a alta temperatura.
Aire ambiente (0.04% CO₂) ➔ [ Absorbedor Líquido (KOH) ] ➔ Formación de Carbonato (K₂CO₃)
↓
CO₂ Puro Gas (Listo para almacenar) ↖ [ Calcinador a 900°C ] ⬳ Precipitación (CaCO₃).
- Etapa de absorción (Captura)
- El aire exterior se impulsa mediante grandes ventiladores hacia un contractor.
- El aire entra en contacto íntimo con la solución alcalina atomizada de hidróxido de potasio (KOH).
- El CO₂ reacciona rápidamente con los iones hidróxido (OH⁻), convirtiéndose en un carbonato soluble: 2KOH + CO2 ➔ K2CO3 + H2O
- El aire limpio de CO₂ se devuelve purificado al medio ambiente.
- Etapa de pelletización y lavado (Intercambio)
- Para recuperar el reactivo alcalino, la solución de carbonato de potasio (K₂CO₃) se mezcla con hidróxido de calcio (Ca(OH)2).
- Esto provoca una reacción de caustificación donde precipita el carbonato de calcio (CaCO₃) en forma de pequeños pellets sólidos:
K2CO3 + Ca(OH)2 ➔ 2KOH + CaCO3 - El KOH líquido se filtra y se reintroduce al inicio del ciclo.
- Etapa de calcinación (Liberación del CO₂)
- Los pellets de carbonato de calcio se limpian, se secan y se introducen en un calcinador de alta temperatura aproximadamente unos 900 °C.
- El calor rompe el enlace químico, liberando una corriente pura de gas dióxido de carbono y dejando óxido de calcio residual:
CaCO3 ➔ CaO + CO2
- Hidratación y cierre del ciclo
- El óxido de calcio (CaO) obtenido se combina de nuevo con agua (proceso de apagado de la cal) para regenerar el hidróxido de calcio inicial: CaO + H2O ➔ Ca(OH)2
Destino del CO₂ capturado
Una vez purificado y concentrado al 100%, el gas se comprime para dos fines principales:
Almacenamiento geológico permanente: Se inyecta a gran profundidad en formaciones de roca basáltica o salina donde, mediante un proceso de mineralización acelerado, se convierte en piedra sólida de forma definitiva.
Utilización comercial: Se emplea como materia prima limpia para la síntesis de combustibles sostenibles de aviación (e-fuels), la producción de hormigón ecológico, plásticos o fertilizantes químicos Ventajas y Desafíos del Sistema Líquido Alcalino
| Características | Ventajas | Desafíos |
| Escalabilidad | Permite operar plantas a escala de megatoneladas de forma continua. | Requiere un alto consumo de agua debido a la evaporación del líquido absorbente. |
| Materiales | Utiliza compuestos químicos comunes, económicos y estables en el mercado. | Requiere un elevado gasto energético, principalmente calor de alta temperatura (900 °C). |
| Flexibilidad | Deslocalizado: las plantas pueden ubicarse en desiertos o zonas no agrícolas con energía limpia. | Alta inversión de capital inicial (CAPEX) para construir los complejos de reactores. |
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