Las tecnologías de Captura, Utilización y Almacenamiento de Carbono (CCUS) representan la base tecnológica fundamental para mitigar las emisiones industriales inevitables y alcanzar la neutralidad climática. A continuación, se detalla de forma breve algunas de las fases, modalidades y tipos de instalaciones que componen esta infraestructura global.
1. Instalaciones de Captura de CO₂
La captura consiste en separar el CO2 de otros gases generados en procesos industriales o directamente de la atmósfera. Existen cuatro modalidades principales de instalaciones:
A. Instalaciones de Postcombustión
- Mecanismo: El gas de escape pasa por una torre de absorción donde un disolvente químico líquido (generalmente aminas como la monoetanolamina o MEA) atrapa selectivamente el CO2. Luego, el disolvente se calienta en una columna de regeneración para liberar el CO2 puro y reutilizar el químico.
- Aplicación: Centrales termoeléctricas existentes, plantas de cemento y fábricas de acero (principalmente). Es la tecnología más fácil de integrar en instalaciones ya operativas.
B. Instalaciones de Precombustión
Procesamiento del combustible antes de que ocurra la combustión completa.
- Mecanismo: El combustible fósil o la biomasa se someten a una gasificación con oxígeno y vapor, transformándose en gas de síntesis (una mezcla de monóxido de carbono, CO, e hidrógeno, H2). Mediante una reacción de cambio gas-agua (Water-Gas Shift), el CO se convierte en CO2, el cual se separa mediante disolventes físicos (como el proceso Selexol o Rectisol). El H2 resultante se quema de forma limpia.
- Aplicación: Plantas de producción de hidrógeno azul, refinerías y complejos petroquímicos avanzados.
C. Instalaciones de Oxicombustión
Quema del combustible utilizando oxígeno puro en lugar de aire atmosférico.
- Mecanismo: Al eliminar el nitrógeno del aire de entrada, los gases de escape resultantes consisten casi exclusivamente en vapor de agua (H2O) y CO2. El vapor de agua se condensa fácilmente mediante enfriamiento, dejando un flujo de CO2 de muy alta pureza (superior al 90%) listo para ser comprimido.
- Aplicación: Nuevas plantas de generación eléctrica de alta eficiencia y calderas industriales pesadas.
D. Captura Directa del Aire (DAC)
Sistemas mecánicos que extraen el carbono directamente de la atmósfera, independientemente de dónde se haya emitido.
- Mecanismo: Enormes ventiladores hacen pasar el aire ambiental a través de contactores químicos. Existen dos variantes:
- Sistemas Sólidos: Utilizan filtros de aminas sólidas que retienen el CO2 y lo liberan al calentarse a temperaturas moderadas.
- Sistemas Líquidos: Utilizan una solución acuosa altamente alcalina (como hidróxido de potasio) que reacciona con el CO2 formando carbonatos, requiriendo calcinación a alta temperatura para liberar el gas.
- Aplicación: Plantas independientes dedicadas exclusivamente a la eliminación de carbono atmosférico (Carbon Dioxide Removal).
2. Instalaciones de Utilización de CO₂ (CCU)
La utilización transforma el CO2 capturado en productos comerciales con valor económico, evitando que regrese a la atmósfera a corto o largo plazo.
A. Conversión Química y Combustibles Sintéticos (e-Fuels)
Plantas químicas que combinan el carbono con hidrógeno verde (H2 producido por electrólisis del agua).
- e-Metanol y e-Kerosene: Mediante procesos catalíticos (como la síntesis de Fischer-Tropsch), el CO2 se transforma en combustibles sintéticos para la aviación y el transporte marítimo pesado.
- Polímeros y Plásticos: Utilización del carbono como bloque de construcción molecular para sintetizar poliuretanos, policarbonatos y espumas industriales, sustituyendo el petróleo crudo.
B. Mineralización y Materiales de Construcción
Fijación del CO2 en forma de carbonatos inorgánicos sólidos y estables.
- Curado de Hormigón: Se inyecta CO2 durante el mezclado del hormigón. El gas reacciona con los iones de calcio del cemento para formar nanocristales de carbonato de calcio (CaCO3), atrapando el carbono para siempre y aumentando la resistencia estructural del material.
- Áridos Artificiales: El CO2 se combina con residuos industriales reactivos (como escorias siderúrgicas o cenizas volantes) para fabricar gravas y componentes áridos de construcción.
C. Utilización Biológica
Uso de organismos vivos para metabolizar el carbono industrial.
- Biorreactores de Microalgas: El gas de combustión rico en CO2 se burbujea en estanques abiertos o fotobiorreactores de tubos transparentes. Las microalgas realizan la fotosíntesis a gran velocidad, transformando el gas en biomasa utilizable para biocombustibles, proteínas para alimentación animal o fertilizantes.
D. Utilización Directa (No conversiva)
El gas se limpia, purifica y licúa para su uso directo en la industria sin alterar su estructura molecular.
- Industria Alimentaria: Carbonatación de bebidas, congelación criogénica y envasado en atmósfera modificada.
- Invernaderos Tecnológicos: Enriquecimiento de la atmósfera interior para acelerar el crecimiento de los cultivos.
3. Instalaciones de Almacenamiento de CO₂ (CCS)
Consiste en la inyección permanente del CO2 en formaciones geológicas profundas. El gas debe ser comprimido previamente a un estado «supercrítico» (comportamiento intermedio entre líquido y gas) a presiones superiores a 74 bares para optimizar el espacio.
A. Acuíferos Salinos Profundos
Estructuras de roca sedimentaria permeable llenas de agua salada no potable, situadas generalmente a más de 800 metros de profundidad.
- Dinámica: El CO2 supercrítico se inyecta desplazando parte del agua. Queda confinado mediante cuatro mecanismos: el atrapamiento estructural (roca sello impermeable superior), atrapamiento residual (retención en los poros de la roca), atrapamiento por disolución (el gas se disuelve en la salmuera) y atrapamiento por mineralización (reacción química a largo plazo que convierte el gas en roca sólida). Es la modalidad con mayor capacidad de almacenamiento estimada a nivel mundial.
B. Yacimientos Agotados de Petróleo y Gas
Aprovechamiento de los reservorios geológicos que han contenido hidrocarburos de forma segura durante millones de años.
- Dinámica: Se reutiliza la infraestructura de perforación existente. Al conocerse perfectamente la geología interna debido a las previas tareas de extracción, el riesgo de fuga es mínimo.
- Recuperación Mejorada de Petróleo (EOR): Una modalidad comercial donde la inyección de CO2 sirve para empujar el petróleo remanente hacia los pozos de producción, quedando una gran parte del gas atrapado permanentemente en el subsuelo.
C. Almacenamiento en Capas de Carbón Inexplotables (ECBM)
Inyección en vetas de carbón profundas que no son económicamente viables para la minería.
- Dinámica: El carbón tiene una afinidad natural por el CO2 mayor que por el metano (CH4). Al inyectar el dióxido de carbono, la matriz del carbón lo absorbe firmemente en su superficie molecular y, simultáneamente, libera el metano atrapado, el cual puede ser recuperado como recurso energético limpio.
D. Carbonatación in situ en Rocas Basálticas
Modalidad avanzada de almacenamiento geológico acelerado.Dinámica: El CO2 se disuelve en agua antes o durante la inyección y se bombea hacia formaciones de basalto profundo (rocas volcánicas ricas en magnesio, calcio y hierro). En un plazo muy corto (menos de dos años), el fluido ácido reacciona con los metales del basalto, provocando una precipitación química que solidifica el carbono en minerales de carbonato estables e insolubles.
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