Aprovechamiento del CO2: una estrategia para extraer valor económico del CO2 y contribuir al desarrollo regional
Suren Erkman, diciembre 2023
La estrategia climática tradicional de mitigación, que naturalmente sigue siendo la prioritaria, trata de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en su origen.
Sin embargo, está claro que esta estrategia por sí sola no produce los resultados deseados.
Por eso, en los últimos años se ha desarrollado rápidamente otro enfoque: capturar el CO2 de fuentes concentradas (cementeras, acerías, plantas de fertilizantes, incineradoras, etc.) o diluidas, captándolo directamente en el aire (Captura Atmosférica Directa, CDA). A continuación, puede almacenarse o recuperarse. Es esta segunda opción, que interesa especialmente a las autoridades locales y regionales, la que se presenta aquí, junto con los tres métodos de valorización: la utilización directa del CO2, su transformación química y su transformación biológica. Los tres se inscriben en el vasto movimiento de la ecología industrial y territorial, que pretende aprovechar las complementariedades entre las actividades de una misma zona, al igual que hace la propia naturaleza en los ecosistemas, siendo los residuos de una la materia prima de la otra.
Una vez capturado (y a veces purificado) el CO2, existen dos opciones principales:
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a) Almacenamiento (o secuestro) de CO2, abreviado CAC (Captura y Almacenamiento de Carbono).
El CO2 capturado se transporta y luego se almacena en estructuras geológicas profundas. Además de las dificultades técnicas y el riesgo de fugas, el almacenamiento se caracteriza por su elevado coste.
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b) Captura y utilización del carbono (CCU).
A diferencia de la CAC, la CCU trata el CO2 como una materia prima y, por tanto, le confiere un valor económico. Por tanto, el CO2 puede ser una fuente de ingresos para las empresas o los organismos públicos.
Las posibilidades de utilización del CO2 son numerosas y variadas, y se dividen en tres grandes categorías:
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1) La vía física, sin transformación: el CO2 se utiliza tal cual como agente contra incendios, como agente de limpieza (CO2 supercrítico), como fertilizante para cultivos de invernadero o incluso como agente de calefacción o refrigeración en redes urbanas de calefacción y/o refrigeración (las redes basadas en CO2 ofrecen ciertas ventajas técnicas y económicas frente a las redes tradicionales que utilizan agua o vapor).
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2) La vía química, sin duda la más prometedora, que consiste en transformar el CO2 en diversos productos: producción de polímeros, moléculas de alto valor añadido (como el ácido succínico), combustibles sintéticos (metano o metanol, en particular).
En concreto, pueden recuperarse grandes cantidades de CO2 mediante dos enfoques:
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Mineralización: el CO2 puede reaccionar con diferentes tipos de minerales (residuos naturales o industriales) para producir materiales de construcción mediante carbonatación.
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Almacenamiento químico del excedente de electricidad renovable procedente de fuentes intermitentes (solar, eólica). El excedente de electricidad se utiliza para electrolizar agua y, a continuación, el hidrógeno obtenido reacciona con el CO2 para producir metano (por ejemplo).
Este proceso (conocido genéricamente como Power to gas) tiene naturalmente un coste energético: pero es preferible aceptar una penalización energética antes que tener que descargar todo el excedente de electricidad renovable.
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3) Conversión biológica: en este caso, el CO2 es captado por organismos vivos (fotosíntesis): microalgas, bacterias, plantas, etc. A continuación, se pueden extraer diversas sustancias del CO2. A continuación, se pueden extraer diversas sustancias y utilizarlas tal cual o transformarlas para obtener productos específicos (biocarburantes, polímeros, etc.).
Cuestiones energéticas :
La captación y, sobre todo, la transformación del CO2 requieren energía, en particular calor. Sin embargo, algunas reacciones químicas como la conversión del CO2 en metano (metanación) o la carbonatación de materias primas minerales liberan calor (reacciones exotérmicas).
Para las etapas de transformación que requieren calor (reacciones endotérmicas), el principio general es el del « oportunismo territorial »: en una zona determinada, siempre hay numerosas fuentes de calor residual (incineradoras, cementeras, instalaciones industriales diversas, etc.) disponibles, a menudo en grandes cantidades. Esto reduce considerablemente la aportación neta de energía para las operaciones de captura y transformación.
La investigación sobre nuevos catalizadores que reduzcan la energía necesaria para las reacciones de conversión del CO2 también avanza rápidamente.
Cuestiones territoriales :
En una zona determinada, hay tres factores a favor de un planteamiento como el de la CCU:
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la presencia de numerosas fuentes de calor residual (fuentes aún muy infrautilizadas) ;
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la presencia de numerosas fuentes de emisiones concentradas de CO2 (actualmente sin explotar);
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la presencia de numerosos usuarios potenciales de CO2 o subproductos.
La combinación de estos tres factores resume el enfoque de la ecología industrial: optimizar los flujos y stocks de recursos mediante sinergias (o simbiosis) entre actividades existentes (o incluso nuevas), aprovechando recursos actualmente poco o mal utilizados.
En este contexto, la estrategia de utilización del CO2 permite poner en marcha dinámicas de desarrollo a escala regional, combinando desarrollo socioeconómico (producción local de valor) y contribución a las políticas climáticas.