Almacenamiento artificial
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Para la fijación artificial del carbono (es decir, sin utilizar el ciclo natural del carbono), primero debe ser capturado y luego almacenado por diferentes medios.
Las plantas de purificación de gas natural deben eliminar el dióxido de carbono para evitar que el hielo carbónico obstruya los camiones cisterna o para impedir que las concentraciones de CO superen el 3% como máximo permitido en la distribución de gas natural.
Además, una de las tecnologías más prometedoras para el almacenamiento de carbono es el almacenaje de CO que proviene de las centrales eléctricas (en el caso del carbón, se conoce como "carbón limpio"). Normalmente, una central eléctrica de reciente producción de 1000 megavatios, de combustión de carbón, emite aproximadamente 6 millones de toneladas de CO al año. El desarrollo de la captura de carbono en las plantas existentes equivale a un aumento de los costos de producción de energía muy elevado. Además, una planta de carbón de 1000 MW, requiere el almacenamiento de 50 millones de barriles de CO al año.
Los costes de producción de la electricidad se han reducido cuando la tecnología de gasificación del carbón se ha utilizado en las instalaciones nuevas, aunque los costes de la electricidad han sido entre un 10 y un 12% más elevados que la producida por la quema de carbono fósil.
El transporte de dióxido de carbono ha de cumplir normas de seguridad severas, ya que es letal en concentraciones superiores al 10%, como lo demuestra la trágica desgasificación del lago Nyos.
Está en estudio el diseño de barcos de transporte de dióxido de carbono según el mismo principio que los barcos de transporte de GNL.
La captura de carbono
En la actualidad, la absorción de CO se hace a gran escala mediante el uso de disolventes aminados, especialmente con monoetanolamina (2-aminoetanol, nomenclatura IUPAC). Otras técnicas que se están explorando, como la absorción por variación rápida de temperatura / presión, la separación del gas y la criogenia.
En las centrales eléctricas de carbón, la principal alternativa a la absorción de CO a base de aminas son la gasificación del carbón y la combustión oxígeno-fuel. La gasificación produce un gas primario, consistente en hidrógeno y monóxido de carbono, que se quema para producir dióxido de carbono. La combustión oxígeno-fuel quema el carbón con oxígeno en lugar de aire, produciendo sólo CO y vapor de agua, fácilmente separables. Sin embargo, esta combustión produce temperaturas extremas y los materiales que puedan soportar esta temperatura están aún por crear.
Otra opción a largo plazo es la captura de carbono del aire utilizando hidróxidos. El aire es literalmente despojado de todo su CO. Esta idea es una alternativa a los combustibles no fósiles para los sectores del transporte (automóvil, camión, transporte público...).
Un ensayo realizado en una central eléctrica de 420 megavatios de la empresa Elsam en Esbjerg (Dinamarca) fue realizado el 15 de marzo de 2006,[18] en el marco del proyecto europeo Castorpilotado por el Instituto Francés del Petróleo ( IFP), que reúne a una treintena de socios científicos e industriales. El proceso de postcombustión debería permitir llegar a la mitad del costo de la captura de CO, reduciéndolo de 20 a 30 euros por tonelada.
Su coste en cuatro años (2004-2008) es de 16 millones de euros, de los cuales 8,5 millones son financiados por la Unión Europea. Castor está destinado a validar tecnologías para las grandes unidades industriales - plantas de energía, acero, cemento, etc. - cuya actividad genera el 10% de las emisiones europeas de CO, de manera que esta técnica esté acorde con el precio europeo de permisos de emisión de CO (de € 27 por tonelada).
Captura postcombustión
Las emisiones de las centrales eléctricas constan de menos del 20% de dióxido de carbono. Por lo tanto, antes de enterrarlo bajo tierra, debe ser capturado: es la captura postcombustión. En contacto con un gas ácido (como el CO, una solución acuosa de 2-aminoetanol forma una sal a temperatura ambiente. La solución es transportada entonces a un ambiente cerrado donde se calienta a unos 120°, lo que, según el principio de Le Châtelier libera el CO (puro) y se regenera la solución acuosa de 2-aminoetanol.
Los océanos
La inyección directa de carbono en el océano es otro tipo de opción de secuestro de carbono. En este método, el CO se inyecta en aguas profundas, para formar un "lago" de CO líquido atrapado por la presión ejercida en profundidad. Experimentos realizados entre 350 y 3600 metros indican que el CO líquido reacciona a la presión solidificándose en hidrato de metano, que se disuelve poco a poco en las aguas circundantes. El aprisionamiento es por lo tanto sólo temporal.
Esta técnica tiene consecuencias perjudiciales para el medio ambiente. El CO reacciona con el agua para formar ácido carbónico HCO. El equilibrio biológico de los fondos marinos, poco conocido, probablemente se verá afectado. Los efectos sobre las formas de vida bentónicas de las zonas pelágicas son desconocidos. Desde un punto de vista político, es dudoso que el almacenamiento de carbono en o bajo los océanos esté en consonancia con el Convenio de Londres") para la Prevención de la Contaminación Marina. [1].
Otro método de secuestro oceánico es la recogida a largo plazo de residuos de cosecha (como tallos de trigo o de heno) en fardos grandes de biomasa y su deposición en las áreas de "depósitos aluviales" (alluvial fan")) de las cuencas oceánicas profundas. Sumergir estos residuos en los depósitos aluviales tendrá por efecto un soterramiento en el fondo del océano, capturando la biomasa por un tiempo muy importante. Los depósitos aluviales existen en todos los océanos y mares del mundo donde los deltas de los ríos penetran en la plataforma continental, como por ejemplo, en el depósito aluvial del Mississippi en el Golfo de México y el depósito del Nilo en el Mediterráneo.
Utilización específica de algas
La ciudad de Libourne tiene planes para equipar uno de sus aparcamientos con lámparas absorbentes de CO. Estarían equipadas con un depósito que contiene algas. Estas, colocadas cerca de una fuente de luz absorben dióxido de carbono y emiten oxígeno.[19].
La selección de organismos adaptados pueden dar rendimientos significativos. Se estima que un dispositivo de este tipo, con un volumen de 1,5 m³ podría absorber hasta una tonelada de CO.
El proyecto Castor incluye el estudio de cuatro lugares para el almacenamiento geológico de CO: La reserva petrolera de Casablanca que se encuentra a lo largo de la costa noreste de España, el depósito de gas natural de Atzbach-Schwanenstadt") (Austria), el acuífero Snøhvit") (Noruega) y el campo de gas natural K12B explotado por Gaz de France en Holanda, en los que es necesario asegurar la estanqueidad. Otros proyectos similares se están llevando a cabo en el mundo.
Según el BRGM")[20] 20 millones de toneladas de dióxido de carbono cada año se almacenarán en acuíferos salinos. Los acuíferos salinos están formados por agua subterránea demasiado salada para ser utilizada. Su capacidad se estima entre 400 a 10 000 millones de toneladas. El gas debe ser inyectado a una profundidad de al menos 800 metros y bajo 800 bar de presión a una temperatura de 40 grados en forma «supercrítica» en equilibrio con su medio ambiente.
Almacenamiento geológico
Esta técnica utiliza la inyección de dióxido de carbono directamente en formaciones geológicas subterráneas. Los campos de petróleo y los acuíferos salinos son sitios de almacenamiento ideales. Las cuevas y las minas antiguas, comúnmente utilizada para almacenar gas natural no se utilizan debido a la falta de seguridad en el almacenamiento.
El CO se inyecta en yacimientos de petróleo en declive durante más de 30 años para aumentar la tasa de recuperación de petróleo. Esta opción es atractiva porque el costo de almacenamiento se compensa con la venta de petróleo adicional que se ha generado. Otros beneficios de esta técnica proviene de la utilización de las infraestructuras existentes y de los estudios geofísicos y geológicos efectuados por la exploración petrolera. Todos los campos de petróleo tienen una barrera geológica que evita la salida de fluidos gaseosos (tal como el CO) en el futuro.
Las desventajas de los campos petroleros se encuentran en su distribución geográfica y su limitada capacidad.