Una solución frente al cambio climático
01 oct 2021
El ciclo global del carbono es una parte integral del sistema Tierra. Entre los componentes (tierra, atmósfera y océanos) de ese ciclo global hay intercambios de carbono que transcurren desde décadas a siglos. Más del 90% del carbono contenido en esos reservorios está en los océanos. Es decir, que su papel es decisivo.
Pero con el comienzo de la Revolución Industrial (finales s. XVIII e inicios del XIX), la actividad humana alteró de manera dramática las reservas y los flujos de carbono dentro del sistema tierra-atmósfera-océano, con el aprovechamiento mercantil del carbono fósil (carbón, petróleo, gas) que permanecía en el reservorio geológico.
De ser en la era preindustrial, un sumidero del carbono procedente de la biosfera terrestre, con el proceso industrial, los océanos han pasado a convertirse en un importante receptáculo de carbono neto anual, a través de los ríos, absorbiendo el carbono antropogénico. Por tanto, desde la Revolución Industrial, los océanos funcionan como gigantescos reservorios del carbono proveniente de la actividad humana.
Las estimaciones científicas calculan que sin esos reservorios marinos operando junto a los terrestres, los niveles de CO2 en la atmósfera serían un 50% más altos (sobre registros 2019); registros que por cierto que ya estaban muy por encima del límite previsto, para contener el calentamiento global en 2°C.
Como advierte Naciones Unidas, la absorción de dióxido de carbono que hacen los océanos es decisiva para contener los efectos del cambio climático. Pese a ello, la humanidad persiste en seguir alterando el ciclo del carbono en sus aguas, lo que podría invertir la función de los océanos como reguladores del clima en la Tierra por absorción del dióxido de carbono (CO2), para convertirse en un emisor y en un elemento más de calentamiento global, acelerando el avance del cambio climático.
Las investigaciones del IPCC proporcionan pruebas científicas sólidas sobre el papel del carbono oceánico en el clima y el riesgo de acrecentar los daños que sufre el océano global. Es urgente, por tanto, reducir y evitar que se siga agudizando el deterioro de sus funciones, crecientemente amenazadas por la pérdida de oxígeno de los océanos causada por el exceso de materia orgánica y el crecimiento de algas, la acidificación y calentamiento.
CARBFIX PUEDE SER LA RESPUESTA
Los científicos aseguran que es posible sepultar importantes cantidades de dióxido de carbono solo mezclándolo con agua y bombeándolo en zonas abundantes en rocas basálticas. De hecho hay importantes avances realizados en ese camino, como el de Carbfix, una asociación académico-industrial que ha desarrollado un enfoque novedoso para capturar y almacenar CO₂ mediante su anexión al agua y su inyección en basaltos subterráneos.
De alguna manera ese procedimiento invertiría lo que el hombre hizo con los combustibles fósiles que permanecían en el subsuelo, provenientes de la descomposición de materia orgánica de animales, plantas y microorganismos, que tras un proceso de transformación geológica de millones de años, quedó fosilizada y enterrada.
Cuando el hombre comenzó a extraer y quemar carbón o petróleo, abrió la puerta al dióxido de carbono contenido, que comenzó a liberarse y aumentar sus niveles en la atmósfera, hasta desarrollar los actuales efectos de calentamiento global.
La preocupación ante esas consecuencias ha llevado a que prosperen una serie de iniciativas científicas y tecnológicas para enterrar el exceso de CO2 en el subsuelo, de alguna manera dando vuelta la historia del último siglo y medio. La idea precursora era “capturar” el dióxido de carbono y mediante reacciones químicas fijarlo a rocas u otros compuestos –aprovechando, por ejemplo, las cavidades dejadas por la extracción del petróleo y gas–.
Las objeciones parecían insalvables ya que se creía que el proceso podría llevar cientos o miles de años. Pese a ello, Carbfix desarrolló un proyecto en 2006, que formalizaron cuatro socios fundadores en 2007: Reykjavík Energy, la Universidad de Islandia, CNRS (Toulouse, Francia) y el Earth Institute de la Universidad de Columbia (EEUU). El proyecto contó también con la colaboración de la UE Amphos 21, Climeworks y la Universidad de Copenhague (Dinamarca) para atender subproyectos.
Tras una década de avances, en 2016, los sueños de Carbfix eran una realidad. Ese año, Juerg Matter (University of Southampton), Martin Stute (Earth Observatory Columbia University), Sandra Ó. Snæbjörnsdóttir (CarbFix), Eric H. Oelkers (CSR de Francia) junto a otros colegas, publicaron un estudio “Rapid carbon mineralization for permanent disposal of anthropogenic carbon dioxide emissions”, demostrando que era posible inyectar importantes cantidades de CO2 en el subsuelo y conseguir que se fije a las rocas en tan solo un par de años (Science n° 6291)
Allí afirmaban que “el CO2 atmosférico se puede secuestrar inyectándolo en rocas basálticas, lo que proporciona una forma potencialmente valiosa de deshacer parte del daño causado por la quema de combustibles fósiles”. La experiencia de Carbfix fue inyectar CO2 en pozos en Islandia atravesando lavas basálticas e hialoclastitas a profundidades entre 400 y 800 mts. Más del 95% del CO2 inyectado en la planta CarbFix en Islandia se mineralizó a minerales de carbonato en menos de 2 años.
Este resultado contrasta con la opinión común de que la inmovilización de CO2 como minerales de carbonato dentro de los reservorios geológicos lleva varios cientos a miles de años. Los minerales de carbonato son estables, por lo que no hay grandes riesgos de fugas de carbono. “Hemos cambiado el consenso de que lleva cientos o miles de años mineralizar el carbono” explicaba entonces Sigurdur Gislason, de la Universidad de Southampton, que participó del estudio.
La captura y almacenamiento de carbono proporciona una alternativa hacia la descarbonización de la economía global. El éxito de esta solución depende de la capacidad de almacenar CO2 de forma segura y permanente.
Hoy Carbfix ya ha logrado almacenar desde 2014 más de 72.502.000 toneladas métricas de CO2.a un ritmo de más de 25.000 tm diarias. (El reloj de su acción al segundo puede consultarse on line en su página oficial).
En menos de una década, Carbfix transformó una idea en papel a un proceso industrial totalmente operativo, rentable y ambientalmente benigno para capturar CO2 y H2S de fuentes de emisión y almacenarlo permanentemente como roca en el subsuelo
Este rápido y exitoso desarrollo de la innovación provino de una virtuosa colaboración entre la industria y la academia, con la participación activa de científicos, ingenieros y emprendedores de carácter interdisciplinario.
El «milagro» ocurrió en la planta geotermal de Hellisheidi (Islandia), una central capaz de proporcionar energía a Reykjavik, la capital del país, aprovechando el calor y la energía del subsuelo para mover sus turbinas. El lugar tiene una ventaja: la existencia de rocas basálticas ricas en elementos como calcio, hierro y magnesio que favorecen la mineralización del carbono. Cuando se inyecta agua mezclada con gases a profundidades de entre 400-800 metros, la solución comienza a penetrar en los poros de la roca y a sufrir reacciones químicas, que acaban generando precipitaciones de carbonatos y convirtiéndolo en roca.
La buena noticia, como señala Martin Stute, del Observatorio de la Tierra de la Universidad de Columbia es que “hay muchos lugares con suelos basálticos”. Todos los suelos marinos del mundo están hechos básicamente de rocas basálticas porosas, y además alrededor del 10% de las rocas continentales son basálticas. Opinión que comparte Sigurdur Gislason, otro de los investigadores: “El 70% de la superficie de la Tierra está cubierto por océanos y la mayor parte del suelo marino está hecha de basalto. Podemos usar agua de mar para inyectarla en el subsuelo, en zonas como India o California”.
Un nuevo estudio publicado en Nature (enero 2020) “Almacenamiento de dióxido de carbono mediante carbonatación minera”, producido por Sandra Ó. Snæbjörnsdóttir, Eric H. Oelkers, Sigurður R. Gislason, (partícipes del reporte anterior), junto a un grupo de nuevos colaboradores, establece una serie de conclusiones que pueden resumirse en:
1. La captura y el almacenamiento de carbono tienen un papel clave en el logro de los objetivos del Acuerdo de París;
2. El almacenamiento de CO2 a través de la carbonatación mineral amplía la aplicabilidad de la captura y el almacenamiento de carbono al permitir el almacenamiento en áreas que antes no se consideraban factibles.
3. La rápida mineralización de CO2 a través de la inyección en formaciones rocosas reactivas aumenta la seguridad del almacenamiento.
4. La mineralización de carbono en rocas basálticas ofrece un potencial de almacenamiento global que excede las emisiones antropogénicas.
5. El método se puede utilizar para el almacenamiento subterráneo de CO2 y otros gases importantes para el medio ambiente, a través de la captura de agua, aunque este enfoque es intensivo en agua.
6. Se necesitan esfuerzos considerables para acelerar el despliegue del almacenamiento de CO2 a través de la carbonatación mineral, incluida una operación más generalizada en diversas condiciones.
El desarrollo Carbfix ha sorteado objeciones vinculadas a la necesidad de bombear 25 toneladas de agua, por cada tonelada de dióxido de carbono, lo que ha quedado superado frente a la comprobación de que puede utilizarse exitosamente agua de mar. Si la humanidad necesita reducir las emisiones de CO2 a la atmósfera, ¿por qué no enterrarlo? Y si esa captura pudiera hacerse desde el lugar mismo donde se están originando emisiones sería extraordinario. La ciencia hoy avanza en esa dirección. Daremos cuenta en Más Azul en próximas publicaciones, de algunas de las innovadoras soluciones en curso.
La alternativa revolucionaria de Carbfix ha estimulado múltiples investigaciones e iniciativas al punto que en algunos países como España, el Estado ya se ha reservado emplazamientos por toda la geografía del país como posibles futuros territorios para almacenar las emisiones de dióxido de carbono de centrales térmicas, a más de 1.000 metros de profundidad. Y lo ha hecho –como acontece con las reservas mineras– para evitar la posible especulación sobre tierras con la capacidad de almacenar dióxido de carbono.
Pareciera que las respuestas científicas están en las puertas de encontrar soluciones para enfrentar el cambio climático. Falta ahora claramente la decisión política.