Quizás la mejor esperanza para frenar el cambio climático —capturar y almacenar las emisiones de dióxido de carbono bajo tierra— sigue siendo esquiva debido en parte a la incertidumbre sobre su viabilidad económica.

En un esfuerzo por brindar claridad sobre este punto, Investigadores de la Universidad de Stanford y la Universidad Carnegie Mellon han estimado las demandas de energía involucradas en una etapa crítica del proceso.

Sus hallazgos, publicado el 8 de abril en Ciencia y Tecnología Ambiental, sugieren que el manejo y la eliminación de salmueras de alta salinidad, un subproducto del secuestro subterráneo eficiente de carbono, impondrá importantes sanciones por energía y emisiones. Su trabajo cuantifica estas sanciones para diferentes escenarios de gestión y proporciona un marco para hacer que el enfoque sea más eficiente desde el punto de vista energético.

"Diseñar nuevos sistemas de infraestructura masiva para el almacenamiento geológico de carbono con una apreciación de cómo se cruzan con otros desafíos de ingeniería, en este caso la dificultad de manejar salmueras de alta salinidad, será fundamental para maximizar los beneficios del carbono y reducir los costos del sistema, "dijo la autora principal del estudio, Meagan Mauter, profesor asociado de Ingeniería Civil y Ambiental en la Universidad de Stanford.

Llegar a una limpieza El futuro de las energías renovables no sucederá de la noche a la mañana. Uno de los puentes en ese camino implicará lidiar con las emisiones de dióxido de carbono, el gas de efecto invernadero dominante que calienta la Tierra, a medida que disminuya el uso de combustibles fósiles. Ahí es donde entra en juego el secuestro de carbono. Si bien la mayoría de los científicos del clima están de acuerdo en la necesidad de un enfoque de este tipo, Ha habido poca claridad sobre los costos del ciclo de vida completo de la infraestructura de almacenamiento de carbono.

Desafío salado

Un aspecto importante de ese análisis es comprender cómo gestionaremos las salmueras, agua salada altamente concentrada que se extrae de reservorios subterráneos para aumentar la capacidad de almacenamiento de dióxido de carbono y minimizar el riesgo de terremotos. Los reservorios salinos son los lugares de almacenamiento más probables para el dióxido de carbono capturado porque son grandes y ubicuos, pero las salmueras extraídas tienen una concentración media de sal que es casi tres veces mayor que el agua de mar.

Estas salmueras deberán eliminarse mediante inyección en un pozo profundo o desalinizarse para su reutilización beneficiosa. Bombearlo bajo tierra, un enfoque que se ha utilizado para las aguas residuales de la industria del petróleo y el gas, se ha relacionado con una mayor frecuencia de terremotos y ha provocado una reacción pública significativa. Pero la desalinización de las salmueras es significativamente más costosa y consume mucha energía debido a que en parte, a los límites de eficiencia de las tecnologías de desalación térmica. Es esencial paso complejo con una etiqueta de precio potencialmente enorme.

El panorama

El nuevo estudio es el primero en evaluar de forma exhaustiva las sanciones energéticas y las emisiones de dióxido de carbono relacionadas con la gestión de la salmuera en función de varios transportes de carbono. Escenarios de manejo de reservorios y tratamiento de salmuera en los EE. UU. los objetivos más rentables para la captura de carbono y sus ubicaciones son generalmente representativos de la ubicación de las fuentes puntuales de dióxido de carbono.

Quizás como era de esperar, el estudio encontró mayores penalizaciones de energía para escenarios de manejo de salmuera que priorizan el tratamiento para su reutilización. De hecho, La gestión de la salmuera impondrá la mayor penalización de energía posterior a la captura y compresión por tonelada de dióxido de carbono. hasta un orden de magnitud mayor que el transporte de carbono, según el estudio.

"No hay almuerzo gratis, "dijo el autor principal del estudio, Timothy Bartholomew, un ex estudiante graduado de ingeniería civil y ambiental en la Universidad Carnegie Mellon que ahora trabaja para KeyLogic Systems, contratista del Laboratorio Nacional de Tecnología Energética del Departamento de Energía. "Incluso las soluciones de ingeniería para el almacenamiento de carbono impondrán sanciones energéticas y darán lugar a algunas emisiones de carbono. Como resultado, necesitamos diseñar estos sistemas de la manera más eficiente posible para maximizar sus beneficios de reducción de carbono ".

El camino a seguir

Las soluciones pueden estar a la mano.

La penalización energética de la gestión de la salmuera se puede reducir priorizando el almacenamiento en depósitos de baja salinidad, minimizar la relación de extracción de salmuera y limitar el grado de recuperación de la salmuera, según los investigadores. Advierten sin embargo, que estos enfoques traen sus propias compensaciones por los costos de transporte, sanciones energéticas, capacidad de almacenamiento del reservorio y tasas seguras de inyección de dióxido de carbono en reservorios subterráneos. La evaluación de las compensaciones será fundamental para maximizar la mitigación de las emisiones de dióxido de carbono, minimizando los costos financieros y limitando las externalidades ambientales.

"Hay implicaciones relacionadas con el agua para la mayoría de las vías de descarbonización profundas, "dijo Mauter, quien también es miembro del Instituto Stanford Woods para el Medio Ambiente. "La clave es comprender estas limitaciones con suficiente detalle para diseñar alrededor de ellas o desarrollar soluciones de ingeniería que mitiguen su impacto".