La humanidad debe eliminar hasta 660 mil millones de toneladas de dióxido de carbono (CO₂) de la atmósfera para finales de siglo para limitar el calentamiento global a 1,5 °C. Eso es según el informe más reciente del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC), que basó su estimación en las concentraciones atmosféricas de CO₂ medidas en 2020.

Eliminar tanto CO₂ implicará más que simplemente plantar muchos árboles. Ingenieros y científicos están desarrollando tecnologías de captura directa de aire (DAC, por sus siglas en inglés) que se supone que extraen grandes cantidades de CO₂ de la atmósfera utilizando muy poca tierra y agua.

Una unidad DAC típica utiliza grandes ventiladores para empujar el aire a través de un material líquido o sólido que puede unir y eliminar el CO₂, de forma similar a como los pulmones humanos extraen oxígeno. El material se regenera cuando se calienta, dejando CO₂ concentrado.

El CO₂ concentrado puede almacenarse permanentemente, generalmente bajo tierra en yacimientos agotados de petróleo y gas, o usarse para producir productos químicos útiles, como combustibles sintéticos. Estos combustibles volverían a liberar CO₂ cuando se quemaran, por lo que son técnicamente neutros en carbono.

Los defensores de la tecnología dicen que esto podría reducir la necesidad de combustibles fósiles y ayudar a las industrias que son difíciles de descarbonizar, como la aviación, a alcanzar cero emisiones netas. A otros les preocupa que DAC ofrezca una distracción del arduo trabajo de reducir las emisiones de carbono.

Estos críticos sugieren que el alto costo de la energía y los materiales utilizados para DAC lo hacen prohibitivamente costoso y tan poco práctico en el corto plazo que queda para evitar un cambio climático catastrófico. El costo de eliminar una tonelada de CO₂ con DAC puede alcanzar los 600 USD (522 £).

La tecnología DAC todavía está en pañales. La Agencia Internacional de Energía (AIE) pronostica que retirará 90 millones de toneladas al año en 2030, 620 millones de toneladas en 2040 y 980 millones de toneladas anuales en 2050.

Pero tal como están las cosas, solo se han puesto en marcha 19 proyectos DAC desde 2010, que en conjunto eliminan 0,008 millones de toneladas de CO₂ cada año, lo que equivale a unos siete segundos de emisiones globales de la producción de energía en 2021.

Los desarrolladores de DAC están trabajando en proyectos que eliminarán alrededor de 1 millón de toneladas de CO₂ al año cada uno a mediados de la década de 2020. Pero pueden tener dificultades para mejorar la eficiencia energética y reducir los costos lo suficientemente rápido como para eliminar el CO₂ en la escala necesaria para cumplir con los pronósticos de la AIE para la década de 2030. Este es el por qué.

La implementación de DAC está cobrando impulso

La unidad más grande actualmente en funcionamiento es la planta Orca, que fue construida por la empresa Climeworks en Islandia en 2021. Con el tamaño de dos contenedores de envío, Orca tiene como objetivo capturar y almacenar de forma permanente hasta 4000 toneladas de CO₂ al año disolviéndolo en agua y bombeando bajo tierra donde reaccionará para formar roca.

Esto es lo que absorberían en un año 170.000 árboles en 340 hectáreas de terreno. Desafortunadamente, el clima frío a principios de 2022 congeló la maquinaria y cerró la planta.

Carbon Engineering, otro desarrollador de DAC, planea implementar una unidad en Texas en los EE. UU. que, según dice, eliminará y almacenará hasta 1 millón de toneladas de CO₂ al año una vez que comience a operar en 2024. Esta empresa incluye una inversión multimillonaria. de United Airlines, que intenta compensar las emisiones de sus vuelos y adquirir combustibles sintéticos.

Los combustibles neutros en carbono podrían reemplazar al petróleo en aviones y vehículos de mercancías de larga distancia. Pero las tecnologías aire-combustible aún necesitan un modelo comercial más competitivo que la industria de los combustibles fósiles.

Es poco probable que esto suceda rápidamente, ya que este último está muy bien establecido y subsidiado, mientras que la tecnología detrás del aire-combustible es rudimentaria y necesita una inversión sustancial para crecer.

Los costos están cayendo muy lentamente

La AIE ha estimado que eliminar hasta mil millones de toneladas de CO₂ al año del aire con plantas DAC en 2050 consumirá hasta 1667 teravatios-hora de energía, lo que equivale al 1 % del consumo mundial en 2019.

Se espera que los costos bajen a entre US$125 y US$335 por tonelada de CO₂ en la década de 2030, con la perspectiva de llegar a menos de US$100 para 2040. Esto dependerá de las unidades DAC que se implementen y los desarrolladores aprendan de estas unidades de demostración, de manera similar a cómo el costo de la energía solar cayó con el tiempo.

DAC podría volverse financieramente viable en la década de 2030 si la caída de los costos se cubre con el aumento del precio del carbono en los regímenes fiscales. Según el Fondo Monetario Internacional, el precio promedio del CO₂ en los países donde existen impuestos al carbono o mecanismos de fijación de precios alcanzó los 6 USD por tonelada en 2022 y aumentará a 75 USD para 2030.

El Sistema de Comercio de Emisiones de la UE fijó el precio de una tonelada de CO₂ en 90 USD la tonelada en 2022. La Ley de Reducción de la Inflación aumentó recientemente los créditos fiscales para las empresas que eliminan y almacenan CO₂ en los EE. UU. de 50 USD a 180 USD la tonelada.

Pero los altos precios del carbono están lejos de ser la norma en otros lugares. En China, el precio del carbono osciló entre 6 y 9 dólares estadounidenses por tonelada en 2021 y 2022.

DAC también podría volverse viable si se monetiza el CO₂ que elimina. Pero esto es arriesgado. Una aplicación de DAC es la recuperación mejorada de petróleo, que implica bombear CO₂ concentrado bajo tierra para extraer más petróleo.

Las estimaciones sugieren que este método podría emitir 1,5 toneladas de CO₂ por cada tonelada eliminada. Aunque esta estrategia podría reducir las emisiones netas de la producción de petróleo convencional, aún agregaría carbono a la atmósfera.

La oportunidad puede surgir en industrias que necesitan CO₂ concentrado, como los fabricantes de alimentos. El precio del CO₂ ha aumentado de 235 USD la tonelada en septiembre de 2021 a más de 1200 USD recientemente.

Esto se debe a que la mayor parte del CO₂ en el Reino Unido proviene de la industria de los fertilizantes, donde los altos precios del gas natural han causado estragos. Aunque la demanda global actual se limita a alrededor de 250 millones a 300 millones de toneladas al año, DAC pronto podría ofrecer un suministro de CO₂ más asequible y neutral para el clima.

Las nuevas tecnologías pueden ayudar a abaratar el DAC. Por ejemplo, una empresa nueva de DAC con sede en el Reino Unido llamada Mission Zero Technologies tiene como objetivo utilizar electricidad en lugar de calor para regenerar el material absorbente de CO₂ en las unidades DAC. Esto, afirma la compañía, reduciría cuatro veces los requisitos de energía de DAC.

Desafortunadamente, las estimaciones de costos para DAC son muy inciertas. Esto se debe en parte a que a menudo provienen de los propios desarrolladores en lugar de investigaciones independientes. No existe un enfoque comúnmente aceptado para cuantificar los costos reales de DAC, pero mi grupo de investigación está trabajando para verificar los costos de eliminación declarados por los desarrolladores de DAC y pronosticados por la IEA con una red global de académicos e industriales.

¿Disminuirá DAC el calentamiento global?

The world needs to build about 30 DAC plants capable of removing more than 1 million tons of CO₂ a year every year between 2020 and 2050. With only a few such plants expected to be operational by the mid-2020s, overcoming this shortfall will be hard, especially if costs remain high and breakthrough DAC technologies are not discovered and commercialized.

I believe that DAC is still an essential tool for slowing global warming. When the predicted cost reductions are achieved, DAC will unlock the path to large-scale CO₂ removal with a much smaller land and water footprint than other removal technologies in the 2030s and beyond.

The role of DAC is not to compensate for rising emissions in the 2020s, but to close the emission gap and bring atmospheric CO₂ concentration down to limit global warming to 1.5°C during the decade and a bit approaching 2050. This is why governments and businesses should focus on ending their reliance on fossil fuels while supporting the research and development of DAC technology to drive its costs down. + Explora más

How not to solve the climate change problem

Este artículo se vuelve a publicar de The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.