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La energía es el arma de doble filo en la raíz de la crisis climática. La energía barata ha mejorado vidas y sustentado un crecimiento económico masivo. Pero debido a que la mayor parte proviene de la quema de combustibles de hidrocarburos, ahora nos queda un legado de dióxido de carbono atmosférico alto (CO2 ) y una economía intensiva en emisiones.
Pero, ¿y si pudiéramos darle la vuelta a la relación energía-emisiones? Necesitaríamos una tecnología que genere electricidad y elimina CO2 de la atmósfera.
La buena noticia es que esta tecnología ya existe. Además, Nueva Zelanda está perfectamente posicionada para hacer esta "descarbonización" más barata que en cualquier otro lugar del planeta.
Y el momento no podría ser mejor, con el primer Plan de Reducción de Emisiones del gobierno (publicado ayer) que exige proyectos audaces y soluciones innovadoras.
Investigamos cómo quemar los residuos forestales para obtener electricidad mientras simultáneamente capturamos las emisiones y las atrapamos en campos geotérmicos. Dado que los bosques eliminan CO2 de la atmósfera a medida que crecen, este proceso tiene emisiones negativas.
Esto también significa que un "impuesto" al carbono puede convertirse en un ingreso. Con el CO2 de Nueva Zelanda precio en un máximo histórico de NZ $ 80 por tonelada métrica, y compañías extranjeras que anuncian fondos de miles de millones de dólares para comprar compensaciones, ahora es el momento de la colaboración entre industrias para hacer de Nueva Zelanda un líder mundial en descarbonización.
Bioenergía con captura y almacenamiento de carbono
Los sumideros de carbono artificiales son sistemas diseñados que eliminan permanentemente el CO2 de la atmósfera.
La bioenergía con captura y almacenamiento de carbono (BECCS) logra esto atrapando el CO2 de materia orgánica quemada (árboles, biorresiduos) en las profundidades subterráneas. Una ventaja adicional es que la energía liberada durante la combustión se puede utilizar como sustituto de la energía basada en hidrocarburos.
El Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC) ha dicho que las vías de mitigación climática deben incluir cantidades significativas de BECCS para limitar el calentamiento global a 1,5 ℃. Sin embargo, la tecnología aún es nueva, con solo unas pocas plantas en todo el mundo actualmente operando a escala.
Estación de energía geotérmica de Wairakei con sus tuberías, pozos y turbinas de vapor existentes. Crédito:Shutterstock
El costo es una barrera importante. Los nuevos proyectos necesitan tuberías costosas para mover el CO2 y pozos profundos de inyección para almacenarlo bajo tierra. Porque el CO2 es más flotante que el agua, también existe la preocupación de que cualquier gas almacenado bajo tierra pueda filtrarse con el tiempo.
Aquí es donde los campos geotérmicos pueden ayudar.
Sistemas geotérmicos para BECCS
La energía geotérmica es una fuente confiable de energía en Nueva Zelanda y suministra casi el 20 % de nuestra electricidad. Utilizamos pozos profundos para aprovechar los depósitos subterráneos de agua caliente, que luego pasa a través de una red de tuberías a una turbina de vapor que genera electricidad.
Posteriormente, el agua se vuelve a bombear bajo tierra, lo que evita que el embalse se "seque". Las empresas de Nueva Zelanda son líderes mundiales en la gestión de recursos geotérmicos y algunas incluso están experimentando con la reinyección de pequeñas cantidades de CO2 que surgen con el agua geotérmica.
Aquí está la oportunidad. Los sistemas geotérmicos ya cuentan con la infraestructura necesaria para un proyecto BECCS exitoso:tuberías, pozos de inyección y turbinas. Solo tenemos que averiguar cómo unir estas dos tecnologías renovables.
Proponemos que al quemar los desechos forestales podemos sobrecargar el agua geotérmica a temperaturas más altas, produciendo aún más energía renovable. Luego, CO2 de la combustión de biomasa se puede disolver en el agua geotérmica, como una corriente de soda, antes de que se vuelva a inyectar bajo tierra.
Proyectos en Islandia y Francia han demostrado que disolver CO2 en agua geotérmica es mejor que inyectarla directamente. Reduce el costo de la nueva infraestructura (CO2 líquido la compresión es costosa) y significa que los pozos de reinyección construidos para la operación geotérmica normal pueden seguir utilizándose.
A diferencia del CO2 puro que es menos densa que el agua y tiende a subir, el agua carbonatada reinyectada es un 2% más pesada y se hundirá. Mientras se produzcan y reinyecten cantidades iguales de agua geotérmica, el CO2 permanecerá disuelto de forma segura, donde puede convertirse lentamente en rocas y quedar atrapado de forma permanente.
¿Cómo se acumulan los números?
Nuestro modelo inicial muestra que la BECCS geotérmica podría tener emisiones negativas del orden de -200 a -700 gramos de CO2 por kilovatio hora de electricidad (gCO2/kWh). En comparación con aproximadamente 400 gCO₂/kWh de emisiones positivas de una planta de energía de gas natural, esta es una reversión dramática de la compensación de emisiones de energía.
Aplicado a un sistema geotérmico del tamaño de Wairakei (160 megavatios), un solo sistema BECCS geotérmico podría encerrar un millón de toneladas métricas de CO2 cada año. Esto equivale a sacar doscientos mil automóviles de las carreteras y, a los precios actuales, generaría decenas de millones de dólares netos en compensaciones de carbono.
Estos podrían intercambiarse a través del Esquema de Comercio de Emisiones para ganar un tiempo valioso para las industrias que han tardado en descarbonizarse, como la agricultura o el cemento, para llegar a cero neto.
Aún mejor, la mayoría de los campos geotérmicos de Nueva Zelanda están ubicados cerca de grandes bosques con operaciones forestales expansivas. Las estimaciones sitúan nuestra generación de residuos forestales en torno a los tres millones de metros cúbicos al año. Rather than leaving it to rot, this could be turned into a valuable resource for geothermal BECCS and a decarbonizing New Zealand.
We can start doing this now
According to the IPCC it is "2 )%20emissions">now or never" for countries to dramatically decarbonize their economies. Geothermal BECCS is a promising tool but, as with all new technologies, there is a learning curve.
Teething problems have to be worked through as costs are brought down and production is scaled. New Zealand has a chance to get on that curve now. And the whole world will benefit if we do.
The success of geothermal BECCS will turn on new partnerships between New Zealand's geothermal generators, manufacturers and the forestry sector. Forestry owners can help transition wood waste into a valuable resource and drive down gate costs.
Most importantly, geothermal operators can leverage their vast injection well inventories and detailed understanding of the underground to permanently lock up atmospheric carbon.
With the government tightening emissions budgets and investing billions in a Climate Emergency Response Fund, now is the perfect time to make geothermal BECCS work for Aotearoa New Zealand.
