Con las emisiones globales que continúan sin cesar, El cambio climático avanza a un ritmo sorprendente. Pero un equipo de científicos de la Universidad de California en Santa Bárbara y la Universidad RWTH Aachen en Alemania tiene en mente un nuevo —y novedoso— destino para todo el dióxido de carbono que se arroja a la atmósfera:los productos químicos.

La producción química emite cantidades asombrosas de gases de efecto invernadero a través de la energía que consume y las materias primas a base de carbono que utiliza. Sangwon Suh, profesor de la Escuela de Ciencias y Gestión Ambiental Bren de UC Santa Bárbara, y sus colegas investigadores ven una oportunidad para desviar miles de millones de toneladas de CO2 de las chimeneas a la cadena de suministro de productos químicos, si el mundo puede crear suficiente energía renovable para que el esfuerzo valga la pena. Su análisis aparece en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias .

Según los hallazgos del equipo, producción química:una industria que abarca sectores tan diversos como los lubricantes, pinturas y plásticos:representa más de 3.300 millones de toneladas métricas de CO2 por año, o el equivalente en otros gases de efecto invernadero. Suh publicó recientemente el primer informe completo de las emisiones de carbono de los plásticos, en el que él y su coautor descubrieron que los plásticos por sí solos representan el equivalente a 1.800 millones de toneladas métricas de emisiones de CO2 al año.

"Por un lado, esta enorme cantidad de plástico y productos químicos plantea un problema, "dijo Suh, que investiga la ecología industrial, "porque se necesita una gran cantidad de energía en la producción y, una vez que se utilizan los productos, se generará una gran cantidad de residuos ".

"Por otra parte, " él continuó, "esta es una oportunidad, porque estas materias primas están basadas en gran parte en carbono. Si podemos usar dióxido de carbono como fuente de carbono para estos plásticos y productos químicos, entonces podemos capturar y almacenar una gran cantidad de CO2 en los plásticos y productos químicos que de otro modo se habrían emitido, todo mientras se crea valor ".

Aplicar la captura y utilización de carbono (CCU) a la industria química es una idea novedosa. Proporcionaría una fuente renovable de compuestos de carbono y tiene el beneficio adicional de extraer CO2 de la atmósfera. CCU también produce una gran cantidad de agua pura como subproducto, una bendición potencial a medida que la seguridad del agua se convierta en un problema mayor. Y lo que es más, poner en uso el carbono capturado compensa algunos de los costos de capturarlo en primer lugar, un importante desafío económico para los esfuerzos de secuestro de carbono.

Pero el equipo quería saber qué tan práctico podría ser. Este es un nuevo territorio por lo que la mayoría de los investigadores tuvieron que trabajar desde cero. Se dispusieron a probar si CCU brindaba una oportunidad considerable para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, y descubrió que sí. La técnica podría eliminar hasta 3,5 mil millones de toneladas métricas de CO2, o el equivalente en otros gases de efecto invernadero por año.

Sin embargo, este proceso aumentaría la demanda total de energía de la industria principalmente porque también necesita hidrógeno, que generalmente se produce a partir del agua mediante electrólisis. Estas demandas deberían satisfacerse con energía renovable, de lo contrario, el proceso emitiría más carbono que simplemente obtener material de forma tradicional, a través de reservas de combustibles fósiles.

La pregunta entonces fue:¿cuánta electricidad renovable se necesita para alcanzar este potencial técnico de 3,5 gigatoneladas?

La respuesta:del 126 al 222% de los actuales objetivos mundiales de energía renovable para 2030. Y estos objetivos ya parecen muy ambiciosos con las políticas y trayectorias actuales.

"Nos sorprendió la cantidad de electricidad necesaria para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero a través de CCU, "Suh comentó." Algunas personas pueden pensar que los números de generación de energía renovable que probamos no son realistas. Bien, ese es el punto."

Tiempo y esfuerzo

Muchos científicos se interesaron en CCU, así como en la captura y almacenamiento de carbono, a medida que se preocupaban más de que varias propuestas y estrategias para disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero pudieran quedarse cortas. Las luces LED y los coches eléctricos producen menos gases de efecto invernadero. pero evitar una catástrofe climática requiere algo más que reducir las emisiones, Dijo Suh.

"Los científicos están empezando a sentir que estos esfuerzos no podrán mantenernos en un aumento de la temperatura media global de 1,5 a 2 grados Celsius, ", dijo. Estos son los objetivos establecidos por las Naciones Unidas tras el informe del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC) para prevenir desastres climáticos. Mantenerse dentro de estos objetivos requiere reducir las emisiones netas a cero para la segunda mitad del siglo". , dijo Suh, quien se desempeñó como autor principal coordinador en parte del informe del panel de 2014.

Esto lleva al concepto de presupuesto de carbono, es decir, una cantidad máxima total de gases de efecto invernadero que los seres humanos pueden emitir y aún mantener el calentamiento por debajo de los 2 grados centígrados. Los científicos han elaborado muchas estimaciones de este presupuesto, pero uno de los más influyentes arroja una cifra de 763 mil millones de toneladas métricas de CO2, o el equivalente en otros gases. Ahora, emitimos alrededor de 50 mil millones de toneladas de CO2 al año, Dijo Suh. Eso no permite mucho margen de maniobra. o mucho tiempo para solucionar el problema.

"Tenemos que reducir drásticamente nuestras emisiones de gases de efecto invernadero de inmediato, "Dijo Suh.

Sin embargo, él cree que tener una visión demasiado optimista del potencial de captura de carbono también es peligroso. "Nuestro estudio representa la primera evaluación global del potencial que tiene CCU para la mitigación del carbono, y descubrimos que CCU necesita mucho para salvar el mundo, "Suh dijo. Los seres humanos no pueden continuar como de costumbre bajo el supuesto de que la captura de carbono para solucionar el problema, incluso si no alcanzamos nuestros objetivos".

"Mas que cualquier otra cosa, este estudio muestra la enorme magnitud de energía renovable necesaria para que CCU tenga sentido, ", dijo Suh. Sospecha que quienes lean el estudio se resistirán a los requisitos, diciendo que no podemos dirigir toda esa electricidad renovable únicamente a CCU.

"Estoy de acuerdo, ", dijo." Ese es el punto ".

La mejor inversión por tu dinero

Si sumamos la enorme cantidad de electricidad renovable que se detalla en el estudio, surge la pregunta de si CCU es la mejor aplicación de esta potencia adicional. Entonces, el equipo comparó CCU con alternativas que pueden resultar más eficientes.

Resulta que CCU no es actualmente el uso más eficiente de electricidad renovable para la mitigación de carbono. Invertir esta energía en bombas de calor, en lugar de depender del gas natural para la calefacción, proporcionaría la mayor reducción de emisiones por kilovatio-hora. seguido de cosas como la electrificación del transporte y los calentadores de agua. De hecho, el equipo calculó que podríamos invertir unos 5 petavatios-hora (5 billones de kilovatios-hora) de energía renovable adicional en bombas de calor antes de que alcancen la saturación. Solo después de todos estos otros Se agotan los usos más eficientes de la electricidad renovable. ¿Entonces tendría sentido invertir energía verde en la captura y utilización de carbono?

Sin embargo, si se genera capacidad extra, CCU podría resultar una herramienta valiosa para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, según los científicos. El gran tonelaje de compuestos a base de carbono que fluyen a través de la industria química le da a CCU el potencial de tener un efecto descomunal en la reducción de emisiones.

"No encontramos a CCU como un salvador del medio ambiente global, "Suh dijo, "aunque podría tener cierto potencial local, donde hay un exceso de oferta de electricidad renovable sin usos aparentes ".

En ese caso, sin embargo, los plásticos voluminosos y los productos químicos producidos deberían enviarse al mercado, generando así más emisiones. En lugar de, el exceso de electricidad podría destinarse al procesamiento de datos, que es mucho más eficiente para transmitir en todo el mundo, Dijo Suh. Él y sus colegas ahora están examinando el papel que podrían tener los centros de datos y la computación subcontratada en la reducción de emisiones al hacer el uso más eficiente de las fuentes de energía disponibles.