Gráficamente abstracto. Crédito:DOI:10.1021 / acs.est.1c01109
Extraer del aire el dióxido de carbono que atrapa el calor y convertirlo en productos útiles, un concepto llamado captura y utilización de carbono, tiene el potencial de ofrecer beneficios tanto ambientales como económicos.
Según algunas estimaciones optimistas, CCU podría generar ingresos anuales de más de $ 800 mil millones para 2030 al tiempo que reduce las emisiones de dióxido de carbono que alteran el clima hasta en un 15%. CO capturado 2 potencialmente podría usarse para hacer hormigón y otros materiales de construcción, combustibles plástica, y diversos productos químicos y minerales utilizados en la industria, agricultura, medicina y en otros lugares.
Pero, ¿cuál de estos productos sería más útil para el clima? Hasta ahora, No se ha realizado ningún estudio exhaustivo que compare los beneficios climáticos de una gama completa de posibles productos derivados de CCU.
Un nuevo estudio de la Universidad de Michigan llena ese vacío crítico al analizar 20 usos potenciales del dióxido de carbono capturado en tres categorías:concreto, productos químicos y minerales, y clasificarlos por beneficio climático. Estudios anteriores demostraron que el uso de CCU para fabricar productos en esas tres categorías tiene el potencial de consumir hasta 6.2 gigatoneladas de dióxido de carbono al año para 2050.
Los investigadores de la U-M encontraron que solo cuatro de las 20 "vías CCU" que analizaron, dos que usan CO 2 para fabricar hormigón y dos que lo utilizan para fabricar productos químicos tienen una probabilidad superior al 50% de generar un beneficio climático neto. Un beneficio climático neto significa que las emisiones evitadas mediante el uso de la tecnología CCU superan las emisiones generadas al capturar el CO 2 y elaboración del producto final.
El estudio, realizado por investigadores del Centro de Sistemas Sostenibles de la Escuela de Medio Ambiente y Sostenibilidad de la U-M y del Departamento de Ingeniería Mecánica de la U-M, fue publicado en línea el 22 de agosto en la revista Ciencia y tecnología ambiental .
"Las decisiones de escalar globalmente las operaciones de CCU requerirán orientación sobre la identificación de productos que maximicen los beneficios climáticos del uso de CO capturado 2 , "dijo el autor principal Dwarak Ravikumar, un ex investigador postdoctoral en el Centro de Sistemas Sostenibles de la U-M que ahora se encuentra en el Laboratorio Nacional de Energías Renovables.
"Nuestras clasificaciones ayudarán a priorizar las estrategias de I + D hacia los productos con el mayor beneficio climático, evitando al mismo tiempo las vías que incurren en una carga climática significativa y que ofrecen pocas esperanzas de mejora". "Dijo Ravikumar.
El nuevo estudio también mostró que, en el presente, la electricidad producida a partir de fuentes renovables como el viento a menudo conduce a un mayor beneficio climático si se suministra a la red para compensar las emisiones de combustibles fósiles, en lugar de utilizarse para fabricar productos CCU. Eso cambiará con el tiempo a medida que los combustibles fósiles se eliminen gradualmente, según los autores del estudio.
"En la actualidad, Existe una mayor oportunidad de reducir las emisiones de carbono mediante el uso de fuentes de energía renovables para desplazar la generación de electricidad basada en combustibles fósiles que la inversión en muchas de las tecnologías CCU. "dijo el coautor del estudio Greg Keoleian, director del Centro de Sistemas Sostenibles.
"Este estudio es importante para priorizar y orientar el futuro desarrollo y despliegue de tecnologías CCU, particularmente a medida que los suministros de energía se descarbonizan, "Dijo Keoleian.
En la captura y utilización de carbono, El gas de dióxido de carbono puede extraerse de los gases de combustión en instalaciones como centrales eléctricas y fábricas de cemento, o puede eliminarse del aire ambiente mediante un proceso llamado captura directa de aire. En el estudio de la U-M, se supone que el dióxido de carbono se capturó de una planta de energía de gas natural.
En su estudio, los investigadores de la U-M determinaron las huellas de dióxido de carbono del ciclo de vida de los materiales y la energía necesarios para fabricar los productos CCU, luego comparó esos valores con los materiales y la energía necesarios para fabricar versiones convencionales de esos productos. Desarrollaron una métrica de retorno de la inversión climática para clasificar y priorizar los productos CCU.
Las cuatro vías de CCU con una probabilidad superior al 50% de generar un beneficio climático neto incluyeron dos métodos que utilizan dióxido de carbono para mezclar hormigón, un método para producir ácido fórmico mediante la hidrogenación de dióxido de carbono, y un método para producir monóxido de carbono a partir de metano.
El ácido fórmico se utiliza como conservante y agente antibacteriano en la alimentación del ganado y se utiliza para curtir cuero y teñir textiles. El monóxido de carbono se utiliza en varios procesos industriales, incluida la fabricación de productos químicos sintéticos y la metalurgia.
"Si bien destacamos cuatro tecnologías, muchos de los otros abordados en nuestro estudio proporcionarán un beneficio climático en las condiciones límite adecuadas y generarán los productos que necesitamos. Es solo que las opciones para lograr estos beneficios son más restringidas. En este estudio, que se expresa como la probabilidad de un beneficio climático, "dijo el coautor del estudio, Volker Sick, profesor de ingeniería mecánica de la UM y director del Global CO 2 Iniciativa.
CCU es diferente de captura y secuestro de carbono (CCS), que implica absorber dióxido de carbono y enterrarlo bajo tierra.
