En el esfuerzo por combatir los impactos catastróficos del calentamiento global, debemos acelerar los esfuerzos de reducción de las emisiones de carbono y ampliar rápidamente las estrategias para eliminar el dióxido de carbono (CO2 ) de la atmósfera y los océanos. Las tecnologías para reducir nuestras emisiones de carbono están maduras; aquellos para eliminar el carbono del medio ambiente no lo son, y necesitan un apoyo sólido de los gobiernos y el sector privado.
Sólo el 45 por ciento de las emisiones de dióxido de carbono permanecen en la atmósfera; el resto se absorbe a través de dos ciclos:1) el ciclo biológico del carbono almacena CO2 en materia vegetal y suelos, y 2) el ciclo acuoso del carbono absorbe CO2 de la atmósfera a los océanos. Cada uno de estos ciclos representa el 25 por ciento y el 30 por ciento del CO2 emitido. , respectivamente.
CO2 que se disuelve en los océanos reacciona para formar sustancias químicas que aumentan la acidez de los océanos. La disolución de minerales de las rocas a lo largo de las costas actúa para contrarrestar esta acidez, en un proceso llamado meteorización geológica, pero el aumento extremo en la tasa y el volumen de CO2 Las emisiones, especialmente en los últimos 60 años, han superado con creces la tasa de erosión geológica, lo que ha provocado un aumento del 30 por ciento en la acidez de los océanos.
A medida que los océanos se acidifiquen, millones de especies marinas y ecosistemas enteros (especialmente los arrecifes de coral) no podrán adaptarse.
Estamos abrumando los sistemas naturales de reequilibrio de la Tierra y dañando sus ecosistemas en el proceso. Nuestro trabajo reciente en la Universidad McMaster y la Universidad de Toronto, con el apoyo de la Iniciativa Carbon to Sea, ha intentado abordar estos desafíos.
La buena noticia es que es posible reequilibrar el pH de los océanos mediante un proceso llamado mejora de la alcalinidad del océano (OAE). Es más, este reequilibrio también fomentará emisiones adicionales de CO2. ser absorbido de la atmósfera. Restaurando cuidadosa y continuamente la alcalinidad del océano, su acidificación y el exceso de CO2 atmosférico. Las concentraciones se pueden abordar simultáneamente.
El enfoque más obvio sería agregar minerales alcalinos finamente molidos al océano para reducir directamente la acidez del agua. Sin embargo, la escala masiva a la que estos procesos tendrían que llevarse a cabo es asombrosa.
Por ejemplo, estimamos que a partir de mediados de siglo sería necesario añadir a los océanos cada año la masa equivalente de aproximadamente ocho mil edificios Empire State en sustancia alcalina para cumplir los objetivos de emisiones del IPCC. Claramente, esta técnica no puede ser la única solución.
Creemos que un enfoque electroquímico operado con energía descarbonizada es una de las mejores formas de combatir la acidificación de los océanos. Mediante un proceso llamado electrodiálisis de membrana bipolar (BMED), la acidez del agua de mar se elimina directamente sin añadir otras sustancias. Esta tecnología sólo requiere agua de mar, electricidad y membranas especializadas.
La simplicidad y modularidad inherentes a la tecnología BMED permite un método flexible, escalable y potencialmente rentable de eliminación de dióxido de carbono.
En 2015, con un equipo de investigadores del Centro de Investigación de Palo Alto y X Development, construimos y probamos un sistema BMED a pequeña escala. Este sistema funcionó bien y es muy prometedor cuando se combina con instalaciones existentes, como plantas desalinizadoras.
Identificamos sus principales limitaciones tecnológicas, pero en 2015-2017, los créditos de carbono y los incentivos para tecnologías de cambio climático fueron insuficientes y el proyecto fue archivado. Ahora el clima económico y físico ha cambiado.
En el frente económico, tanto los créditos fiscales proporcionados por la Ley de Reducción de la Inflación (IRA) en los Estados Unidos como el impuesto al carbono neutral en cuanto a ingresos en constante aumento en Canadá están fortaleciendo la viabilidad económica de las tecnologías de reducción de dióxido de carbono. Además, los recientes fenómenos climáticos extremos ocurridos el año pasado, desde incendios forestales masivos en Canadá hasta los meses más calurosos registrados y las temperaturas del mar más cálidas jamás medidas, están sorprendiendo a la gente ante las evidentes realidades del cambio climático y aumentando la demanda de soluciones reales. La tecnología BMED es una de estas soluciones.
La tecnología BMED está limitada en parte por las membranas especializadas que están disponibles comercialmente. Es más, estas membranas representan una parte significativa (alrededor del 30 por ciento) del costo de capital y tienen una vida útil corta ya que son susceptibles a la degradación.
Nuestro trabajo tiene como objetivo desarrollar membranas ultrafinas escalables para su uso en un proceso BMED modificado, al mismo tiempo que identifica condiciones operativas eficientes, acoplamientos industriales óptimos y ubicaciones globales ideales para implementar de manera rentable esta tecnología OAE en todo el mundo.
Las membranas ultrafinas extraerán la acidez de manera más eficiente que las membranas comerciales existentes, mientras que su técnica de fabricación y uso óptimo reducirán drásticamente sus costos operativos y de producción.
El desarrollo de sistemas BMED rentables abrirá un camino hacia una OAE económicamente viable.
Recientemente, se han formado varias empresas emergentes, como Ebb Carbon, SeaO2 y Vesta, cuyo objetivo es la eliminación del dióxido de carbono del océano a través de OAE.
Alentamos la comunicación abierta sobre el progreso y los desafíos que enfrenta la OAE con el público, las instituciones de investigación, los gobiernos y el sector privado para acelerar las soluciones a los desafíos de la OAE.
En particular, debemos evaluar el impacto del reajustamiento de la alcalinidad del agua de mar en los ecosistemas marinos y, al mismo tiempo, desarrollar e implementar sistemas confiables para medir, informar y verificar la cantidad neta de acidez y carbono eliminado.
Además de esto, también debemos identificar ubicaciones óptimas de implementación a gran escala donde la OAE pueda implementarse de manera segura y efectiva.
Varios grupos están investigando estas consideraciones, pero se necesita mucho más apoyo para examinar y escalar rápidamente esta tecnología.
Para superar los desafíos tecnológicos y las incertidumbres ambientales, el apoyo gubernamental, industrial, sin fines de lucro y de capital de riesgo debe ampliarse masivamente y dedicarse a validar cuidadosa y responsablemente la implementación a gran escala de tecnologías OAE en todo el mundo.
Proporcionado por The Conversation
Este artículo se vuelve a publicar desde The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original. 
