Eliminación de dióxido de carbono

Eliminación de dióxido de carbono en la atmósfera.

Este artículo trata sobre la eliminación de dióxido de carbono de la atmósfera. Para conocer las tecnologías que eliminan el dióxido de carbono de fuentes puntuales, consulte Captura y almacenamiento de carbono .

CO anual propuesto vs. implementado global
2secuestro. Se han implementado más del 75% de los proyectos de procesamiento de gas propuestos, con cifras correspondientes para otros proyectos industriales y proyectos de plantas de energía de alrededor del 60% y 10%, respectivamente. ^[1]

Plantar árboles es un medio para eliminar el dióxido de carbono.

La eliminación de dióxido de carbono (CDR), también conocida como eliminación de gases de efecto invernadero , es un proceso en el que el gas dióxido de carbono ( CO
2) se elimina de la atmósfera y se retiene durante largos períodos de tiempo ^{[2] [3] [4]}  - en el contexto de los objetivos de emisiones netas de gases de efecto invernadero ^{[5], la} CDR se integra cada vez más en la política climática. ^{[6] Los} métodos CDR también se conocen como tecnologías de emisiones negativas, ya que compensan las emisiones de gases de efecto invernadero de prácticas como la quema de combustibles fósiles. ^[7]

Los métodos CDR incluyen forestación , prácticas agrícolas que secuestran carbono en los suelos, bioenergía con captura y almacenamiento de carbono , fertilización oceánica , meteorización mejorada y captura directa de aire cuando se combina con almacenamiento. ^{[3] [8] [9]} Para evaluar si las emisiones negativas netas se logran mediante un proceso en particular, se debe realizar un análisis integral del ciclo de vida del proceso.

Alternativamente, algunas fuentes usan el término "eliminación de dióxido de carbono" para referirse a cualquier tecnología que elimina el dióxido de carbono, como la captura directa de aire , pero que puede implementarse de manera que las emisiones aumenten en lugar de disminuir durante el ciclo de vida del proceso.

El análisis del IPCC de las vías de mitigación del cambio climático que son consistentes con limitar el calentamiento global a 1,5 ° C encontró que todas las vías evaluadas incluyen el uso de CDR para compensar las emisiones. ^[10] Un informe de consenso de 2019 de NASEM concluyó que utilizando los métodos CDR existentes a escalas que se pueden implementar de manera segura y económica, existe la posibilidad de eliminar y secuestrar hasta 10 gigatoneladas de dióxido de carbono por año. ^[7] Esto compensaría las emisiones de gases de efecto invernadero en aproximadamente una quinta parte de la tasa a la que se producen.

Definiciones

Parte de una serie sobre el
Ciclo del carbono
Por regiones Terrestre Marina Atmosférico Carbono profundo Tierra Permafrost bosque boreal Geoquímica
Dióxido de carbono En la atmósfera Acidificación oceánica Eliminación Medidas satelitales
Formas de carbono Carbono total (TC) Carbono orgánico total (TOC) Carbono inorgánico total (TIC) Carbón orgánico disuelto (DOC) Carbón inorgánico disuelto (DIC) Carbón orgánico particulado (POC) Producción primaria marina Carbono negro Carbono azul
Vías metabólicas Fotosíntesis Quimiosíntesis ciclo de Calvin Ciclo de Krebs inverso Fijacion de carbon C3 C4 Respiración de carbono Tierra Foto
Bombas de carbono Bomba biológica Bomba de solubilidad Bomba de lípidos Nieve marina Bucle microbiano Derivación viral Bomba de gelatina Bomba de ballena Bomba de plataforma continental
Secuestro de carbón Biosequestración Sumidero de carbono Almacenamiento de carbono en el suelo Almacenamiento oceánico de dióxido de carbono Sedimentos marinos
Metano Metano atmosférico Metanogénesis Emisiones de metano Ártico Humedal Producción aeróbica Hipótesis de la pistola de clatrato Clatrato de dióxido de carbono
Biogeoquímico Ciclos marinos Ciclo de nutrientes Ciclo carbonato-silicato Profundidad de compensación de carbonato Relación de Redfield
Otro Proxies de reconstrucción climática Observatorio de carbono profundo Proyecto Global de Carbono Captura y almacenamiento de carbono Territorialización de la gobernanza del carbono Red de observación de la columna de carbono total C4MIP
v t mi

El Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático define CDR como:

Actividades antropogénicas que eliminan CO
2de la atmósfera y almacenándola de forma duradera en depósitos geológicos, terrestres u oceánicos, o en productos. Incluye la mejora antropogénica existente y potencial de sumideros biológicos o geoquímicos y la captura y almacenamiento directo de aire, pero excluye el CO natural.
2absorción no causada directamente por actividades humanas. ^[2]

Las Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina (NASEM), con sede en Estados Unidos, utilizan el término "tecnología de emisiones negativas" con una definición similar. ^[7]

El concepto de reducir deliberadamente la cantidad de CO
2en la atmósfera a menudo se clasifica erróneamente con la gestión de la radiación solar como una forma de ingeniería climática y se supone que es intrínsecamente riesgosa. ^[7] De hecho, CDR aborda la causa raíz del cambio climático y es parte de las estrategias para reducir las emisiones netas. ^[3]

Conceptos que utilizan terminología similar

La CDR se puede confundir con la captura y almacenamiento de carbono (CCS), un proceso en el que el dióxido de carbono se recolecta de fuentes puntuales como las centrales eléctricas de gas , cuyas chimeneas emiten CO
2en una corriente concentrada. El CO
2luego se comprime y secuestra o utiliza. ^[2] Cuando se utiliza para secuestrar el carbono de una planta de energía a gas, el CCS reduce las emisiones del uso continuo de la fuente puntual, pero no reduce la cantidad de dióxido de carbono que ya se encuentra en la atmósfera.

Otro concepto son las tecnologías de emisión negativa (NET). Los NET son métodos para eliminar el dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero. ^[11]

Potencial para la mitigación del cambio climático

Es probable que el uso de CDR en paralelo con otros esfuerzos para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, como el despliegue de energía renovable , sea menos costoso y perjudicial que usar otros esfuerzos por sí solo. ^[7] Un informe de estudio de consenso de 2019 de NASEM evaluó el potencial de todas las formas de CDR distintas de la fertilización oceánica que podrían implementarse de manera segura y económica utilizando las tecnologías actuales, y estimó que podrían eliminar hasta 10 gigatoneladas de CO
2por año si se implementa completamente en todo el mundo. ^[7] Esto es una quinta parte de las 50 gigatoneladas de CO
2emitidos por año por actividades humanas. ^[7] En el análisis del IPCC de 2018 sobre las formas de limitar el cambio climático, todas las vías de mitigación analizadas que evitarían más de 1,5 ° C de calentamiento incluyeron medidas de reducción del riesgo de desastres. ^[12]

Algunas vías de mitigación proponen lograr tasas más altas de CDR a través del despliegue masivo de una tecnología; sin embargo, estas vías asumen que cientos de millones de hectáreas de tierras de cultivo se convierten en cultivos de biocombustible . ^[7] La investigación adicional en las áreas de captura directa de aire , secuestro geológico de dióxido de carbono y mineralización de carbono podría producir avances tecnológicos que hagan económicamente factibles tasas más altas de CDR. ^[7]

El informe del IPCC de 2018 dijo que depender del despliegue a gran escala de CDR sería un "riesgo importante" para lograr el objetivo de menos de 1,5 ° C de calentamiento, dadas las incertidumbres sobre la rapidez con la que se puede desplegar CDR a escala. ^{[12] Las} estrategias para mitigar el cambio climático que se basan menos en CDR y más en el uso sostenible de la energía conllevan menos de este riesgo. ^{[12] [13]} La posibilidad de un despliegue futuro de CDR a gran escala se ha descrito como un riesgo moral , ya que podría conducir a una reducción de los esfuerzos a corto plazo para mitigar el cambio climático. ^{[14] [7]} El informe NASEM de 2019 concluye:

Cualquier argumento para retrasar los esfuerzos de mitigación porque los NET proporcionarán un respaldo tergiversa drásticamente sus capacidades actuales y el ritmo probable del progreso de la investigación. ^[7]

Secuestro de carbono

Artículo principal: secuestro de carbono

Los bosques, los lechos de algas marinas y otras formas de vida vegetal absorben dióxido de carbono del aire a medida que crecen y lo unen a la biomasa. Dado que el uso de plantas como sumideros de carbono puede deshacerse por eventos como incendios forestales , se ha cuestionado la confiabilidad a largo plazo de estos enfoques.

El dióxido de carbono que se ha eliminado de la atmósfera también se puede almacenar en la corteza terrestre inyectándolo en el subsuelo o en forma de sales de carbonato insolubles ( secuestro de minerales ). Esto se debe a que eliminan carbono de la atmósfera y lo secuestran de forma indefinida y presumiblemente durante un período considerable (de miles a millones de años). La tecnología de captura de carbono aún tiene que alcanzar una eficiencia superior al 33%. ^{[ cita requerida ]}

Métodos

Gestión de forestación, reforestación y silvicultura

Ver también: Deforestación y cambio climático y Reforestación

Según la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza : "Detener la pérdida y degradación de los sistemas naturales y promover su restauración tiene el potencial de contribuir con más de un tercio del total de mitigación del cambio climático que los científicos dicen que se requiere para 2030". ^[15]

Biosequestración

La biosequetación es la captura y almacenamiento del dióxido de carbono del gas de efecto invernadero atmosférico mediante procesos biológicos continuos o mejorados. Esta forma de secuestro de carbono ocurre a través de mayores tasas de fotosíntesis a través de prácticas de uso de la tierra como la reforestación , el manejo forestal sostenible y la ingeniería genética . La Iniciativa de aprovechamiento de plantas SALK dirigida por Joanne Chory es un ejemplo de una iniciativa de fotosíntesis mejorada ^{[16] [17]}

El secuestro de carbono a través de procesos biológicos afecta el ciclo global del carbono . Los ejemplos incluyen grandes fluctuaciones climáticas, como el evento Azolla , que creó el clima ártico actual . Tales procesos crearon combustibles fósiles , así como clatrato y piedra caliza . Al manipular tales procesos, los geoingenieros buscan mejorar el secuestro

Prácticas agrícolas

Ver también: Cambio climático y agricultura § Impacto de la agricultura en el cambio climático

Esta sección es un extracto de la agricultura de carbono [ editar ]

Medición de la respiración del suelo en tierras agrícolas.

El cultivo de carbono es el nombre de una variedad de métodos agrícolas destinados a secuestrar el carbono atmosférico en el suelo y en las raíces de los cultivos, la madera y las hojas. El objetivo de la agricultura de carbono es aumentar la velocidad a la que el carbono se secuestra en el suelo y el material vegetal con el objetivo de crear una pérdida neta de carbono de la atmósfera. ^[18] Aumentar el contenido de materia orgánica del suelo puede ayudar al crecimiento de las plantas, aumentar el contenido total de carbono, mejorar la capacidad de retención de agua del suelo ^[19] y reducir el uso de fertilizantes ^[20] . ^[21]A partir de 2016, las variantes del cultivo de carbono alcanzaron cientos de millones de hectáreas a nivel mundial, de los casi 5 mil millones de hectáreas (1,2 × 10 ¹⁰ acres) de tierras agrícolas mundiales. ^{[22] [23]} Además de las actividades agrícolas, la gestión forestal también es una herramienta que se utiliza en el cultivo de carbono. ^[24] La práctica del cultivo de carbono a menudo es realizada por propietarios de tierras individuales a quienes se les da un incentivo para usar e integrar métodos que secuestrarán carbono a través de políticas creadas por los gobiernos. ^[25] Los métodos de cultivo de carbono normalmente tendrán un costo, lo que significa que los agricultores y propietarios de tierras normalmente necesitan una forma en la que puedan beneficiarse del uso del cultivo de carbono y los diferentes gobiernos tendrán diferentes programas.^[25] Las posibles alternativas de secuestro al cultivo de carbono incluyen la depuración de CO2 del aire con máquinas ( captura directa de aire ); fertilizar los océanos para provocar la proliferación de algas que después de la muerte transportan carbono al fondo del mar ^[26] , almacenar el dióxido de carbono emitido por la generación de electricidad; y tipos de rocas que trituran y extienden, como el basalto, que absorben carbono atmosférico. ^[21] Las técnicas de gestión de la tierra que se pueden combinar con la agricultura incluyen plantar / restaurar bosques, enterrar el biocarbón producido porbiomasa convertida anaeróbicamente y restaurar humedales. (Los lechos de carbón son los restos de las marismasy turberas .) ^[27]

Restauración de humedales

Esta sección es un extracto de Blue Carbon [ editar ]

Estimaciones del valor económico de los ecosistemas de carbono azul por hectárea. Basado en datos de 2009 de UNEP / GRID-Arendal. ^{[28] [29]}

El carbono azul se refiere al dióxido de carbono eliminado de la atmósfera por los ecosistemas oceánicos del mundo , principalmente algas, manglares , marismas , pastos marinos y macroalgas , a través del crecimiento de las plantas y la acumulación y enterramiento de materia orgánica en el suelo. ^{[28] [30] [31]}

Históricamente, los ecosistemas del océano, la atmósfera, el suelo y los bosques terrestres han sido los mayores sumideros naturales de carbono (C). El "carbono azul" designa el carbono que se fija a través de los ecosistemas oceánicos más grandes, en lugar de los ecosistemas terrestres tradicionales, como los bosques. Los océanos cubren el 70% del planeta, por lo que la restauración del ecosistema oceánico tiene el mayor potencial de desarrollo de carbono azul. Los manglares , las marismas y los pastos marinos constituyen la mayoría de los hábitats con vegetación del océano, pero solo equivalen al 0,05% de la biomasa vegetal en tierra. A pesar de su pequeña huella, pueden almacenar una cantidad comparable de carbono por año y son sumideros de carbono altamente eficientes.. Los pastos marinos, los manglares y las marismas pueden capturar dióxido de carbono ( CO2) de la atmósfera secuestrando el C en sus sedimentos subyacentes, en la biomasa subterránea y subterránea, y en la biomasa muerta. ^{[32] [33]}

En la biomasa vegetal, como hojas, tallos, ramas o raíces, el carbono azul se puede secuestrar durante años o décadas, y durante miles o millones de años en los sedimentos vegetales subyacentes. Las estimaciones actuales de la capacidad de enterramiento de carbono azul C a largo plazo son variables y se están realizando investigaciones. ^[33] Aunque los ecosistemas costeros con vegetación cubren menos área y tienen menos biomasa aérea que las plantas terrestres , tienen el potencial de afectar el secuestro de C a largo plazo, particularmente en los sumideros de sedimentos. ^[34]Una de las principales preocupaciones con Blue Carbon es que la tasa de pérdida de estos importantes ecosistemas marinos es mucho más alta que la de cualquier otro ecosistema del planeta, incluso en comparación con las selvas tropicales. Las estimaciones actuales sugieren una pérdida del 2 al 7% por año, que no solo es la pérdida de captura de carbono, sino también la pérdida de hábitat que es importante para la gestión del clima, la protección costera y la salud. ^[34]

Bioenergía con captura y almacenamiento de carbono

Artículo principal: Bioenergía con captura y almacenamiento de carbono.

La bioenergía con captura y almacenamiento de carbono, o BECCS, utiliza biomasa para extraer dióxido de carbono de la atmósfera y tecnologías de captura y almacenamiento de carbono para concentrarlo y almacenarlo permanentemente en formaciones geológicas profundas. BECCS es actualmente (a octubre de 2012) la única tecnología CDR desplegada a escala industrial completa, con 550 000 toneladas de CO ₂ / año en capacidad total operativa, dividida entre tres instalaciones diferentes (a enero de 2012). ^{[35] [36] [37] [38] [39]}

El Imperial College London , el Centro Hadley de la Oficina Meteorológica del Reino Unido para la Predicción e Investigación del Clima , el Centro Tyndall para la Investigación del Cambio Climático , el Instituto Walker para la Investigación del Sistema Climático y el Instituto Grantham para el Cambio Climático emitieron un informe conjunto sobre tecnologías de eliminación de dióxido de carbono como parte del programa AVOID: Evitar: Evitar el peligroso programa de investigación del cambio climático , afirmando que "En general, de las tecnologías estudiadas en este informe, BECCS tiene la mayor madurez y no existen barreras prácticas importantes para su introducción en el sistema energético actual. La presencia de un producto primario apoyará el despliegue temprano ". ^[40]

Según la OCDE , "Lograr objetivos de concentración más bajos (450 ppm) depende significativamente del uso de BECCS ". ^[41]

Biochar

Artículo principal: Biochar

El biocarbón se crea por pirólisis de biomasa y se está investigando como método de secuestro de carbono . El biocarbón es un carbón vegetal que se utiliza con fines agrícolas y que también ayuda en el secuestro de carbono , la captura o retención de carbono. Se crea mediante un proceso llamado pirólisis, que es básicamente el acto de calentar la biomasa a alta temperatura en un entorno con bajos niveles de oxígeno. Lo que queda es un material conocido como carbón, similar al carbón vegetal pero que se elabora mediante un proceso sostenible, de ahí el uso de biomasa. ^[42] La biomasa es materia orgánica producida por organismos vivos o organismos vivos recientemente, más comúnmente plantas o material de origen vegetal.^[43] La compensación de laemisiónde gases de efecto invernadero (GEI), si se aplicara el biocarbón, sería como máximo del 12%. Esto equivale a unas 106 toneladas métricas deequivalentesde CO ₂ . En un nivel medio conservador, sería un 23% menos que eso, a 82 toneladas métricas. ^[44] Un estudio realizado por el Centro de Investigación de Biochar del Reino Unido ha declarado que, en un nivel conservador, el biochar puede almacenar 1 gigatonelada de carbono por año. Con un mayor esfuerzo en la comercialización y aceptación del biocarbón, el beneficio podría ser el almacenamiento de 5 a 9 gigatoneladas por año de carbono en suelos de biocarbón. ^[45]

Meteorización mejorada

Artículo principal: meteorización mejorada

La meteorización mejorada es un método químico para eliminar el dióxido de carbono mediante técnicas terrestres u oceánicas. Un ejemplo de una técnica de meteorización mejorada basada en tierra es la carbonatación in situ de silicatos. La roca ultramáfica , por ejemplo, tiene el potencial de almacenar emisiones de CO ₂ de cientos a miles de años , según las estimaciones. ^{[46] [47]} Las técnicas basadas en el océano implican una mejora de la alcalinidad, como triturar, dispersar y disolver olivino, piedra caliza, silicatos o hidróxido de calcio para abordar la acidificación del océano y el secuestro de CO ₂ . La meteorización mejorada se considera una de las opciones de geoingeniería menos costosas. Un ejemplo de un proyecto de investigación sobre la viabilidad de la meteorización mejorada es elProyecto CarbFix en Islandia. ^{[48] [49] [50]}

Captura directa de aire

Artículo principal: Captura directa de aire

La captura directa de aire (DAC) es el uso de procesos químicos o físicos para extraer CO
2directamente del aire ambiente. ^[51] Si el CO extraído
2luego se secuestra en un almacenamiento seguro a largo plazo, el proceso general logrará la eliminación de dióxido de carbono.

Se han hecho algunas propuestas de ingeniería para DAC, pero el trabajo en esta área aún está en su infancia. ^[52] Una empresa privada Global Research Technologies demostró un pre-prototipo de tecnología de captura de aire en 2007. ^[53] Carbon Engineering es una empresa comercial DAC fundada en 2009 y respaldada, entre otros, por Bill Gates y Murray Edwards . ^{[54] [55]} A partir de 2018 ^[actualizar], tienen una planta piloto en Columbia Británica, Canadá, que ha estado en uso desde 2015 ^[56] y es capaz de extraer aproximadamente una tonelada de CO
2un día. ^{[57] [55]} Un estudio económico de su planta piloto realizado entre 2015 y 2018 estimó el costo en 94-232 dólares por tonelada de CO atmosférico.
2remoto. ^{[56] [58]} Varias empresas como la startup Climeworks de Zúrich y Prometheus Fuels con sede en California están trabajando ahora en este enfoque.

El DAC que depende de la absorción a base de aminas exige una aportación significativa de agua. Se estimó que para capturar 3,3 Gigatoneladas de CO
2al año se necesitarían 300 km ³ de agua, o el 4% del agua utilizada para riego . Por otro lado, el uso de hidróxido de sodio requiere mucha menos agua, pero la sustancia en sí es altamente cáustica y peligrosa. ^[59]

El DAC también requiere un aporte de energía mucho mayor en comparación con la captura tradicional de fuentes puntuales, como los gases de combustión , debido a la baja concentración de CO
2. ^{[60] [61]} La energía mínima teórica requerida para extraer CO
2del aire ambiente es de aproximadamente 250 kWh por tonelada de CO
2, mientras que la captura de plantas de energía de gas natural y carbón requiere, respectivamente, alrededor de 100 y 65 kWh por tonelada de CO
2. ^[62]

Fertilización del océano

Esta sección es un extracto de Fertilización oceánica [ editar ]

Reproducir medios

Una visualización de las poblaciones de flores en los océanos Atlántico Norte y Pacífico Norte desde marzo de 2003 hasta octubre de 2006. Las áreas azules son deficientes en nutrientes. El verde al amarillo muestra las flores alimentadas por el polvo que sopla desde las masas de tierra cercanas. ^[63]

La fertilización o nutrición de los océanos es un tipo de ingeniería climática basada en la introducción intencionada de nutrientes en la capa superior del océano ^[64] para aumentar la producción de alimentos marinos ^[65] y eliminar el dióxido de carbono de la atmósfera. Se han propuesto varias técnicas, incluida la fertilización con hierro , urea y fósforo .

Problemas económicos

Más información: Economía de la mitigación del cambio climático y Economía del cambio climático

Un tema crucial para el CDR es el costo, que difiere sustancialmente entre los diferentes métodos: algunos de ellos no están lo suficientemente desarrollados para realizar evaluaciones de costos. Un estudio de 2018 estimó el costo de la captura directa de aire entre $ 94 y $ 232 por tonelada. ^{[66] [67]} Sin embargo, el valor de BECCS y CDR generalmente en los modelos de evaluación integrados a largo plazo depende en gran medida de la tasa de descuento . ^[68]

El 21 de enero de 2021, Elon Musk anunció que estaba donando $ 100 millones para un premio a la mejor tecnología de captura de carbono. ^[69]

Eliminación de otros gases de efecto invernadero

Aunque algunos investigadores han sugerido métodos para eliminar el metano , otros dicen que el óxido nitroso sería un mejor tema de investigación debido a su mayor vida útil en la atmósfera. ^[70]

Ver también

• Lavador de dióxido de carbono
• Combustible neutro en carbono
• Escenarios de mitigación del cambio climático
• Ingeniería climática
• Lista de tecnologías emergentes
• Peróxido de litio
• Economía baja en carbono
• Desafío Virgin Earth

Bibliografía

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Enlaces externos

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