La carrera para reciclar el CO2 en combustibles, hormigón y más Las empresas están luchando para convertir los gases de efecto invernadero en productos útiles, pero eso ralentizará el cambio climático.
Parte de una planta química en Tongyezhen, China, que reciclará alrededor de 160,000 toneladas de CO2 en combustible cada año. Crédito: Carbon Recycling International Tongyezhen es una ciudad con carbón en sus huesos. En esta parte de la provincia china de Henan, la gente ha estado extrayendo carbón y fundiendo metales durante milenios. Hoy, Tongyezhen alberga un extenso parque industrial donde enormes hornos convierten carbón y piedra caliza en coque y cal, ambos ingredientes clave para la producción de acero. Como era de esperar, es uno de los lugares con más smog de China. Puede parecer un lugar poco probable para un hito de tecnología limpia. Pero más adelante este año, una planta química aquí se convertirá en la instalación más grande del mundo para reciclar dióxido de carbono en combustible. Combinará CO2 de un horno de cal con exceso de hidrógeno y CO2 de un horno de coque para producir metanol, un químico industrial utilizado como combustible y para fabricar plásticos.
Carbon Recycling International (CRI), la empresa con sede en Reykjavik detrás de la operación, dice que la planta de Tongyezhen reciclará alrededor de 160.000 toneladas de CO2 por año, equivalente a las emisiones de decenas de miles de automóviles que, de otro modo, irían a la atmósfera.
Es una idea atractiva las emisiones industriales de CO2 están calentando el clima y muchos países están trabajando para capturar el gas y almacenarlo bajo tierra. Pero, ¿por qué no reciclarlo en productos que sean tanto virtuosos como rentables? Siempre que el proceso de reciclaje evite generar más emisiones de carbono mediante el uso de energías renovables o un exceso de recursos que de otro modo se desperdiciarían, puede reducir el CO2 que la industria emite a la atmósfera y reducir la demanda de combustibles fósiles utilizados en la fabricación. Esa es una doble victoria climática, dicen los defensores. Este tipo de reciclaje (a veces llamado upcycling) es un campo cada vez más concurrido, ya que las empresas grandes y pequeñas compiten para comercializar una asombrosa variedad de productos hechos de CO2. Algunos son artículos de boutique para el comprador consciente del clima, como vodka o diamantes, por ejemplo, pero la mayoría son productos básicos de la economía mundial: combustibles, polímeros, otros productos químicos y materiales de construcción. Más de 80 empresas están trabajando en nuevos enfoques para el uso de CO2, señaló un informe de 2021 de Lux Research, una empresa de investigación de mercado en Boston, Massachusetts. El mercado de estos productos es pequeño hoy en día, con un valor de menos de mil millones de dólares, pero Lux predice que crecerá a 70 mil millones de dólares para 2030 y podría llegar a 550 mil millones de dólares para 2040. Esta actividad está siendo impulsada por una caída en el costo de la energía renovable, junto con el aumento de los impuestos al carbono y otros incentivos climáticos que están persuadiendo a las empresas a evitar las emisiones de CO2. Al mismo tiempo, los químicos han mejorado la eficiencia de las tecnologías subyacentes.
Bobinas de acero en una planta en Duisberg, Alemania, producidas utilizando métodos con baja intensidad de dióxido de carbono. Crédito: Friedemann Vogel/EPA-EFE/Shutterstock
El cemento y el acero son ingredientes esenciales de edificios, automóviles, represas, puentes y rascacielos. Pero estas industrias se encuentran entre las más sucias del planeta. La producción de cemento genera 2.300 millones de toneladas de dióxido de carbono al año, y la fabricación de hierro y acero libera unos 2.600 millones de toneladas o el 6,5 % y el 7,0 % de las emisiones mundiales de CO2, respectivamente. Eso se debe en parte a las grandes cantidades en las que se utilizan estos materiales: el hormigón es el segundo producto más consumido del planeta, después del agua limpia. También es gracias a sus métodos de producción intensivos en carbono. Las reacciones químicas involucradas emiten CO2, al igual que la quema de combustibles fósiles para generar las temperaturas extremas requeridas en los procesos de fabricación. Se necesitan con urgencia formas más limpias de fabricar y usar cemento y acero. El mundo debe alcanzar emisiones netas de carbono cero para 2050, incluso cuando la demanda industrial está creciendo y los precios de la energía se están disparando. Se debe establecer infraestructura, transferencia de tecnología y mecanismos para reducir los riesgos financieros para permitir que florezca la industria pesada de bajas emisiones. Aquí destacamos nueve prioridades para la investigación y la acción. Los procesos de fabricación de acero necesitan un replanteamiento; Las mayores ganancias del cemento requerirán captura y almacenamiento de carbono (CCS). Juntos, estos pasos podrían llevar al acero casi a ser neutral en carbono y al cemento a convertirse en un sumidero de carbono. Usar las últimas tecnologías Garantizar que las plantas de producción estén equipadas con la mejor tecnología disponible ofrece ganancias inmediatas. Mejorar el aislamiento de las plantas industriales puede ahorrar un 26% de la energía utilizada; mejores calderas reducen las necesidades de energía hasta en un 10%; y el uso de intercambiadores de calor puede disminuir la demanda de energía del proceso de refinación en un 25 %. Las plantas viejas e ineficientes generalmente son superadas por instalaciones más modernas, por lo que las industrias se vuelven más eficientes con el tiempo. Sin embargo, las ganancias disminuyen a medida que las industrias maduran y las mejoras se incrementan. Hoy en día, las plantas de cemento más eficientes pueden obtener solo un 0,04 % de ahorro de energía al año mediante la actualización de tecnologías. Se necesita hacer más. Inútil Se pueden usar cantidades más pequeñas de acero y cemento para el mismo trabajo. Hoy, el mundo produce 530 kilogramos de cemento y 240 kilogramos de acero por persona al año. Pequeños pero significativos cambios en los códigos de construcción y la educación de arquitectos, ingenieros y contratistas podrían reducir la demanda de cemento hasta en un 26 % y la de acero en un 24 %, según la Agencia Internacional de Energía. Muchos códigos de construcción se basan en el exceso de ingeniería por motivos de seguridad. Ese margen podría limitarse mediante el uso de materiales modernos y modelos informáticos para reducir los diseños y utilizar solo la cantidad necesaria de recursos. Los materiales alternativos con una menor huella de carbono para un uso determinado, como el aluminio, podrían reemplazar al acero en algunos productos, incluidos los automóviles. Los profesionales tendrían que cambiar sus prácticas y volver a capacitarse. Reinventar la producción de acero El carbono es el núcleo de la producción de acero convencional. El coque (derivado del carbón) alimenta los altos hornos en los que los minerales de hierro se reducen químicamente a hierro metálico a temperaturas de hasta 2300 °C. El coque se quema para producir monóxido de carbono, que reduce el mineral a hierro y CO2. Luego, el hierro fundido se refina en acero, generalmente en un horno de carbón, pero a veces (especialmente cuando se recicla chatarra) en un horno de arco eléctrico (EAF). El proceso emite alrededor de 1.800 kilogramos de CO2 o más por tonelada de acero.
Se pueden usar otras sustancias para reducir los minerales. Alrededor del 5% del acero del mundo ya se fabrica a través de procesos de 'hierro reducido directo' (DRI) que no requieren coque y generalmente usan hidrógeno y CO (derivado de metano o carbón). Mediante el uso de gas derivado del metano y electricidad renovable para alimentar un horno eléctrico, estas plantas siderúrgicas emiten alrededor de 700 kilogramos de CO2 por tonelada de acero, un 61 % menos que las basadas en coque. Mejor aún, usar solo hidrógeno para DRI debería reducir las emisiones de CO2 a 50 kilogramos o menos por tonelada de acero, una reducción del 97%. Empresas en Europa, China y Australia están probando tales plantas, y varias están programadas para abrir en 2025 o 2026. El desafío es que este proceso requiere una gran cantidad de hidrógeno. Producir todo el acero de esta manera significaría casi triplicar la producción mundial de hidrógeno, de 60 a alrededor de 135 millones de toneladas anuales. Y hoy en día, la mayoría del hidrógeno barato proviene del gas natural, que libera CO2. Una opción más ecológica, dividir el agua con electrolizadores, es alrededor de 2,5 veces más costosa. Los costos deberían bajar a medida que se construyan más plantas. Vale la pena buscar otras opciones. En 2004, el Consorcio de Fabricación de Acero Ultra bajo en CO2 de 48 empresas y organizaciones en 15 países europeos evaluaron las opciones. Tata Steel, con sede en Jamshedpur, India, construyó una planta piloto en 2010 en los Países Bajos para un proceso avanzado de fabricación de acero, todavía basado en carbón pero simplificado para facilitar la captura de carbono. La caída del precio del hidrógeno verde producido con energía renovable ahora está atrayendo a Tata hacia la DRI basada en hidrógeno. Una alternativa prometedora al hidrógeno es usar electricidad para reducir el mineral de hierro a través de la electrólisis. Este método está siendo explorado por Boston Metal en Massachusetts y Arcelor Mittal con sede en Luxemburgo. Reinventar el cemento La producción de cemento Portland ordinario, el tipo de cemento más común, comienza con la calcinación de piedra caliza, que se calienta a temperaturas superiores a 850°C para formar cal y CO2. La cal se combina con arena y arcilla en un horno a 1450°C para crear clinker. Algunos otros ingredientes se mezclan para hacer cemento. Alrededor del 60% de las emisiones de una planta de alta calidad provienen de la reacción de calcinación y la mayor parte del resto del combustible quemado. En total, el proceso produce alrededor de 800 kilogramos de CO2 por tonelada de cemento en una planta promedio y 600 kilogramos en la mejor planta de su clase. El cemento se puede hacer sin piedra caliza. El cemento de oxicloruro de magnesio (llamado sorel), por ejemplo, existe desde 1867, pero no se ha comercializado porque tiene poca tolerancia al agua. Se están investigando docenas de variantes de cemento. Sin embargo, para usarlos en la construcción, los códigos, diseños y prácticas de construcción deberán modificarse para tener en cuenta las diferentes resistencias y propiedades de estos materiales. Esto llevará más de una década.
La piedra caliza es la fuente de la mayoría de las emisiones de dióxido de carbono de la producción de cemento. Crédito: Kokouu/Getty Otra opción es reemplazar parte del clinker con materiales más sostenibles. Los más comunes incluyen la escoria de alto horno y las cenizas de las centrales eléctricas de carbón. Pero esos materiales escasearán cuando se eliminen los combustibles fósiles. Los investigadores están investigando otras opciones, incluida la escoria de hierro reciclado fabricado en EAF y del procesamiento de acero DRI EAF. Un ejemplo prometedor es el cemento de arcilla calcinada con piedra caliza (LC3). Con propiedades similares al cemento Portland común, ya está cerca de ser comercializado y sería fácil cambiarlo. Se puede reemplazar hasta la mitad del clinker que contiene. Algunas empresas ya incluyen la tecnología LC3 en sus estrategias netas cero, entre ellas la empresa francesa LafargeHolcim y la alemana Heidelberg Cement. Intercambiar combustibles Para el acero, es tentador sugerir reemplazar el carbón y el coque con carbón vegetal u otras formas de biomasa. Pero hay desafíos. El cultivo de biomasa para energía puede entrar en conflicto con las necesidades de tierra para la agricultura, y no todas las cosechas de biomasa son sostenibles. El carbón vegetal es demasiado débil (en comparación con el coque) para soportar las capas de material en los altos hornos. Repensar el procesamiento del acero, como se mencionó anteriormente, es una mejor solución. Para el cemento, sin embargo, se pueden utilizar residuos sólidos urbanos o basura cuidadosamente seleccionada como combustible alternativo: las altas temperaturas en el horno incineran los materiales tóxicos de los residuos, y las cenizas se pueden incorporar al clínker. Hasta el 57% de la energía de la empresa mexicana Cemex en las plantas de cemento en el Reino Unido se deriva de estos combustibles alternativos, y el consumo de combustibles alternativos de la empresa británica Hanson es del 52%. Se debe fomentar esta estrategia, incluso mediante la aprobación de regulaciones apropiadas a nivel nacional.
Captura de carbono CCS que toma CO2 y lo guarda bajo tierra será esencial para reducir las emisiones de la producción de cemento, y también es importante para el acero. CCS está relativamente avanzado en algunas otras industrias. La compañía petrolera estatal noruega Equinor ha operado un proyecto CCS desde finales de la década de 1990, enterrando alrededor de un millón de toneladas de CO2 por año. Pero la tecnología está infrautilizada; solo el 0,1% de todas las emisiones globales se capturan y almacenan actualmente. Solo unas pocas plantas de acero y hormigón están probando CCS. Por ejemplo, una moderna planta siderúrgica DRI en Abu Dabi ha utilizado CCS desde 2016. CCS debe ampliarse rápidamente. Un problema importante es que la corriente de CO2 debe tener una pureza superior al 99,9 % para reducir los costos de compresión y almacenamiento del gas. Los conductos de humo típicos de las plantas de acero y cemento consisten en aproximadamente un 30% de CO2; el resto es principalmente nitrógeno y vapor. Una opción para la industria del cemento es quemar combustible en una mezcla de oxígeno y gas de combustión reciclado, dejando una corriente relativamente pura de CO2. Pero esto es un desafío: implica sellar un horno giratorio muy caliente. Otra forma de aislar el CO2 del proceso de calcinación es calentar la piedra caliza indirectamente (a través de una pared) para que las emisiones del calentamiento se separen de las de la piedra caliza. Las emisiones de la piedra caliza son casi puras y no requieren mucho más procesamiento, lo que reduce el costo de CCS. Los proyectos LEILAC 1 y 2 (en Lixhe, Bélgica y Hannover, Alemania, respectivamente) están probando esto; LEILAC 2 está capturando alrededor del 20% de las emisiones de proceso de una planta de cemento, alrededor de 100.000 toneladas por año. La construcción de industrias pesadas en grupos permitiría compartir el calor, los materiales y la infraestructura para producir y almacenar hidrógeno, así como recolectar y eliminar el CO2 residual. Estos grupos se están desarrollando en Kalinborg, Dinamarca; Tyneside, Reino Unido; Róterdam, Países Bajos; y Bergen, Noruega. Almacenar CO2 en hormigón El cemento se convierte en hormigón añadiendo agua, arena y piedras. El agua desencadena reacciones que endurecen el material y ligan los agregados. Agregar CO2 puede hacer que el cemento sea más fuerte. Si el CO2 constituye solo el 1,3 % del peso del hormigón, la dureza del material puede aumentar alrededor de un 10 %. Eso reduce la cantidad de cemento necesaria en una estructura junto con las emisiones netas en aproximadamente un 5%. La optimización de la captura de carbono en el hormigón es un área activa de investigación. Líderes como CarbonCure en Dartmouth, Canadá, ya están inyectando CO2 en el hormigón a gran escala: informa que ha entregado casi 2 millones de camiones cargados de hormigón CarbonCure, ahorrando 132 000 toneladas de CO2. El cemento y el concreto absorben CO2 del aire al convertir los componentes a base de calcio nuevamente en piedra caliza. El potencial allí es enorme: en teoría, aproximadamente la mitad de las emisiones de CO2 del proceso de fabricación de cemento podrían reabsorberse. Pero los materiales tendrían que triturarse al final de su vida útil para hacer que las partículas de concreto sean más pequeñas para que el CO2 pueda difundirse mejor. Eso es caro y requiere energía. Debido a que la cantidad de CO2 que podría absorber el hormigón triturado es incierta, aún no se incluye en los inventarios de emisiones de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático.
Pero el gobierno del Reino Unido lo está investigando, en colaboración con la Asociación de Productos Minerales de Londres, y Global Carbon Project ha comenzado a incluirlo en sus presupuestos anuales de carbono. Instamos a la precaución, para evitar desincentivar CCS y medios más rastreables para reducir la huella de carbono del cemento. Reciclar acero El acero se puede reciclar de manera eficiente utilizando un horno eléctrico de arco. Una cuarta parte de la producción de acero actual se basa en chatarra reciclada. A nivel mundial, se espera que la producción reciclada se duplique para 2050, reduciendo las emisiones entre un 20 y un 25 % a partir de hoy (dependiendo de cómo se produzca la electricidad). Sin embargo, actualmente no es posible reciclar el acero sin fin. Especies 'vagabundos', compuestos indeseables (particularmente cobre), se acumulan. Su acumulación se puede ralentizar clasificando mejor la chatarra y rediseñando los productos para que el cableado de cobre sea más fácil de quitar. Subvencionar cambios Juntos, el potencial de estos ocho pasos es enorme (ver 'Descarbonización de un rascacielos'). Pero se deben superar más obstáculos económicos si se quiere que las industrias pesadas bajas en carbono alcancen escalas de producción de megatoneladas por año.
DESCARBONIZAR UN RASCACIELOS Se necesitan alrededor de 5.400 toneladas de cemento y 1.400 toneladas de acero para construir un edificio de gran altura de 30 pisos que tiene unos 100 metros de altura. La producción de estos materiales libera 5.830 toneladas de dióxido de carbono. Eso se puede llevar a cero por cuatro pasos: usar menos materiales, cambiar los procesos de producción, usar fuentes de calor bajas en carbono y captura y almacenamiento de carbono.
Lo de siempre
Negativo
5.830 toneladas de CO2 publicadas
Reducir emisión por Mejorar el diseño y usar menos materiales (-31%)
emisiones CO2 emisiones CCO2
Procesos de conmutación (-33%)
Calefacción descarbonizante (-6.6%)
Captura y almacenamiento de carbono (-43%)
5.431 toneladas de acero utilizadas 1.429 toneladas de cemento utilizado
4.128 toneladas de cemento utilizado 857 toneladas de acero utilizadas
Las plantas de DRI solo de hidrógeno para acero y las instalaciones de CCS para cemento existen solo en las etapas piloto y comercial inicial. Ampliarlos es costoso y arriesgado. Los productos bajos en carbono carecen de ventajas competitivas y mercados. Los países en desarrollo, donde se está realizando la mayor parte de la construcción, necesitan que se comparta la tecnología y la implementación de mecanismos para disminuir los riesgos financieros. Un paso en la dirección correcta es un pequeño reembolso bajo el Esquema de Comercio de Emisiones (ETS) de la Unión Europea por intercambiar combustibles fósiles con biomasa o hidrógeno, o por emprender CCS. Eso no es suficiente. Los subsidios gubernamentales condicionales y escalados similares a las tarifas de alimentación, que incentivan la inversión en tecnologías eólicas y solares, serían más efectivos. Se espera que la descarbonización total con CCS duplique el costo del cemento Portland, que ahora ronda los US$100 por tonelada. Los subsidios al cemento tendrían que igualar eso. Se espera que el acero de cero emisiones cueste entre un 20% y un 40% más que el acero estándar, que normalmente cuesta alrededor de $600 por tonelada, por lo que los subsidios al acero tendrían que llegar a $240 por tonelada. Para la UE, estimamos que podría costar hasta $ 200 mil millones en 10 años. Los productores tendrán que soportar la peor parte de esos costos. Los usuarios y fabricantes se verán menos afectados. El acero descarbonizado agregaría solo entre un 0,5% y un 2% al precio de un vehículo y hasta un 15% del costo de construcción de un edificio (que en sí mismo es solo entre un 1% y un 3% del valor total de la propiedad). Deben establecerse políticas para fomentar estos desarrollos. Ha llegado el momento de que la producción de acero y cemento ayude, en lugar de obstaculizar, la carrera hacia el cero neto. Cemento y acero: nueve pasos hacia el cero neto Pero hay preguntas difíciles sobre si el reciclaje de CO2 realmente beneficia al clima. Muchos de los productos fabricados de esta manera solo retrasan brevemente el viaje del carbono a la atmósfera, los combustibles se queman, los productos fabricados con productos químicos se degradan y el CO2 consumido durante su creación se libera nuevamente. Eso sucederá en Tongyezhen: gran parte del metanol producido está destinado a ser quemado como combustible en la creciente flota de vehículos propulsados por metanol de China. Mientras tanto, algunas estimaciones sugieren que es poco probable que el mercado global de productos de CO2 reciclado contenga más de un pequeño porcentaje del CO2 que los humanos liberan a la atmósfera al quemar combustibles fósiles, que totalizaron 36 mil millones de toneladas el año pasado. La planta de CRI, por ejemplo, convertirá el equivalente a un poco más de 2 minutos de emisiones globales anuales de CO2. “Podemos evitar mucho de eso, por mucho menos dinero, que convirtiendo el CO2 en cosas”, dice Niall Mac Dowell, ingeniero de sistemas de energía en el Imperial College de Londres. “La suposición de que podemos solucionar este problema del cambio climático de una manera económicamente atractiva y fácil, en el mejor de los casos, es ingenua y, en el peor, es activamente falsa”, dice. Es un argumento que se está calentando a medida que el reciclaje de CO2 se generaliza. Producto prémium Usar CO2 como ingrediente químico no es una idea nueva. Aproximadamente 200 millones de toneladas de CO2 se utilizan en un puñado de procesos cada año, la mayoría reacciona con amoníaco para producir urea para fertilizantes.
(La producción de amoníaco emite CO2 extra, y el carbono de la urea se libera rápidamente después de que se esparce en un campo, por lo que no hay beneficios para el clima). La industria del petróleo también inyecta CO2 bajo tierra para ayudar a recuperar el petróleo, pero usar ese petróleo puede generar más gas que está almacenado. Lo que está cambiando ahora es la gran cantidad de empresas que están moviendo nuevos métodos de reciclaje de CO2 hacia el mercado y promocionando sus beneficios climáticos. Los enfoques van desde la cooptación de procesos biológicos hasta el uso de celdas o catalizadores electroquímicos (ver 'Reutilización de dióxido de carbono'). Muchos de los actores más grandes utilizan catalizadores que ayudan a combinar CO2 con hidrógeno para producir combustibles y productos químicos básicos. Sus principales costos giran en torno a la energía necesaria para producir hidrógeno, capturar corrientes de CO2 y romper los fuertes enlaces de oxígeno de carbono de esta molécula para forjar nuevas moléculas. Es por eso que tantas plantas tempranas se encuentran donde hay abundantes flujos de CO2 residual de alta pureza, hidrógeno y calor de repuesto ampliamente disponibles (que alimenta la producción de metanol en Tongyezhen) o electricidad renovable de bajo costo. CRI, por ejemplo, abrió su primera planta de CO2 a metanol en 2012, al lado de una central geotérmica en Islandia. Allí, los pozos aprovechan el agua caliente y el vapor que vienen con CO2 no deseado. La planta de CRI se basa en la red eléctrica relativamente baja en carbono de Islandia para crear hidrógeno "verde" a partir del agua por electrólisis. Luego, los gases se combinan, se calientan, se presurizan y se pasan sobre un catalizador que facilita la ruptura de los enlaces de CO2. Cada año, la planta de Islandia recicla 5.500 toneladas de CO2.
La primera planta de CO2 a metanol de CRI se construyó cerca de una central geotérmica en Islandia Crédito: ARCTIC IMAGES/Alamy
"Esto es más caro que producir metanol convencional, no hay duda al respecto", dice Emeric Sarron, director de tecnología de CRI, quien se niega a decir cuánto más caro. "Pero las empresas que necesitan obtener combustibles
renovables están dispuestas a pagar una prima por ello". Y la firma tiene clientes: además de las instalaciones en Tongyezhen, CRI está trabajando en otras plantas de tamaño completo en la provincia china de Jiangsu y en el norte de Noruega. Otros proyectos de consorcios que involucran a empresas de Bélgica, Suecia y Dinamarca reciclarán CO2 en metanol para su uso como materia prima química y combustible de envío, y tienen como objetivo iniciar operaciones entre 2023 y 2025. Combustibles electroquímicos En lugar de construir proyectos tan grandes y centralizados, algunas nuevas empresas piensan que será más barato y más eficiente convertir co2 dentro de celdas electroquímicas modulares más pequeñas. La empresa emergente Twelve, con sede en California, por ejemplo, tiene como objetivo para fines de este año tener un sistema de electrolizador del tamaño de un contenedor de envío que utiliza electricidad para procesar más de una tonelada de CO2 cada día en gas de síntesis. Esta mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno se utiliza ampliamente para fabricar otros productos químicos, incluidos los combustibles. Doce planes para ofrecer la conversión de CO2 como un servicio a las empresas que deseen reducir sus emisiones; podría cobrar por tonelada convertida y vender sus productos finales para cubrir los costos. En julio de 2021, recaudó $ 57 millones en fondos de capital de riesgo. "Definitivamente nos vemos a nosotros mismos como un jugador en la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero", dice Etosha Cave, cofundador y director científico de la compañía. El gas de síntesis se fabrica convencionalmente mediante un proceso intensivo en energía que tritura metano y agua juntos a altas temperaturas y presiones. Twelve, por el contrario, utiliza un electrolizador comercial modificado, que normalmente divide el agua en hidrógeno y oxígeno. La adición de un catalizador metálico a uno de los electrodos del dispositivo (el cátodo) le permite convertir simultáneamente CO2 en CO, de modo que el sistema produce gas de síntesis a temperatura ambiente. Twelve tiene como objetivo utilizar fuentes de electricidad renovables para hacer funcionar estas unidades de reciclaje de CO2.
Una celda electroquímica utilizada por Twelve para convertir el CO2 en productos químicos y combustibles. Crédito: Twelve Los químicos académicos han presionado el caso del reciclaje electroquímico al hacer mejoras significativas a los catalizadores de cátodo. Una métrica clave conocida como eficiencia faradaica, la proporción de electrones que
entran en la producción de CO en lugar de subproductos no deseados es ahora más del 90% en algunos casos. Los químicos también están avanzando en otro frente mejorando la capacidad de los catalizadores para soportar una alta densidad de corriente eléctrica. Esto permite que un área dada de electrodo convierta más moléculas de CO2. Sin embargo, muchos catalizadores luchan por trabajar durante más de unos pocos cientos de horas antes de que comiencen a degradarse, dice Jan Vaes, gerente del programa de química sostenible en el Instituto Flamenco de Investigación Tecnológica (VITO) cerca de Amberes, Bélgica. Los electroquímicos no solo se dirigen al gas de síntesis. Avantium, una compañía química de energías renovables en Ámsterdam, está utilizando catalizadores mejorados para producir ácido fórmico, que se puede convertir en productos químicos más valiosos. Actualmente está probando un reactor electroquímico en una planta de energía de combustibles fósiles en Alemania.
Una unidad de contenedor móvil Avantium convierte el CO2 de la unidad de captura de carbono de una planta industrial en ácido fórmico. Crédito: Avantium Y algunos químicos esperan hacer moléculas de carbono más complejas que podrían tener precios más altos. Las moléculas más grandes pueden ser más problemáticas para hacer de esta manera con más enlaces químicos, hay más oportunidades para que los electrones se desvíen hacia productos secundarios, lo que reduce la eficiencia, pero se está progresando. Este año, por ejemplo, el ingeniero eléctrico y científico de materiales Edward Sargent de la Universidad de Toronto en Canadá y su equipo dieron a conocer un sistema electroquímico que convierte el CO2 y el agua en óxido de etileno, que se utiliza ampliamente para fabricar polímeros. El catalizador del equipo logró una eficiencia faradaica récord del 35% para la conversión. Argumentos del ciclo de vida No está claro si los productos reciclados de las emisiones industriales de CO2 realmente protegen el clima porque el CO2 que capturan aún se liberará a la atmósfera si las moléculas se queman o se descomponen.
Extraer CO2 directamente de la atmósfera podría tener beneficios climáticos más claros, pero capturar el gas del aire es extremadamente costoso, al igual que los productos fabricados de esa manera. Los defensores argumentan que reciclar el CO2 industrial en productos químicos puede reducir las emisiones de otra manera al evitar parte de la producción basada en combustibles fósiles. “Nuestro proceso ayuda a mantener los combustibles fósiles bajo tierra al aprovechar las corrientes existentes de CO2”, dijo un portavoz de Twelve . La forma estricta de examinar esto es a través de un análisis del ciclo de vida (LCA), una contabilidad detallada del carbono involucrado en la fabricación y el uso de un producto, desde los orígenes de su CO2 hasta su destino final. Muchas empresas de reciclaje de CO2 dicen que han realizado estas auditorías, pero no las publican porque contienen información confidencial. Las promesas climáticas de las principales empresas se desmoronan bajo escrutinio El estudio que revisa los compromisos de 25 empresas de alto perfil destaca la necesidad urgente de un sistema exhaustivo para evaluar las promesas de la industria.
El fabricante brasileño de alimentos JBS se ha comprometido a garantizar que sus instalaciones de producción de carne de res (una que se muestra en Tucuma, estado de Pará) no contribuyan a la deforestación, pero un nuevo análisis sugiere que también debe considerar a sus proveedores al hacer promesas climáticas. Crédito: Jonne Roriz/Bloomberg/Getty En el período previo a la cumbre climática de las Naciones Unidas en Glasgow, Reino Unido, el año pasado, muchas de las empresas más poderosas del mundo se unieron a los gobiernos para comprometerse a reducir sus emisiones de carbono a cero en las próximas décadas. Pero un análisis de documentos corporativos disponibles públicamente, como los informes anuales de sostenibilidad, muestra que 25 de esas empresas que en conjunto son responsables de aproximadamente el 5% de las emisiones globales en realidad están haciendo mucho menos de un compromiso. Solo 3 de las 25 compañías, el gigante naviero danés Maersk, la firma de comunicaciones del Reino Unido Vodafone y la compañía alemana de telecomunicaciones Deutsche Telekom se han comprometido claramente con la descarbonización profunda, según el NewClimate Institute.
El think tank científico, que tiene su sede en Colonia, Alemania, publicó el análisis en colaboración con la organización sin fines de lucro Carbon Market Watch, con sede en Bruselas. Trece de los 25 proporcionan planes detallados que, en promedio, reducirían las emisiones en solo un 40%, en lugar de un 100%, en las próximas décadas; las otras 12 empresas no han proporcionado detalles claros sobre sus compromisos. El informe subraya las preocupaciones de larga data entre científicos, ambientalistas y formuladores de políticas sobre cómo evaluar y monitorear los compromisos climáticos corporativos. Esto es particularmente cierto para las promesas de cero emisiones netas, que podrían permitir a las empresas y a los países "compensar" sus continuas emisiones de gases de efecto invernadero invirtiendo en proyectos forestales y de captura de carbono, por ejemplo, que extraen carbono de la atmósfera. Varios programas, incluido el Net Zero Tracker, que involucra a grupos académicos y grupos de defensa del clima como NewClimate, han surgido para llenar el vacío de información, mediante la creación de estándares y promesas de calificación. Pero los científicos dicen que la proliferación de esfuerzos ha llevado a la confusión, así como a resultados a veces cuestionables. Antonio Guterres, secretario general de las Naciones Unidas, expresó públicamente preocupaciones similares durante la cumbre de Glasgow. En las próximas semanas, se espera que designe un panel de expertos para elaborar estándares claros para medir y analizar los compromisos climáticos de las corporaciones y otras entidades no nacionales, como ciudades y estados. Ese es un paso en la dirección correcta, dice Surabi Menon, científico del clima en la Fundación ClimateWorks, una organización filantrópica con sede en San Francisco, California Sin exigir que las empresas divulguen las emisiones y políticas de carbono, "la responsabilidad está en el ojo del espectador", dice Menon. En última instancia, lo que se necesita para monitorear la acción climática agresiva que los países y las empresas están prometiendo durante la próxima década, dice, es un sistema de seguimiento integrado para los compromisos corporativos y gubernamentales, así como para las compensaciones y las emisiones. "Y tiene que suceder rápidamente". Libros de contabilidad climáticos Los científicos del clima advierten que los incendios severos, las sequías, las inundaciones y otras consecuencias del cambio climático seguirán aumentando en severidad y frecuencia hasta que los gobiernos detengan las emisiones de gases de efecto invernadero. Y para que los gobiernos cumplan con sus compromisos, las acciones climáticas de las empresas dentro de sus fronteras serán cruciales. Las empresas que NewClimate seleccionó para su análisis representan una muestra representativa de industrias y tienen una gran influencia en la sociedad y la economía global.
“Hemos puesto el listón muy alto para estas empresas, y esta es una invitación abierta para que mejoren”, dice Sybrig Smit, analista de políticas climáticas y coautor del informe
Aunque muchas de las 25 empresas evaluadas por NewClimate se han comprometido a reducir las emisiones de sus operaciones internas, pocas son plenamente responsables de los impactos ambientales más amplios, como el consumo de energía causado por el uso de sus productos, según el análisis. El gigante brasileño de alimentos JBS, por ejemplo, se ha comprometido a garantizar que sus operaciones de carne vacuna no contribuyan a la deforestación, dice Smit. Pero en los documentos disponibles públicamente, la empresa informa solo las emisiones de sus propias operaciones y no las de su red más amplia de proveedores. JBS no respondió de inmediato a la solicitud de comentarios de Nature. El informe también plantea preguntas sobre los sistemas de calificación independientes. Por ejemplo, la iniciativa Science Based Targets (SBTi) calificó los compromisos climáticos a corto plazo de casi 800 empresas como compatibles con el objetivo del Acuerdo de París de 2015 de limitar el calentamiento global a 1,5 °C por encima de las temperaturas preindustriales. Dieciocho de las 25 empresas en el análisis de NewClimate tienen objetivos que han sido aprobados por SBTi, pero el informe dice que en la mayoría de los casos esas calificaciones son "contenciosas o inexactas debido a varios detalles sutiles y lagunas que socavan significativamente los planes de las empresas". Aunque su equipo todavía está evaluando el informe, el director gerente de SBTi, Alberto Carrillo Pineda, dice que algunas de las discrepancias surgen del hecho de que SBTi tiene un enfoque más flexible, adaptado a las circunstancias particulares de las empresas individuales. No obstante, agradeció la crítica y dijo que SBTi ya está abordando algunas de las preocupaciones a través de su nuevo marco Net-Zero Standard, que se utilizará para evaluar las promesas a largo plazo de las empresas. Retroalimentación positiva
Kaya Axelsson, investigadora que estudia políticas netas cero en la Universidad de Oxford, Reino Unido, le da crédito al informe por abrir el telón para observar las políticas específicas de las empresas y los posibles resultados. Aquí es donde algunos de los sistemas de calificación se quedan cortos, dice ella. "Lo que a menudo obtenemos es una idea de qué tan bien una empresa responde un cuestionario, no si realmente están tomando o no acciones de descarbonización". Aunque los académicos, los grupos de defensa y las organizaciones comerciales están explorando varias formas de ayudar a las empresas a crear e implementar estrategias creíbles de cero emisiones netas, Axelsson dice que el juego final son las reglas y regulaciones que los gobiernos pueden implementar. Como ejemplo, cita la decisión del Reino Unido de exigir la divulgación de los riesgos y oportunidades financieros que plantea el cambio climático a más de 1300 de las empresas más grandes del país, a partir de este año. Para Smit, el objetivo final es crear un ciclo de retroalimentación positiva mediante el cual las empresas líderes puedan participar, aprender y, en última instancia, apoyar las políticas gubernamentales que se necesitan para garantizar un cambio transformador en toda la economía. “Si las grandes empresas dan el ejemplo, el resto finalmente seguirá”, dice ella. Una empresa que ha publicado LCA es LanzaTech, con sede en Skokie, Illinois. La empresa utiliza biorreactores llenos de bacterias Clostridium autoethanogenum para fermentar las emisiones de residuos industriales de CO2, CO e hidrógeno en etanol.
Su directora ejecutiva, Jennifer Holmgren, señala que este tipo de bioconversión puede manejar flujos de gases residuales desordenados, como los de los gasificadores de desechos municipales, mejor que los procesos químicos. El reactor de la empresa en una planta siderúrgica del Grupo Shougang cerca de Tianjin en China produce etanol desde 2018. Una segunda planta comenzó a operar en una planta de aleaciones china el año pasado, y se espera que las plantas comerciales en Bélgica e India entren en funcionamiento a finales de este año. El 8 de marzo, LanzaTech anunció que cotizaría en bolsa, un movimiento que valora a la empresa en 1.800 millones de dólares. Este año, informó que con modificaciones genéticas, sus bacterias también podrían producir moléculas más grandes, como acetona e isopropanol. La producción convencional de acetona e isopropanol genera copiosas emisiones de CO2. Por el contrario, el LCA de LanzaTech sugiere que su ruta es de carbono negativo y consume mucho más carbono del que emite. Pero este análisis no incluyó lo que sucedería con el CO2 cuando se usaran los productos. Holmgren cree que los productos a base de CO2 ahorrarán en emisiones de todos modos, al desplazar a sus equivalentes fabricados convencionalmente. Pero admite que es difícil estar seguro de que esto sea cierto. Los productos a base de CO2 podrían simplemente aumentar el creciente consumo mundial de combustibles y otros productos químicos, en lugar de desplazar la producción establecida. También es complicado precisar evidencia directa de desplazamiento en un mercado tan incipiente, agrega Sarron.
“El problema es que la gente usa el desplazamiento con la idea de que el mercado lo hará, en algún lugar del mundo”, dice Andrea Ramírez Ramirez, quien estudia sistemas y tecnologías bajas en carbono en la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos. “Pero, ¿cómo se monitorea el desplazamiento? Eso es muy, muy difícil”. Una mayor disponibilidad de productos derivados del CO2 supuestamente libres de culpa también podría conducir a un mayor consumo de esos recursos, agrega. Cualquiera que esté tratando de limitar sus vuelos internacionales, por ejemplo, podría volar con más frecuencia si su aerolínea se jacta de su combustible amigable con el clima. Este "efecto rebote" se ha observado para algunas medidas de eficiencia energética, dice Ramírez, aunque no se ha estudiado para productos basados en CO2.
En su opinión, las emisiones negativas, como las que afirma LanzaTech, “deberían significar una eliminación real de CO2 de la atmósfera, que realmente se pueda medir físicamente”. Bloqueando el carbono Para maximizar los beneficios climáticos, tiene más sentido encerrar el CO2 reciclado en productos que duren décadas. Ahí es donde entran los polímeros.
“Estás fabricando productos como espuma aislante, colchones, muebles blandos, que tienen una vida útil bastante larga”, dice Charlotte Williams, química de la Universidad de Oxford, Reino Unido. Williams desarrolla catalizadores que pueden incorporar CO2 en polioles, que se utilizan para fabricar espumas de poliuretano. Los polioles suelen estar hechos de productos químicos caros llamados epóxidos, pero sus catalizadores ayudan al CO2 a ocupar el lugar de algunos de estos en la cadena del polímero. Esto atrapa el CO2 y reduce el consumo de epóxidos que tienen una gran huella de carbono. Williams ha fundado una empresa derivada, Econic Technologies. En septiembre de 2021, firmó un acuerdo para construir una planta piloto en India y luego modernizar una planta existente para incorporar CO2 residual en polioles. Otras empresas están curando polímeros con CO2 de manera similar. A pesar de este progreso, las proyecciones sugieren que el uso de CO2 como ingrediente polimérico bloquearía solo alrededor de 10 millones a 50 millones de toneladas de CO2 por año para 2050. Entonces, ¿realmente vale la pena? “Creo que es la forma incorrecta de ver el problema”, dice Williams. “Tenemos que hacer recortes masivos en las emisiones de CO2 en todos los ámbitos, pero también tenemos que invertir en algunas tecnologías que puedan usarlo directamente”.
La mayor oportunidad para incorporar CO2 en los productos se encuentra en el hormigón y otros materiales de construcción, dice Runeel Daliah, analista senior de Lux Research, con sede en Ámsterdam. La tecnología está probada y es escalable, y podría alimentar una enorme demanda global de hormigón, dándole el potencial de dominar el mercado de conversión de CO2. “El concreto es realmente el único en el que tiene un secuestro permanente de CO2 en el producto”, dice Daliah.
Uno de los líderes en este sector es la empresa canadiense CarbonCure en Halifax. Fundada en 2012, bombea CO2 residual en hormigón fresco para formar nanopartículas de carbonato de calcio. Esto mejora la resistencia a la compresión del hormigón, por lo que se necesita menos cemento. Debido a que la fabricación de cemento representa la mayor parte de las emisiones de carbono del hormigón, la empresa dice que esto podría reducir la huella de carbono de cada tonelada de hormigón en alrededor del 5% (o 6 kilogramos de CO2).
El hormigón CarbonCure se vierte durante un proyecto de construcción. El bombeo de CO2 en el hormigón bloquea el gas durante muchos años, o incluso siglos Crédito: CarbonCure Technologies La compañía ha instalado más de 550 de sus unidades de inyección de CO2 en plantas de hormigón de todo el mundo, la mayoría de ellas en América del Norte, que ha evitado y mineralizado 150.000 toneladas de emisiones de CO2 hasta el momento. Pero con unas 100,000 plantas en todo el mundo que producen aproximadamente 33 mil millones de toneladas de concreto por año, "realmente solo estamos rascando la superficie", dice Jennifer Wagner, presidenta de CarbonCure. Ramírez dice que convertir el CO2 en minerales ofrece un beneficio climático mucho más claro que convertirlo en combustibles. "En el análisis del ciclo de vida, se puede ver que los beneficios son mucho mayores, y creo que mucho más robustos". Incentivos para la eliminación de carbono Cuando se trata de fabricar combustibles y otros productos químicos, la mayoría de los productos derivados del CO2 son actualmente más caros que sus rivales convencionales, dice Josh Schaidle, quien dirigió un análisis realizado por el Laboratorio Nacional de Energía Renovable de los Estados Unidos en Golden, Colorado, de 11 productos fabricados por conversión de CO2.
Sin embargo, aún podrían tener un caso de negocio sólido, si pueden aprovechar la electricidad renovable de bajo costo, así como las exenciones fiscales, subsidios y cuotas que tienen como objetivo destetar al mundo de los recursos fósiles. En la Unión Europea, por ejemplo, un amplio paquete de incentivos políticos bajo la bandera del Pacto Verde Europeo tiene como objetivo hacer que el bloque sea climáticamente neutro para 2050. La legislación pendiente especifica cuotas para el uso de combustibles derivados del CO2 en la aviación. Habrá impuestos reducidos sobre los combustibles a base de CO2 y la promesa de una gran cantidad de fondos para la innovación para ayudar a las tecnologías a comercializar. Lecciones de compra de eliminación de CO2 de millones de toneladas de Microsoft para cero neto Fortalecer los mercados, las medidas y las definiciones para eliminar el dióxido de carbono de la atmósfera para combatir el cambio climático.
La planta de Climeworks para la captura directa de aire en Islandia elimina el dióxido de carbono de forma permanente de la atmósfera. Crédito: Julia Dunlop/Climeworks En enero de este año, Microsoft hizo un gran anuncio, había pagado por la eliminación de 1,3 millones de toneladas de dióxido de carbono de la atmósfera. Entre sus compras se encontraban proyectos para expandir los bosques en Perú, Nicaragua y Estados Unidos, así como iniciativas para regenerar suelos en fincas estadounidenses. Microsoft pagará a la firma suiza Climeworks para operar una máquina en Islandia que extrae CO2 del aire y lo inyecta en el suelo, donde se mineraliza y se convierte en piedra. La cantidad de CO2 que se eliminará equivale a alrededor del 11 % de las emisiones anuales de la cadena de valor de Microsoft; de esto, la empresa contará menos de la mitad como certificada para compensar oficialmente sus emisiones. Es la adquisición corporativa más grande de eliminación de carbono hasta el momento. Microsoft hizo esto como parte de su compromiso para 2020 de reducir sus emisiones de gases de efecto invernadero a "cero neto", como una de las más de 120 naciones y 1500 empresas que establecieron tales objetivos. Para 2030, la compañía reducirá sus emisiones a la mitad o más, y el 100 % de su consumo de electricidad se compensará con compras de energía sin emisiones de carbono. Electrificará su flota de vehículos, dejará de usar diesel como energía de respaldo y reducirá las emisiones en toda su cadena de valor. Las emisiones que son más difíciles de reducir, incluidas las emisiones históricas, se compensarán mediante la extracción de carbono de la atmósfera.
La empresa está aplicando un impuesto interno al carbono en todos los tipos de emisiones de gases de efecto invernadero. Ha establecido un fondo de mil millones de dólares para invertir en tecnologías de reducción y eliminación de carbono, y asociaciones para brindar beneficios sociales y ambientales. El objetivo es que, en 2030, la empresa sea negativa en carbono. Para 2050, habrá eliminado todas sus emisiones desde que se fundó en 1975. Aquí resumimos las lecciones aprendidas de los esfuerzos de eliminación de carbono de Microsoft, junto con las de otra adquisición corporativa temprana, las compras de eliminación de carbono por $ 9 millones en 2020 y 2021 por parte de la empresa de infraestructura financiera estadounidense-irlandesa Stripe. Aunque estos son solo los esfuerzos de dos empresas, son las primeras licitaciones abiertas significativas centradas exclusivamente en la eliminación de carbono. Escribimos como un equipo compuesto por personal de Microsoft que trabaja en el programa de carbono negativo de la empresa y científicos de investigación que analizan las estrategias de eliminación y reducción de carbono. Destacamos tres "errores" en el sistema actual: definiciones inconsistentes de cero neto, medición y contabilidad deficientes del carbono y un mercado inmaduro en la eliminación y compensación de CO2. Estos desafíos deben superarse si el mundo quiere alcanzar el cero neto a mediados de siglo. Tres lecciones En primer lugar, el suministro de soluciones capaces de eliminar y almacenar carbono de manera viable es una pequeña proporción de lo que se necesita para alcanzar emisiones netas cero globales para 2050 (que es una previsión de 2 a 10 giga toneladas de CO2 por año)2. Aunque Microsoft recibió 189 propuestas que ofrecían 154 megatoneladas de CO2 (MtCO2) en los próximos años, solo 55 MtCO2 estaban disponibles de inmediato y solo 2 MtCO2 cumplían con los criterios de Microsoft para la eliminación de CO2 de alta calidad. Las 47 propuestas de eliminación de carbono de Stripe ascendieron a 16 MtCO2, pero solo 0,024 MtCO2 cumplieron con el requisito de la empresa de que el carbono permanezca secuestrado durante al menos 1000 años (ver "Instantánea del mercado de carbono"). INSTANTANEA DEL MERCADO DE CARBONO En 2020, Microsoft y la firma de servicios financieros Stripe recibieron 189* y 47 propuestas de empresas, respectivamente, para bloquear el dióxido de carbono. Del 95% utilizó almacenamiento basado en la naturaleza, que es más duradero que el basado en la geosfera. Pocas opciones estaban disponibles para la remoción permanente. Solo se consideró que el valor de unos 2 millones de toneladas era lo suficientemente confiable como para comprar, de los alrededor de 170 millones de toneladas ofrecidas
INSTANTANEA DEL MERCADO DE CARBONO En 2020, Microsoft y la firma de servicios financieros Stripe recibieron 189* y 47 propuestas de empresas, respectivamente, para bloquear el dióxido de carbono. Del 95% utilizó almacenamiento basado en la naturaleza, que es más duradero que el basado en la geosfera. Pocas opciones estaban disponibles para la remoción permanente. Solo se consideró que el valor de unos 2 millones de toneladas era lo suficientemente confiable como para comprar, de los alrededor de 170 millones de toneladas ofrecidas Almacenamiento basado en la Geosfera
Almacenamiento basado en la Biosfera Bosque
Suelo
Volumen de almacenamiento propuesto (toneladas/CO2)
Triángulos indican solo emiciones evitadas
Océano
Otro
Geofisica (bioenergía de captura directa de aire con captura de carbono y mineralización de almacenamiento)
Convertir la biomasa residual en bioaceite e inyectarlo en el subgrupo atrajo a ambas empresas.
Años estimados en almacenamiento *Datos sobre 161 propuestas compiladas por Carbón Planta (https://carbonplan.org), excluyen 28 propuestas adicionales a Microsoft que carecían de información suficiente. Producto de madera de biomasa y biochar. Muchas soluciones basadas en la geosfera se clasificaron como > 1.000 años de duración, pero se muestran aquí como 1.000 años para simplificar
En segundo lugar, la escasez de propuestas que cumplieron con los criterios de las empresas refleja la falta de estándares y definiciones claras. Aproximadamente una quinta parte de las propuestas a Microsoft se centraron en evitar nuevas emisiones, no en retirar CO2 de la atmósfera; estos fueron rechazados. Otros carecían de la información técnica necesaria para garantizar la fiabilidad. De hecho, no existe una forma estándar de medir, informar y verificar el carbono eliminado. Tal ambigüedad es una barrera para la inversión. En tercer lugar, los sistemas para contabilizar la eliminación de carbono no distinguen entre formas de almacenamiento de CO2 a corto y largo plazo (consulte "Algunas estrategias de eliminación de carbono"). Esto distorsiona el mercado y desalienta las inversiones en soluciones más duraderas. Los proyectos de almacenamiento basados en la naturaleza que secuestran carbono durante menos de 100 años representaron la mayoría de las propuestas que recibió Microsoft (en total, más del 95 % del volumen de CO2). Es más barato y más fácil establecer árboles y enriquecer los suelos que implementar tecnologías incipientes que capturan carbono y lo almacenan geológicamente.
ALGUNAS ESTRATEGIAS DE ELIMINACIÓN DE CARBONO Los métodos basados en la naturaleza para almacenar dióxido de carbono son relativamente baratos y actualmente están disponibles. Pero el carbono almacenado en los ecosistemas terrestres está en riesgo de liberación por incendios y plagas, por ejemplo. El almacenamiento geológico podría ser permanente, pero las tecnologías actuales son costosas e inmaduras. Efectos secundarios potenciales POSITIVO
NEGATIVO
NINGUNO
Base de Evidencia base POCA CONFIANZA
Biosfera almacenamiento en planta y suelo
Gestión forestal
CONFIANZA MEDIA Geosfera almacenamiento en rocas y minerales
Secuestro de suelo
Captura de aire
IMPACTO EN: Calidad de agua
Cantidad de agua
Suministro de alimentos Biodiversidad
Secuestro por año Medición y verificación
Justo
Pobre
Justo
Bueno
Los impactos son del Sexto Informe de Evaluación del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC), aparte de "Medición y verificación, que se basan en el juicio de los autores. *BECCS, bioenergía con captura y almacenamiento de carbono GtCO2, giga toneladas de CO2.
En promedio, en los lanzamientos que recibió Stripe, los proyectos de almacenamiento basados en la biosfera cuestan solo $ 16 por tonelada de CO2 (tCO2), mientras que el almacenamiento basado en la geosfera cuesta, en promedio, $ 141 por tCO2 ($ 20–10,000 por tCO2) similar a los costos en las propuestas de Microsoft. Los costos basados en la geosfera son más altos, cerca del costo social de las emisiones de carbono de $30 a $200 por tCO2. Sin embargo, muchos factores no tienen precio. Las soluciones basadas en la naturaleza enfrentan riesgos de reversión por incendios, plagas, tormentas y cambios en el uso de la tierra. Estos riesgos se pueden reducir con seguros y contabilizando el carbono en áreas más grandes. Pero faltan herramientas confiables para rastrear el carbono a escala. Los cobeneficios como la conservación del agua, la protección contra peligros y la biodiversidad tampoco se tienen en cuenta. Tres prioridades Los siguientes tres aspectos de los esfuerzos mundiales de eliminación de carbono necesitan atención urgente. Sentido. La definición de cero neto del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático es bastante simple a escala global: cuando "las emisiones antropogénicas de gases de efecto invernadero a la atmósfera se equilibran
con las absorciones antropogénicas". Pero es demasiado amplio para decirles a las empresas individuales cómo pueden alcanzar el cero neto. Las empresas tienen muchas opciones. Por ejemplo, compensar las emisiones pagando a otra persona para que no emita como una forma de compensar las emisiones en curso puede reducir la velocidad a la que se acumula el CO2 en la atmósfera, pero no elimina nada. Es por eso que, en 2020, Microsoft pasó a comprar solo la eliminación de carbono. También amplió el alcance de su programa para incluir toda su cadena de valor y emisiones históricas, más que cuadruplicando el tonelaje de carbono que la empresa necesita compensar. Las empresas necesitan estándares para medir si sus compromisos de carbono son consistentes con el cero neto global. Los esfuerzos para desarrollarlos incluyen la Iniciativa de objetivos basada en la ciencia internacional sin fines de lucro, los principios de compensación de Oxford de investigadores de la Universidad de Oxford, Reino Unido, y la iniciativa empresarial intersectorial Transform to Net Zero. Estos enfatizan la reducción de todas las emisiones de gases de efecto invernadero tanto como sea posible a lo largo de la cadena de valor; establecer metas provisionales; compra de eliminación de carbono; y cambiar hacia el almacenamiento de carbono a largo plazo. Tales acciones deben ser adicionales a las diseñadas para proteger y mejorar las reservas y sumideros de carbono en la biosfera. Muchas organizaciones asumen que no hay límite para las posibilidades de eliminación de carbono, pero lo hay. La remoción basada en la naturaleza está restringida por el área y los usos competitivos de la tierra. Las soluciones de ingeniería pueden ampliarse, pero actualmente son escasas, caras y requieren muchos recursos. La competencia por el suministro crecerá a medida que actúen más empresas. Las medidas más efectivas podrían suscribirse en exceso, haciendo que muchos compromisos de cero neto sean imposibles de cumplir. Sin un rápido crecimiento de la oferta, el mundo podría quedarse sin opciones de alta calidad para compensar las emisiones restantes, incluso después de reducciones drásticas. Se está invirtiendo muy poco en enfoques tecnológicos duraderos y sistemas de almacenamiento geológico. ¿Qué se puede hacer? Las empresas deben comenzar por reducir a cero aquellas emisiones sobre las que tienen más control, como el uso de energía y la gestión de la tierra. Mientras tanto, deberían invertir en expandir el suministro y reducir el costo de las tecnologías de eliminación de carbono más efectivas, como lo están haciendo Microsoft y Stripe. Las empresas deben considerar comprar la eliminación de las emisiones fuera de su control que son más difíciles de reducir, como el transporte de bienes y materiales por aire y mar.
Plantar bosques y mejorar su gestión son soluciones basadas en la naturaleza que las empresas pueden utilizar para eliminar y almacenar carbono. Crédito: Getty
Los investigadores deben definir un presupuesto global para la eliminación de carbono, incluidos los escenarios en evolución para el suministro de eliminación y almacenamiento basados en la naturaleza y la tecnología. Y deberían evaluar la demanda futura de eliminación de carbono impulsada por los compromisos de cero emisiones netas de diversas organizaciones en todo el mundo. La equidad social es crucial. Para alcanzar el cero neto, las economías en desarrollo y las comunidades desatendidas deben beneficiarse. Por esta razón, Microsoft se está asociando con Sol Systems, una firma de desarrollo y financiamiento de energía solar en Washington DC, para crear un fondo que vincule la compra de energía renovable con la capacitación profesional, la restauración del hábitat y las subvenciones para energía limpia. Se deben realizar esfuerzos similares para la eliminación de carbono. Medición. Las corporaciones necesitan formas más precisas, automatizadas y consistentes de medir y contabilizar el carbono. La organización sin fines de lucro Greenhouse Gas Protocol proporciona pautas para evaluar las emisiones de las operaciones internas, como el uso y la fabricación de vehículos, y de las compras de energía obtenida fuera del sitio. Es más difícil estimar las emisiones de las cadenas de suministro y valor. Requiere cálculos de todos los proveedores y usuarios de los productos y servicios de una empresa. Tres cuartas partes de las emisiones de Microsoft provienen de estos, incluidos los materiales de construcción, los viajes de negocios, los ciclos de vida de los productos y la electricidad que consumen los clientes cuando usan los productos de Microsoft. La compañía ha estado utilizando datos de gastos y emisiones promedio de la industria para fines de informes. Pero estos tienen grandes incertidumbres y son de uso limitado para reducir las emisiones en la práctica. No tienen en cuenta los impactos de tomar diferentes decisiones en la cadena de valor de las emisiones de gases de efecto invernadero. Microsoft está empezando a exigir a los proveedores que hagan declaraciones anuales de sus emisiones de gases de efecto invernadero y que adopten planes para reducir las emisiones. Sin embargo, los proveedores enfrentan una gran cantidad de solicitudes de informes de carbono. Están surgiendo herramientas digitales que pueden automatizar y aumentar la precisión de la medición de emisiones. Se están desarrollando sistemas que combinan imágenes de detección remota, sensores y aprendizaje automático, por ejemplo, la misión de monitoreo de CO2 Copernicus de la Agencia Espacial Europea y el satélite de seguimiento de metano MethaneSAT, respaldado por la organización sin fines de lucro Environmental Defense Fund en la ciudad de Nueva York.
El equipo de FarmBeats de Microsoft está desarrollando métodos escalables y de bajo costo para medir el carbono del suelo en campos agrícolas.
Microsoft también está colaborando con nuevas empresas, como NCX (anteriormente SilviaTerra) en San Francisco, California, para procesar terabytes de imágenes satelitales para contar árboles en los Estados Unidos, estimar su potencial para el secuestro de carbono y crear un mercado para que los propietarios privados puedan reducir la deforestación. Para que proyectos como estos tengan éxito, se necesitará banda ancha rural para recopilar y transmitir datos desde redes de dispositivos conectados a Internet, el Internet de las cosas. Un número creciente de empresas de software empresarial, incluidas SAP en Walldorf, Alemania, Salesforce en San Francisco y Microsoft, están desarrollando plataformas para automatizar la contabilidad del carbono. Por ejemplo, Cloud for Sustainability de Microsoft conecta a las organizaciones con fuentes de datos en tiempo real para realizar un seguimiento del carbono y mostrar el rendimiento frente a los objetivos netos cero. Sin embargo, tales plataformas aún se encuentran en sus primeras etapas. Los sistemas automatizados se volverán más importantes a medida que los informes de gases de efecto invernadero y las reducciones de emisiones se vuelvan obligatorias, ya que los líderes del grupo de países del G7 anunciaron en junio que lo implementarían. Los inversionistas y los clientes exigen cada vez más que las empresas demuestren progreso en relación con los objetivos ambientales, sociales y de gobierno corporativo. Los gobiernos nacionales están redactando regulaciones para la divulgación corporativa relacionada con el clima. Estas reglas podrían ayudar a crear estándares comunes para la contabilidad del carbono y los datos sobre el cambio climático. Mercados. Las empresas necesitan mejores incentivos económicos para promover las formas más efectivas de eliminación de CO2. La extracción y el almacenamiento basados en la naturaleza, y la extracción y el almacenamiento basados en la geosfera facilitados por la tecnología no son mercancías equivalentes y no deben valorarse como tales. El precio actual por tonelada alienta a las empresas a comprar compensaciones de carbono de la más baja calidad. No monetiza la duración del almacenamiento de carbono, el riesgo de liberación prematura o la equidad social o los beneficios ambientales de la eliminación. A los precios actuales, los créditos por emisiones evitadas son los más baratos (tan bajos como $3 por tCO2). La eliminación de carbono basada en la naturaleza cuesta más ($5-50 por tCO2), aunque es mucho menos costosa que la eliminación basada en la geo localización. El precio y la oferta cambiarán con el tiempo. Es probable que el costo de la eliminación basada en la naturaleza aumente a medida que aumentan los requisitos y disminuye la oferta, a medida que los bosques y suelos disponibles se saturan. Mientras tanto, las tecnologías geobasadas se desarrollarán y ampliarán, haciéndose más accesibles y económicas. Las empresas que se comprometen a convertirse en emisiones netas cero para 2050 tienen que tomar decisiones ahora sobre las operaciones dentro de 30 años, pero hay pocos modelos económicos para proyectar cómo podrían cambiar los mercados de eliminación de CO2. Los gobiernos, los investigadores y las empresas deben desarrollar un mercado de eliminación de carbono sólido y eficaz que pueda satisfacer la demanda de cero emisiones globales. Un avance clave sería establecer estándares consistentes para medir, verificar y contabilizar la remoción de carbono que internalicen las diferencias en la calidad y durabilidad del carbono almacenado en la biosfera y la geosfera. Se han propuesto múltiples enfoques. Sin embargo, estas comparaciones dependen de la elección de algunos parámetros, como las tasas económicas. Es necesario tener en cuenta factores como la competencia por el uso de la tierra, los límites a la capacidad de carga de los ecosistemas y los impactos sociales y ambientales. Microsoft está ejecutando actualmente una estrategia para sus inversiones durante la próxima década, al tiempo que establece las condiciones para las próximas tres décadas. La empresa prioriza la financiación en tres pilares: reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero; eliminar el carbono de la atmósfera y almacenarlo en la biosfera; y retirarlo y almacenarlo en la geosfera.
Está implementando objetivos internos, subvenciones y otros incentivos para fomentar las innovaciones en la reducción de emisiones. Las soluciones basadas en la naturaleza serán una parte importante de su estrategia de eliminación de carbono a corto plazo. La empresa incluirá más almacenamiento basado en la ubicación geográfica a medida que esté más disponible. Para acelerar ese día, Microsoft, a través de su Fondo de Innovación Climática de mil millones de dólares, está invirtiendo en proyectos como la instalación de captura directa de aire Orca en Islandia desarrollada por Climeworks. Cualquiera que pueda hacer más, debería hacer más. Es hora de dar un paso adelante para desarrollar la ciencia, la tecnología y los mercados para una eliminación exitosa del carbono. En los Estados Unidos, algunas compañías dicen que un crédito fiscal llamado 45Q está ayudando a fomentar la conversión de CO2. Paga a las industrias $ 50 por cada tonelada de CO2 que almacenan permanentemente bajo tierra, o $ 35 si ponen el CO2 en uso. En China, ha habido relativamente poca actividad comercial en el desarrollo de tecnologías de conversión de CO2. Pero en 2021, los actores clave en la gigantesca industria química de China se comprometieron a invertir en la producción química basada en CO2, una medida que podría ganar apoyo financiero a través del mercado de comercio de carbono del país, que se lanzó el año pasado. Sin embargo, el éxito de los negocios de conversión de CO2 podría basarse en los ACV y otras mediciones de los flujos de carbono. La Comisión Europea, por ejemplo, está desarrollando un mecanismo de certificación de eliminación de carbono para proporcionar un marco más riguroso para verificar si un proceso es realmente negativo en carbono. Hasta ahora, los ACV ofrecen una evaluación bastante pesimista de la mayoría de las estrategias de conversión de CO2. En un informe publicado en febrero, la científica ambiental Kiane de Kleijne de la Universidad de Radboud en Nijmegen, Países Bajos, y sus colegas rastrearon docenas de ACV publicados para comparar las rutas de conversión de CO2 con las formas convencionales de hacer los mismos productos. Luego, los investigadores compararon los ahorros de CO2 de los procesos de reciclaje con los objetivos del Acuerdo de París de 2015 de reducir a la mitad las emisiones globales de CO2 para 2030 y de lograr cero emisiones netas para 2050. "Descubrimos que muy pocas de esas rutas pueden cumplir con los criterios de compatibilidad con París", dice de Kleijne. Las rutas que hicieron el grado lo hicieron almacenando CO2 mezclando permanentemente el gas con escoria de las acerías para hacer bloques de construcción, por ejemplo. Los académicos centrados en el clima que realizan ACV a menudo señalan que el almacenamiento geológico de CO2 es mejor que la conversión porque ofrece reducciones mayores en las emisiones. Eso podría ser cierto, pero ignora una realidad económica brutal, dice Sarron. "Volver a poner carbono en el suelo es costoso y no está sucediendo a una escala significativa. La alternativa a lo que estamos haciendo hoy no es el almacenamiento, es la emisión a la atmósfera". Y si la economía global finalmente pone fin a su dependencia del carbón, el petróleo y el gas, las industrias del futuro podrían necesitar estos procesos de conversión de CO2 para producir los polímeros y otros productos químicos de los que dependemos De Kleijne dice que con demasiada frecuencia, los académicos que realizan ACV y las empresas que desarrollan sistemas de conversión de CO2 terminan hablando entre sí sobre estos temas. Pero hay al menos un punto de amplio acuerdo: que las tecnologías de reciclaje de CO2 deberían eventualmente extraer la mayor cantidad posible de su materia prima de la atmósfera, en lugar de los gases industriales residuales. Un proyecto llamado Norsk e-Fuel en Oslo está dando un paso en esa dirección con una planta piloto en Herøya, Noruega, que tiene como objetivo comenzar a convertir el gas de síntesis derivado del CO2 en combustible para aviones. Parte del CO2 vendrá directamente del aire, atrapado por la tecnología de captura de carbono desarrollada por Climeworks, una compañía que se separó del Instituto Federal Suizo de Tecnología en Zurich en 2009.
Esa tecnología ahora está en funcionamiento en la primera planta de captura directa de aire a gran escala de Climeworks, que se inauguró en septiembre de 2021 en Hellisheidi, Islandia. Capturará 4.000 toneladas de CO2 al año para ser bombeadas bajo tierra. Cuesta entre 600 y 800 dólares secuestrar una tonelada de CO2 de esta manera, pero la compañía dice que puede reducirlo a una décima parte del costo a medida que aumenta. Incluso si hay beneficios climáticos limitados al convertir las emisiones de CO2 fósil de hoy en día en productos, algunas compañías argumentan que es importante desarrollar la tecnología para que esté lista para alimentarse de CO2 del aire una vez que madure la tecnología de captura directa de aire. "Creo que es un argumento válido", dice Ramírez Ramirez. "Pero debemos tener cuidado de que sea parte de una transición, que eventualmente reemplacemos el carbono fósil con fuentes sostenibles". Martin Eduardo Lucione https://facebook.com/Ecoalfabetizacion https://issuu.com/martinlucione Extraído nature Mark Peplow