CCUS, CSS, CDR, DAC y BECCS: diferencias entre tecnologías de captura de carbono

Para abordar los efectos de la crisis climática es esencial reducir las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), especialmente el dióxido de carbono (CO2). En este contexto, existen diversas tecnologías que agrupan  las soluciones para mitigar el calentamiento global, como las tecnologías de captura de carbono.

Dentro de la captura de carbono, y de cara a entender los tipos de tecnologías, es importante diferenciar entre:

• Reducción de carbono: es un proceso mediante el cual el CO2 se captura en el punto de origen (donde se produce), lo que disminuye la cantidad de dióxido de carbono liberado a la atmósfera durante su producción. Este CO2 debe provenir del procesamiento de combustibles fósiles. Dentro de esta categoría se encuentran las tecnologías CCUS (Captura, Uso y Almacenamiento de carbono) y CCS (Captura y Almacenamiento).

• Eliminación de CO2: implica absorber CO2 que ya está presente en la atmósfera o que proviene de fuentes de generación de CO2 que son imposibles de evitar, como el que se libera cuando se quema caliza para la producción de cemento (independientemente de si el combustible que se utiliza para quemarla es fósil o no), o el que se produce con la quema de combustibles biológicos. Esta absorción puede ocurrir de forma natural, a través de la fotosíntesis, o de forma artificial mediante tecnologías de eliminación englobadas dentro de las CDR  (Carbon Dioxide Removal, en inglés), que se dividen a su vez en dos: BECCS (Bioenergy with carbon capture and storage) y DAC (Direct Air Capture).

Aunque están relacionadas, y las tecnologías CCUS englobarían tanto las de reducción como las de eliminación, estas siglas presentan características diferentes en relación a su enfoque y funcionamiento.

Qué es el CCUS y cómo funciona: captura, uso y almacenamiento de carbono

El término CCUS (‘Carbon Capture, Utilization and Storage’, por sus siglas en inglés) agrupa una serie de tecnologías que permiten capturar el CO2 de fuentes industriales o directamente del aire y utilizarlo de manera productiva o almacenarlo en formaciones geológicas subterráneas. Esta tecnología busca capturar las emisiones de dióxido de carbono antes de que lleguen a la atmósfera y, a posteriori, transformarlo y/o almacenarlo.

También existen técnicas para reinyectar las emisiones capturadas en cemento obtenido en demoliciones o almacenarlo en piedra caliza que luego se utiliza en otros procesos, así como otros procesos naturales como atrapar el CO2 en algas. 

El CCUS es una tecnología particularmente relevante para sectores difíciles de descarbonizar, como la industria cementera, la química o la producción de acero, ya que se puede capturar el dióxido de carbono en su momento de producción. Así funciona el CCUS, como explica un estudio del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC, por sus siglas en inglés):

• Captura: el CO2 puede capturarse en la fuente de producción, como chimeneas de plantas industriales o centrales térmicas, o en el aire, aunque esta segunda forma es más útil y precisa cuanto más cerca se encuentre la fuente de dióxido de carbono.
• Uso: permite la reutilización del dióxido de carbono en diferentes procesos, como la manufactura de productos químicos, sistemas de refrigeración, sistemas de soldadura, extinción de incendios, producción de fertilizantes para las industrias alimentaria y papelera. También se puede utilizar para inyectar en los invernaderos para que las plantas absorban más CO2 durante la fotosíntesis, lo que permite mejorar su crecimiento además de eliminar CO2 de la atmósfera. A mayor escala, este gas se emplea en las explotaciones petrolíferas para aumentar la cantidad de crudo extraído mediante la técnica de recuperación mejorada de petróleo (EOR, por sus siglas en inglés).

• Almacenamiento: el CO2 no utilizado se puede almacenar permanentemente bajo tierra en formaciones geológicas, como antiguos yacimientos de petróleo o acuíferos salinos. También puede quedar atrapado en las estructuras de los árboles, las  algas y las plantas que lo absorben durante la fotosíntesis y lo transforman en energía para su crecimiento.

​El CCUS puede ser útil para reducir las emisiones directas de grandes instalaciones industriales. Eso sí, hay que tener en cuenta que una vez el CO2 llega al aire y se dispersa por la atmósfera, es más difícil llegar a él, atraparlo y, en consecuencia, utilizarlo.

Qué es la tecnología CCS (Captura y Almacenamiento de Carbono)

La tecnología CCS (Captura y Almacenamiento de Carbono) permite retener el dióxido de carbono generado por la industria antes de que llegue a la atmósfera. El CAC es una variación más limitada del CCUS, ya que se limita únicamente a la captura y almacenamiento del CO2, sin que exista un uso comercial de este gas, como explica el Foro Económico Mundial. En este caso, el dióxido de carbono es capturado y luego almacenado de manera permanente en formaciones geológicas profundas, como antiguos yacimientos de gas o petróleo, para evitar que vuelva a liberarse a la atmósfera.

La captura de CO2 se realiza a través de sistemas instalados en industrias como las de cemento, acero o refinerías. Una vez capturado, el dióxido de carbono se transporta hacia sitios de almacenamiento subterráneo donde puede permanecer durante miles de años.

Según el Foro Económico Mundial, la implementación de la tecnología CCUS y CSS  requiere superar desafíos técnicos y económicos, incluidos los costes elevados y la necesidad de infraestructura de transporte y almacenamiento.

Qué significa CDR y cómo agrupa las tecnologías de eliminación de CO₂

El término CDR (Carbon Dioxide Removal, en inglés), se refiere a todas las tecnologías y métodos que buscan eliminar el CO2 de la atmósfera. Esto incluye:

• Tecnologías como el DAC (tecnologías de captura directa del aire) y BECCS (uso de la bioenergía con captura y almacenamiento de carbono, que combina la generación de energía a partir de biomasa con la captura de CO2)
• Soluciones basadas en la naturaleza, como la reforestación o la restauración de suelos, ya que capturan el carbono de manera natural y lo almacenan en biomasa o en el suelo, como explica el IPCC. Las soluciones basadas en la naturaleza deben ser gestionadas cuidadosamente para evitar impactos negativos en los ecosistemas.

El CDR tiene el potencial de ser una herramienta crucial en la lucha contra el cambio climático, ya que no solo reduce las concentraciones de CO2, sino que también tiene el potencial de contrarrestar emisiones pasadas. Sin embargo, su eficacia depende en gran medida de la escala a la que se implementen las tecnologías.

Qué es la Captura Directa del Aire (DAC) y cómo elimina CO₂

El concepto de Captura Directa del Aire (DAC, por sus siglas en inglés, procedentes de Direct Air Capture) es una de las tecnologías más innovadoras en el campo de la captura de carbono. A diferencia del CCUS , que captura, almacena y usa el CO2 de fuentes industriales, el DAC extrae dióxido directamente del aire, como señala la Agencia Internacional de Energía (IEA, por sus siglas en inglés). Este enfoque no depende de fuentes de emisión específicas como plantas industriales y podría implementarse en cualquier lugar.

El DAC –al igual que el resto de tecnologías que capturan CO2– utiliza reacciones químicas para separar el CO2 del aire de entrada. Para ello, utiliza sustancias que actúan como un filtro selectivo de este gas.

• Con disolventes líquidos: el CO₂ se disuelve en un disolvente líquido, por ejemplo, una solución de hidróxido fuerte.
• Con absorbentes sólidos: el CO2 se adhiere a la superficie de un absorbente sólido, como una resina de plástico.

Aunque el DAC tiene un enorme potencial para eliminar CO2 directamente de la atmósfera, se enfrenta a serias limitaciones, principalmente debido a su alto coste y la gran cantidad de energía que requiere para operar.

Según la Direct Air Capture Coalition (Coalición de DAC), esta tecnología puede ser fundamental para alcanzar los objetivos climáticos de reducción de emisiones netas cero, pero recalca que se necesitan avances tecnológicos y fuertes inversiones para que el DAC sea asequible y escalable. Además, señala que esto no es una sustitución para la reducción de emisiones por parte de la industria: “Dada la cantidad de CO2 que hay actualmente en la atmósfera, reducir las emisiones y eliminar el dióxido de carbono del aire son estrategias necesarias y complementarias para evitar los peores impactos del cambio climático”.

La IEA indica que hay en servicio 27 plantas de DAC en todo el mundo que capturan ​​casi 10.000 toneladas métricas de dióxido de carbono al año. Esta cifra equivale a lo que emiten 2.333 vehículos de pasajeros a gasolina conducidos durante un año, según la calculadora de emisiones de gases de efecto invernadero de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA, por sus siglas en inglés). Aun así, existen planes para al menos 130 instalaciones DAC a gran escala (> 1.000 toneladas de CO2 al año) que se encuentran ahora en diversas etapas de desarrollo.

Qué es BECCS: captura de dióxido de carbono en la quema de biomasa

Las tecnologías de bioenergía con captura y almacenamiento de carbono consisten en la combinación de la producción de energía a partir de biomasa con la captura y el almacenamiento permanente del CO2 generado durante el proceso. A diferencia de otros métodos que solo buscan neutralidad, las BECCS aspiran a lograr emisiones negativas, lo que implica retirar efectivamente dióxido de carbono de la atmósfera mientras se genera energía limpia y renovable.

El funcionamiento de estas tecnologías se basa en la quema de diversos tipos de biomasa en centrales especializadas donde,​ a diferencia de una quema de biomasa sin captura y las BECCS es que en las segundas mientras se están quemando estos restos se puede capturar el dióxido de carbono que expulsen. Esto evita que ese CO2 llegue a la atmósfera y pueda emplearse en otros procesos industriales. Este gas capturado, además, puede transportarse y almacenarse.​

Una vez que el dióxido de carbono ha sido capturado, puede destinarse a usos industriales, como la fabricación de bebidas carbonatadas o su mezcla con hidrógeno para producir metanol destinado al transporte marítimo. Pero, principalmente, se destina a la producción de combustibles sintéticos como combustible sostenible para la aviación (SAF, por sus siglas en inglés).

También existe la opción de almacenarlo. Para ello, el gas se inyecta a profundidades superiores a los 800 metros. A esas profundidades, la presión transforma el gas en un estado líquido estable que se disuelve en el agua o se integra en las rocas porosas, permaneciendo retenido durante cientos de años.

Finalmente, existe una vía alternativa para fijar este carbono mediante la creación de biochar o biocarbón. Este carbón vegetal no se utiliza como combustible, sino que se incorpora al suelo para mejorar su calidad, logrando fijar unas dos toneladas de CO2 por cada tonelada de biochar producido. Algunas de sus aplicaciones más relevantes incluyen:

• Enmienda agrícola: retiene el agua y los fertilizantes en el suelo.
• Uso industrial: funciona como filtro activo o material en el sector de la construcción.