Читать книгу El universo de las energías renovables - Tomás Perales Benito - Страница 7
Оглавление2. CAPTURA Y APROVECHAMIENTO DEL CO2
2.1 Introducción
El dióxido de carbono (CO2), o anhídrido de carbono, es el gas de efecto invernadero al que se le supone una participación de hasta el 75% del quebranto medioambiental del planeta por el incremento de temperatura que ha provocado. En condiciones atmosféricas es un gas estable con más densidad que el aire (1,98 kg/m3). Es inodoro e incoloro, ligeramente ácido y no es inflamable. Está formado por moléculas de un átomo de carbono ligado a dos de oxígeno. Se encuentra en el ambiente con una concentración de aproximadamente el 0,03% y se renueva cada veinte años por efecto de la fotosíntesis, dando lugar al ciclo biológico del carbono, en el que se produce intercambio de CO2 entre los seres vivos y la atmósfera.
Figura 2.1. Emisiones de CO2 en España por sectores en 2008. (CIUDEN)
El carbono es un ingrediente esencial en el ciclo de la vida de animales y plantas en sus concentraciones naturales. Lo producen todos los organismos aeróbicos al oxidar carbohidratos, ácidos grasos y proteínas. Sin embargo, la actividad industrial y los cambios que se han derivado en consecuencia han aumentado sustancialmente la concentración en la atmósfera y convertido el antes inofensivo gas en un enemigo a derribar con celeridad.
El dióxido de carbono sobrante, el no generado por la naturaleza, lo producen las reacciones químicas que tienen lugar durante la combustión de productos de origen fósil, como el petróleo, gas o carbón, y también al quemar madera. Pero el gas de efecto invernadero a que da lugar la vida moderna puede ponérsele ahora coto mediante la captura y el confinamiento en formaciones geológicas profundas y de condición
hermética. Se espera mucho de este procedimiento que se está desarrollando actualmente en numerosos países.
2.2. Captura, transporte y almacenamiento del CO2 (CAC)
El novedoso proceso de reducción de las emisiones al espacio contempla tres etapas complejas para las que se están buscando soluciones que satisfagan la eficiencia y la seguridad. Son las siguientes:
Figura 2.2. Detalle gráfico simplificado de los procesos de captura en origen, transporte y confinamiento de CO2 (CIUDEN).
Captura
El CO2 sobrante producido como reacción química de la combustión puede ser capturado mediante alguno de los procedimientos desarrollados recientemente, entre los que destaca el que lo separa del conjunto de gases generados mediante absorción química, física o con membranas, cuyos detalles se dan en los siguientes apartados.
Transporte
El CO2 capturado en origen es trasladado hasta el lugar de confinamiento en la formación geológica seleccionada, lo que se lleva a cabo mediante tuberías soterradas si se encuentra próxima a la central generadora o bien mediante transporte por carretera, lo que exige condiciones severas de seguridad para las personas y los equipos.
Las tuberías empleadas son similares a las que se instalan para los gasoductos. El CO2 a trasladar se comprime en origen a presiones muy altas y alcanza el estado supercrítico. Si la distancia lo aconseja, se recurre a intercalar centros de compresión para mantener las condiciones iniciales. Este procedimiento presenta dos notables ventajas: caudal en tránsito muy elevado y la posibilidad de conexión con grandes depósitos, por ejemplo como puntos intermedios para el transporte por barco, otro de los medios de transporte que se contemplan.
El transporte por carretera, al que es preciso recurrir cuando no existen las infraestructuras necesarias o durante los tiempos de tránsito, se efectúa en cisternas de acero, a una temperatura y presión próximas a -20 °C y 20 atmósferas.
Almacenamiento
El confinamiento del CO2 nocivo puede hacerse en forma de gas, líquido o estado supercrítico, lo que se consigue estableciendo, mediante equipos auxiliares al proceso principal, la temperatura y la presión adecuadas a cada caso. Las condiciones del medio de almacenamiento o confinamiento en minas de carbón abandonadas, rocas basálticas, yacimientos de sal, etc. determinan el estado más conveniente del gas, tanto por razones de aprovechamiento futuro como por seguridad. Es de tener en cuenta que se contempla que, en un plazo no demasiado largo, el CO2 pueda ser empleado como materia prima para procesos industriales de muy diversa índole en la vida cotidiana.
La CAC es una tecnología considerada de transición hasta que se encuentre la forma de obtener energía sin la desmesurada cantidad de CO2 que generan los procedimientos actuales. Los confinamientos serán perpetuos, excepto si se encuentran alternativas viables, como se vislumbra, en los aspectos económicos, medioambientales y de seguridad para su empleo en la sociedad. Algunos estudios parecen asegurar que se obtendrán por conversión química, por ejemplo para producir combustibles.
La importancia de esta tecnología, de la que se espera que contribuya notablemente a la reducción de las emisiones contaminantes, ha aconsejado a un buen número de países a establecer las condiciones técnicas para llevar a cabo el proceso. España, en óptima posición en los aspectos tecnológicos y de proyectos en marcha de captura y confinamiento, cuenta desde diciembre de 2010 con un Real Decreto regulador.
Se han constituido numerosas organizaciones de apoyo a la CAC. En Europa existe una treintena, todas apoyadas por la Comisión Europea. Corresponden a entidades públicas y privadas formadas por industrias del sector energético y universidades con planes de desarrollo tecnológico en todos sus aspectos. De ellas cabe citar la de ámbito continental Zero Emissions Power (ZEP) fundada en 2005 y la española Plataforma Tecnológica Española del CO2 (PTECO2), que inició sus actividades en 2006 con el objetivo de que España pueda cumplir sus compromisos de reducción. En Estados Unidos, Japón y otros grandes países industriales también han surgido organismos que están dando un fuerte apoyo a la captura y confinamiento del CO2 sobrante.
Figura.2.3. Imagen de las instalaciones de la Ciudad de la Energía (CIUDEN), en el Bierzo, León (España), que incorpora entre sus actividades la investigación de la CAC.
2.3. Procedimientos de captura
Se han desarrollado recientemente diversos procedimientos tecnológicos para separar el CO2 de la corriente de gases que generan las combustiones de productos de origen fósil. Son procesos de una elevada envergadura técnica y costo considerable, pero que se están aplicando en diferentes países por los compromisos contraídos de reducción de las emisiones. Tres son los situados más en alza para el citado propósito de captura:
Posterior a la combustión
Conforme a su denominación, el CO2 se separa del resto de gases generados después de haberse producido la combustión. El gas contaminante se intercepta en algún punto del proceso industrial entre el sistema generador y el escape a la atmósfera. El procedimiento más empleado es el químico, que recurre a la absorción del CO2 con aminas (compuesto químico orgánico derivado del amoniaco) o bien con amoniaco enfriado, que también actúa como absorbente químico. Otro procedimiento, este físico, de menor empleo que el anterior, recurre a las membranas. De ambos procedimientos existen actualmente varias líneas de investigación.
Previo a la combustión
La separación se efectúa en combinación con el proceso de gasificación, creando para ello las condiciones adecuadas. Al gasificar el combustible empleado como materia prima con oxígeno se produce un gas de síntesis que contiene CO y N2 (monóxido de carbono e hidrógeno). Al monóxido se le hace reaccionar con agua para generar más H2 y CO2. El hidrógeno se aprovecha para el proceso energético del sistema y el CO2 se separa. Este procedimiento tiene la ventaja de que el CO2 se encuentra muy concentrado y con una elevada presión.
Oxígeno-gas
En este procedimiento se recurre a sustituir el aire que da lugar a la combustión por oxígeno. Se consigue así que la salida del proceso sea CO2 puro y agua, lo que facilita su captura. Como el procedimiento anterior, requiere la producción previa de oxígeno. De esta tecnología se espera mucho.
Figura 2.4. Diagramas simplificados de los distintos procesos de separación del CO2.
La elección de procedimiento no es gratuita; está relacionada directamente con el tipo de central, el combustible empleado (gas, petróleo, carbón, etc.) y aspectos medioambientales e industriales que permitan la introducción de los nuevos procedimientos de captura en sistemas ya implantados, algunos con muchos años de funcionamiento.
2.4. Condiciones del almacenamiento
Las condiciones ideales de confinamiento se obtienen en emplazamientos con rocas porosas y permeables. Otros medios de almacenamiento adecuados son las rocas con aguas salubres, yacimientos agotados de hidrocarburos y lechos de carbón.
Las formaciones geológicas destinadas deben reunir, además, tres condiciones: encontrarse a una profundidad mínima de 800 metros, que su capacidad coincida con la demanda durante el período especificado (a 800 metros, una tonelada de CO2 en estado supercrítico ocupa un volumen aproximado de 9 m3) y que permita el sellado en condiciones de seguridad para las personas y el ambiente.
2.5. Aprovechamiento industrial
Se espera que el CO2 separado de los procesos industriales o el confinado con anterioridad pueda ser empleado con provecho. Un elevado número de líneas de investigación están dando frutos para emplearlo en actividades tan diversas como la extinción de incendios, la limpieza en seco, aportación esta de valor incalculable, como disolvente, en la conservación de alimentos, en el tratamiento de aguas y para producir metanol. El gas empleado industrialmente, desde mediados del siglo XIX, para producir bebidas carbonatadas, puede dar otros frutos, incluida la conversión a sólidos para dar lugar a nuevos materiales. En nanotecnología ha comenzado a dar sus primeros pasos. El causante principal del deterioro medioambiental puede pasar de residuo a recurso.
