Procesando el agua de mar se convertiría el dióxido de carbono en rocas sólidas
La mayoría de los expertos están de acuerdo en que detener el cambio climático, y el calentamiento global, los eventos de calor extremo y las tormentas más fuertes que lo acompañan, requerirá la eliminación de la atmósfera del dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero. Pero con los seres humanos produciendo anualmente un estimado de 37 mil millones de toneladas métricas de dióxido de carbono, las estrategias actuales para secuestrarlo parecen ser insuficientes.
Ahora, un equipo de investigación de la UCLA ha propuesto una vía que podría ayudar a extraer cada año miles de millones de toneladas métricas de dióxido de carbono de la atmósfera. En lugar de capturar directamente el dióxido de carbono atmosférico, la tecnología lo extraería del agua de mar, lo que permitiría que el agua de mar absorbiera más.
¿Por qué? Porque, por unidad de volumen, el agua de mar contiene casi 150 veces más dióxido de carbono que el aire.
Los investigadores describen su concepto, denominado secuestro y almacenamiento de carbono en un solo paso, o sCS2 por sus singlas en inglés, en un artículo publicado hoy en la revista ACS Sustainable Chemistry & Engineering.
"Para mitigar el cambio climático, necesitamos eliminar el dióxido de carbono de la atmósfera a un nivel entre 10 mil millones y 20 mil millones de toneladas métricas por año", dijo el autor principal Gaurav Sant, director del Instituto de Gestión del Carbono de la UCLA y miembro de Samueli y profesor de ingeniería civil y ambiental y de ciencia e ingeniería de materiales en la Escuela de Ingeniería Samueli de la UCLA. "Para lograr una solución a esa escala, tenemos que inspirarnos en la naturaleza".
Dado que la atmósfera y los océanos están en un estado de equilibrio, si el dióxido de carbono fuera extraído del océano, el dióxido de carbono de la atmósfera podría disolverse en él. En este escenario, el agua de mar es como una esponja para el dióxido de carbono que ya ha absorbido toda su capacidad, y el proceso sCS2 tiene como objetivo escurrirlo, permitiendo que la esponja absorba más dióxido de carbono de la atmósfera.
La tecnología propuesta incorporaría un reactor de flujo, un sistema que continuamente se alimenta de materias primas y produce productos. El agua de mar fluiría a través de una malla que permite que una carga eléctrica pase al agua, volviéndola alcalina. Esto inicia una serie de reacciones químicas que finalmente combinan el dióxido de carbono disuelto con calcio y magnesio nativo del agua de mar, produciendo piedra caliza y magnesita mediante un proceso similar al de la formación de las conchas marinas.
El agua de mar que fluye se agotaría de dióxido de carbono disuelto y estaría lista para absorber más. Un coproducto de la reacción, además de los minerales, es el hidrógeno, que es un combustible limpio.
Imagen: Esta ilustración describe el concepto de almacenamiento y secuestro de carbono de un solo paso del equipo de la UCLA.
Además de su escala potencial de miles de millones de toneladas métricas, el enfoque sugerido por el equipo de la UCLA tiene importantes ventajas sobre las ideas actuales para abordar la acumulación atmosférica de dióxido de carbono.
El nombre incluye "paso único" para diferenciarlo de otros conceptos que requieren que el dióxido de carbono de la atmósfera se someta a un proceso de concentración de varios pasos antes de que pueda almacenarse. Y si bien algunos planes proponen almacenar el dióxido de carbono capturado en formaciones geológicas como depósitos de gas y petróleo natural agotados, existe el riesgo de que las fugas devuelvan ese dióxido de carbono a la atmósfera. Por el contrario, sCS2 está destinado a almacenar de forma duradera dióxido de carbono en forma de minerales sólidos.
"Lo bueno de convertir el dióxido de carbono en una roca es que no va a ninguna parte", dijo Sant, quien es miembro del California NanoSystems Institute en la UCLA.
"El almacenamiento duradero, seguro y permanente es la premisa de nuestra solución", agregó la primera autora Erika Callagon La Plante, ex científica asistente del proyecto de la UCLA y actualmente profesora asistente en la Universidad de Texas en Arlington.
El equipo llevó a cabo detallados análisis de los insumos de materiales y energía y los costos necesarios para realizar su concepto, así como qué hacer con los subproductos. Como era de esperar, dada la enorme magnitud del desafío del carbono, estiman que se necesitarían casi 1.800 plantas de sCS2 para inmovilizar 10 mil millones de toneladas métricas de dióxido de carbono cada año, con un costo de billones de dólares.
"Debemos ser claros: gestionar y mitigar el dióxido de carbono es ante todo un desafío económico", dijo Sant. "Muchos de los enfoques actuales para la gestión del carbono requieren más energía limpia de la que podemos producir o son inasequibles. Como tal, necesitamos crear soluciones que sean accesibles y que no empobrezcan al mundo. Hemos tratado de usar una lente de pragmatismo para considerar cómo podemos lograr intervenciones sintéticas a una escala sin precedentes, mientras consideramos los recursos energéticos y financieros finitos que tenemos".
Aún así, los investigadores creen que sCS2, incluso a escalas más pequeñas, representa un avance en la captura y almacenamiento de carbono que debe considerarse como una parte potencial de cualquier estrategia general para enfrentar el cambio climático.
El estudio se ha publicado en ACS Sustainable Chemistry & Engineering: Saline Water-Based Mineralization Pathway for Gigatonne-Scale CO2 Management
