Captura de CO2.

Recentment, l'administració Biden-Harris varen presentar ambiciosos plans per reduir les emissions de carboni mitjançant processos de captura, utilització i confinament de carboni. Aquestes tecnologies absorbeixen carboni de l'atmosfera i el converteixen en productes industrials útils o l'emmagatzemen permanentment.

La Casa Blanca aposta molt per aquestes tecnologies emergents per limitar l'escalfament global i combatre el canvi climàtic. 

Què és la captura directa de diòxid de carboni des de l'aire (CO2)?

La captura de carboni funciona separant el CO2 dels gasos d'escapament emesos per les centrals alimentades amb carbó i altres gasos d'escapament de fàbriques industrials o directament de l'atmosfera.

Com funciona la tecnologia de captura directa d'aire o DAC?

Actualment, hi ha dos mètodes. Un mètode utilitza la química de dissolvents líquids per capturar CO2 com a carbonat de calci. Una altra classe de material de captura de carboni són els absorbents sòlids o materials que absorbeixen altres materials,  que solen estar conformats amb amines o tenen afinitats naturals pel CO2.

Les plantes DAC utilitzen ventiladors per recollir i fer passar l'aire a través del sorbent. Un segon procés separa el CO2 del sorbent per eliminar-lo o reciclar-lo. L'ús de ventiladors i els passos posteriors de regeneració requereixen molta energia. Depenent de la font d'energia utilitzada (solar, eòlica, geotèrmica, etc.), aquest pas esdevé com el pas més costós de la tecnologia DAC.

Com es converteix el CO2 capturat en productes d'utilitat industrial?

La captura i utilització de carboni, o CCU, és el desenvolupament de tecnologies que poden capturar CO2 directament des de l'aire o des dels gasos de combustió i convertir el CO2 capturat en productes químics i combustibles.

Les estratègies més comunes per a la captura i utilització de carboni utilitzen la conversió tèrmica, la conversió electroquímica o la fotoconversió per transformar el CO2 capturat en productes químics bàsics, químics fins i polímers. Hi ha un nombre limitat de processos comercials, però, i el més destacat és la producció d'urea amb CO2 i amoníac.

Què s'està fent  per millorar la tecnologia o la utilització de captura de carboni?

S'estan desenvolupant tecnologies per a la captura i conversió integrada de CO2, o ICCU amb esquemes on els catalitzadors heterogenis (com les nanopartícules de níquel, pal·ladi i coure) s'acoblen amb un sorbent sòlid (zeolites, marcs orgànics metàl·lics, òxids metàl·lics). ) per eliminar de manera eficient el CO2 directament de l'aire o dels gasos de combustió i convertir-lo en gas natural renovable (metà) o en etan i etilè. En la Conferència de Tecnologies de Mitigació del Canvi Climàtic es va discutir l'estat i els avenços de les tecnologies DAC deBoston.

Quins són alguns dels reptes que s'han de superar per a la captura i la utilització de carboni per tal d'aconseguir tot el seu potencial?

El CO2 és una molècula tèrmicament estable que també és cinèticament inert. En altres paraules, es necessita una quantitat important d'energia per activar la molècula de CO2 per formar blocs de construcció per als productes desitjats. Normalment, els catalitzadors heterogenis utilitzats tenen una estabilitat i durabilitat limitades. Per ser viables industrialment, aquests catalitzadors han de ser estables durant anys, no dies o setmanes, com passa amb la tecnologia actual. La majoria de les estratègies de CCU comencen combinant el CO2 capturat amb hidrogen renovable de l'electròlisi de l'aigua per fer metanol i monòxid de carboni. Tanmateix, un repte particular amb aquesta reacció són els baixos rendiments de productes més útils que contenen dos o més àtoms de carboni, com l'etilè. L'etilè és utilitzat per la indústria química com a element bàsic per a productes químics, pintures, envasos i combustibles. La implementació reeixida de CCU per produir rendiments elevats d'etilè i altres productes amb més d'un àtom de carboni millorarà la probabilitat d'implementació industrial i substituirà els processos actuals que produeixen gasos d'efecte hivernacle.

La captura de carboni és capaç de reduir prou les emissions de gasos d'efecte hivernacle per frenar o fins i tot aturar el canvi climàtic?

Les estratègies que combinen la captura i utilització de carboni, o CCU, amb la captura i emmagatzematge de carboni, CCS, haurien de ser suficients per reduir les emissions de gasos d'efecte hivernacle. La bellesa de CCU és que aquest camp se centra en una economia d'emissions netes zero, on en comptes d'utilitzar combustibles fòssils per fer productes per a les nostres necessitats socials, utilitzarem el CO2 com a element bàsic per a aquests materials.

Juntament amb la reducció de les emissions globals de carboni, l'eliminació del carboni que ja es troba a l'atmosfera ara ja és un objectiu important, especialment després de les discussions globals durant la Conferència de les Nacions Unides sobre el Canvi Climàtic del 2021, o COP26. A la reunió anterior de París, es va definir com a objectiu global limitar l'escalfament global per sota dels 2 ºC, preferiblement a 1,5 ºC, en comparació amb els nivells preindustrials. Per assolir aquest objectiu, cal posar en marxa tot tipus de tecnologies d'emissions negatives, inclòs el DAC.

Font: Mihrimah Ozkan, Captura directa d'aire de CO2: una resposta per complir els objectius climàtics globals, MRS Energy & Sustainability (2021). DOI: 10.1557/s43581-021-00005-9