Secuestro de carbono para niños
El secuestro de carbono es como una gran aspiradora que ayuda a limpiar el aire de nuestro planeta. Se trata de capturar o quitar el dióxido de carbono (CO2) de la atmósfera por mucho tiempo. Esto se hace para reducir la cantidad de CO2 en el aire y así ayudar a frenar el calentamiento global.
El dióxido de carbono se captura de forma natural en la atmósfera a través de procesos de la naturaleza, como los que hacen las plantas, las reacciones químicas y los cambios físicos. Podemos ayudar a que estos procesos naturales sean más rápidos, por ejemplo, cambiando cómo usamos la tierra o cómo cultivamos. También se han creado métodos artificiales para lograr lo mismo. Estos incluyen proyectos grandes para capturar el CO2 de las fábricas y guardarlo bajo tierra en lugares como acuíferos salinos (agua salada subterránea), depósitos de agua, el mar o yacimientos de petróleo vacíos.
Muchas organizaciones y expertos en el clima, como el IPCC y la UNFCCC, han dicho que es muy importante usar el secuestro de carbono para proteger nuestro planeta.
Contenido
- ¿Qué es el Secuestro de Carbono?
- Cómo la Naturaleza Captura Carbono
- Métodos Creados por el Ser Humano para Capturar Carbono
- Desafíos del Secuestro de Carbono
- Véase también
¿Qué es el Secuestro de Carbono?
La captura de carbono es el proceso de tomar el dióxido de carbono (CO2) del aire y guardarlo por mucho tiempo. Puede referirse a varias cosas:
- Cuando se quita el carbono del aire y se guarda en un lugar especial. Si se hace a propósito, se llama retiro de dióxido de carbono.
- A la captura y almacenamiento de carbono, que es cuando el CO2 se toma directamente de los gases que salen de las fábricas o centrales eléctricas y se guarda bajo tierra.
- Al ciclo biogeoquímico natural del carbono, donde el carbono se mueve entre el aire y diferentes lugares, como cuando las rocas se desgastan.
El dióxido de carbono se puede capturar puro de los procesos industriales, como los de las refinerías de petróleo o las centrales eléctricas. El secuestro de CO2 incluye guardar grandes cantidades de este gas producido por la industria en lugares subterráneos como acuíferos salinos, depósitos de agua, el mar o yacimientos de petróleo vacíos.
El secuestro de carbono busca guardar el dióxido de carbono y otras formas de carbono por mucho tiempo. Esto ayuda a reducir el calentamiento global y a evitar cambios peligrosos en el clima. Es una forma de disminuir la acumulación de gases de efecto invernadero en el aire y en el mar, que se liberan al quemar combustibles fósiles y por la ganadería.
El dióxido de carbono se captura de forma natural en el aire mediante procesos biológicos, químicos y físicos. Algunas formas de secuestro de carbono aprovechan estos ciclos naturales, mientras que otras usan métodos creados por el ser humano.
Hay tres maneras principales de capturar carbono: antes de quemar el combustible, después de quemarlo y usando oxígeno puro para la combustión. Se están desarrollando muchas técnicas, como separar los gases, absorberlos en líquidos o sólidos, o combinaciones de estos métodos. Estas técnicas buscan capturar el carbono de las centrales eléctricas, fábricas y otras industrias que usan combustibles fósiles.
Cómo la Naturaleza Captura Carbono
Plantas y Bosques (Biosecuestro)
La biosecuestración es cuando se captura y guarda el dióxido de carbono usando procesos biológicos, ya sean naturales o mejorados. Esto se logra aumentando la fotosíntesis de las plantas. Por ejemplo, plantando más árboles (reforestación), manejando los bosques de forma sostenible o usando ingeniería genética.
El secuestro de carbono a través de procesos biológicos afecta el ciclo del carbono en todo el mundo. Por ejemplo, eventos pasados como el "Evento Azolla" cambiaron el clima de la Tierra. Estos procesos naturales también crearon los combustibles fósiles. Los ingenieros buscan manipular estos procesos para que se capture más carbono.
Turberas
Las turberas son como esponjas gigantes que guardan carbono. Esto sucede porque la materia vegetal no se descompone por completo en ellas. La cantidad de carbono que una turbera puede guardar varía según el clima y la estación. Al crear nuevas turberas o mejorar las existentes, se espera que retengan más carbono.
Silvicultura
La forestación es plantar un bosque donde antes no había. La reforestación es volver a plantar árboles en zonas que antes eran bosques o tierras de cultivo. Los árboles absorben CO2 y lo guardan en su madera y hojas. Para que esto funcione, el carbono no debe volver al aire cuando los árboles se pudren o se queman. Por eso, estas tierras deben protegerse y no usarse para otras cosas.
También se puede usar la madera de estos bosques para construir o hacer "biochar" (carbón vegetal). Aunque no es una solución para siempre, si se plantan árboles de larga vida (más de 100 años), el carbono se guarda por mucho tiempo y se libera poco a poco. Se calcula que la Tierra tiene espacio para plantar 1.2 billones de árboles. Plantarlos y protegerlos podría compensar unos 10 años de emisiones de CO2 y guardar 205 mil millones de toneladas de carbono.
Un estudio reciente mostró que si el 90% de las nuevas construcciones usaran productos de madera durante los próximos 30 años, se podrían guardar 700 millones de toneladas de carbono.
Silvicultura urbana
La silvicultura urbana es plantar árboles en las ciudades. Estos árboles capturan carbono durante toda su vida. Aunque se hace a pequeña escala, puede ayudar. Los resultados varían según el tipo de plantas, pero también pueden reducir el consumo de energía en los edificios.
Restauración de humedales
Los humedales son muy importantes para guardar carbono. Se estima que el 14.5% del carbono del suelo está en los humedales, aunque solo ocupan el 6% de la tierra.
Agricultura y Suelos
Las tierras de cultivo suelen tener menos carbono orgánico que las tierras naturales. Cuando se cambia un bosque o una pradera a tierra de cultivo, el carbono en el suelo puede reducirse. Esto se debe a que se quita la biomasa de las plantas al cosechar. Sin embargo, se puede aumentar el carbono en el suelo dejando restos de cosecha, usando abono o plantando cultivos que viven muchos años.
Se estima que el suelo de la Tierra puede guardar más de 8,580 gigatoneladas de carbono orgánico. Esto es unas 10 veces más que la cantidad en el aire.
Cambiar las prácticas agrícolas es una forma reconocida de secuestrar carbono, ya que el suelo puede absorber hasta el 20% de las emisiones anuales. Métodos como la agricultura orgánica o el uso de lombricompuesto podrían absorber mucho CO2. Algunas técnicas buscan aumentar la eficiencia en las granjas (menos combustible) o cambiar el ciclo natural del carbono.
Captura de dióxido de carbono en suelos agrícolas
El carbono agrícola se refiere a métodos para guardar el carbono del aire en el suelo, las raíces, la madera y las hojas de los cultivos. Aumentar el carbono en el suelo ayuda a las plantas a crecer, mejora la calidad del suelo y su capacidad para retener agua, y reduce el uso de fertilizantes.
En 2016, estas prácticas se usaban en cientos de millones de hectáreas en todo el mundo. Los suelos pueden contener hasta un cinco por ciento de carbono en peso, incluyendo materia vegetal y animal en descomposición y el biochar.
Otras formas de secuestro de carbono incluyen: capturar CO2 del aire con máquinas, fertilizar los océanos para que crezcan algas que luego llevan carbono al fondo marino, guardar el CO2 de la generación de electricidad, y triturar rocas como el basalto que absorben carbono.
Cultivo de bambú
Aunque un bosque de bambú guarda menos carbono que un bosque de árboles maduros, una plantación de bambú lo captura mucho más rápido. Por eso, cultivar bambú puede ser muy útil para el secuestro de carbono.
Suelo profundo
Los suelos guardan cuatro veces más carbono que la atmósfera. Aproximadamente la mitad de este carbono se encuentra en las capas más profundas del suelo.
Reduciendo emisiones
Aumentar la producción y la eficiencia en la agricultura generalmente reduce las emisiones. Esto significa que se produce más comida con el mismo o menos esfuerzo. Algunas técnicas incluyen usar fertilizantes de forma más precisa, alterar menos el suelo, regar de forma más eficiente y usar cultivos mejorados.
Reemplazar la agricultura intensiva (que usa mucha energía) también puede reducir las emisiones. La labranza mínima o labranza cero usa menos maquinaria y, por lo tanto, menos combustible.
La mayoría de las prácticas agrícolas que devuelven los restos de las cosechas al suelo ayudan a guardar carbono. Por ejemplo, evitar quemar los rastrojos en el campo, ya que esto libera casi todo el CO2 al aire.
Eliminación de carbono mejorada
Todos los cultivos absorben CO2 al crecer y lo liberan después de la cosecha. El objetivo de la eliminación de carbono agrícola es usar los cultivos para guardar carbono de forma permanente en el suelo. Esto se hace con métodos de cultivo que devuelven la biomasa al suelo y ayudan a que el carbono de las plantas se transforme en una forma estable. Algunos métodos son:
- Usar cultivos de cubierta (como pastos) entre temporadas de siembra.
- Concentrar el ganado en potreros pequeños para que pasten de forma ligera y uniforme, lo que ayuda a que las raíces crezcan más profundo. El ganado también ayuda a mezclar la hierba vieja y el estiércol con la tierra.
- Cubrir los potreros sin vegetación con heno o plantas muertas para proteger el suelo y atraer microbios que fijan carbono.
- Restaurar tierras dañadas para que liberen carbono más lentamente.
Estas prácticas pueden mejorar la calidad del suelo, el aire y el agua, beneficiar la vida silvestre y aumentar la producción de alimentos. En tierras de cultivo dañadas, un aumento de 1 tonelada de carbono en el suelo puede aumentar la producción de cultivos.
Sin embargo, los efectos del secuestro de carbono en el suelo pueden revertirse si el suelo se altera o si se abandonan estas prácticas. Después de 15 a 30 años, el suelo puede saturarse y dejar de absorber carbono.
Los costos de la captura de carbono varían. Los gobiernos están considerando permitir que los agricultores vendan "créditos de carbono" si aumentan el carbono en sus suelos.
El Océano y sus Habitantes
Fertilización con hierro
La fertilización del océano con hierro busca estimular el crecimiento del fitoplancton, que son plantas muy pequeñas que quitan carbono del aire. Esta técnica es un poco polémica porque no se entienden del todo sus efectos en el ecosistema marino.
Los cachalotes ayudan a fertilizar el océano con hierro. Llevan hierro desde las profundidades a la superficie cuando comen y defecan. Sus heces ricas en hierro hacen que el fitoplancton crezca y absorba más carbono. Cuando el fitoplancton muere, parte se hunde al fondo del océano, llevando el carbono consigo. La caza de ballenas ha hecho que 200,000 toneladas adicionales de carbono permanezcan en el aire cada año.
Fertilización con urea
Algunos científicos proponen fertilizar el océano con urea, una sustancia rica en nitrógeno, para estimular el crecimiento del fitoplancton. Una empresa australiana hizo un experimento en 2007 usando 1 tonelada de nitrógeno en el mar.
Mezcla de capas oceánicas
Mezclar las diferentes capas del océano puede mover nutrientes y gases disueltos. Esto se puede hacer con tuberías verticales grandes que bombean agua rica en nutrientes a la superficie, lo que causaría el crecimiento de proliferación de algas que guardan carbono.
Algas Marinas
Las algas marinas crecen en zonas costeras y poco profundas, y capturan mucho carbono. Este carbono puede ser llevado a las profundidades del océano, donde se guarda por miles de años. Las algas marinas crecen muy rápido y se pueden cosechar para producir bio-metano (un tipo de gas) para generar electricidad. Un estudio sugiere que si las granjas de algas cubrieran el 9% del océano, podrían producir suficiente energía para el planeta y eliminar 53 gigatoneladas de CO2 al año.
Métodos Creados por el Ser Humano para Capturar Carbono
Relacionado con la biomasa
Bioenergía con captura y almacenamiento de carbono
La bioenergía con captura y almacenamiento de carbono (BECAC) se refiere a usar biomasa (materia orgánica) en centrales eléctricas y calderas para capturar y guardar carbono. El carbono que la biomasa absorbe se captura y almacena, quitando así el dióxido de carbono del aire.
Entierro
Enterrar biomasa (como árboles) directamente imita los procesos naturales que crearon los combustibles fósiles.
Entierro de biochar
El biochar es un tipo de carbón vegetal que se hace calentando restos de plantas sin oxígeno. Este material se puede añadir a la tierra para mejorarla (creando "terra preta") o guardarse en vertederos. Añadir biochar al suelo es una forma de aumentar el carbono guardado a largo plazo y ayudar a reducir el calentamiento global.
En el suelo, el carbono del biochar no se convierte fácilmente en CO2 y no se libera al aire. Algunos científicos creen que se podrían guardar entre mil y dos mil millones de toneladas de carbono al año con este método.
Almacenamiento oceánico
Si se inyectara CO2 en el fondo del océano, la presión sería tan grande que el CO2 se volvería líquido. La idea es crear "piscinas" estables de CO2 en el fondo del océano. El océano podría guardar más de mil millones de toneladas de CO2. Sin embargo, esta idea no se está usando mucho por la preocupación sobre cómo afectaría a la vida marina. Una solución biológica podría ser cultivar algas marinas que se hundan naturalmente en las profundidades del océano, guardando mucho carbono en los sedimentos marinos.
Secuestro geológico
El secuestro geológico es guardar el CO2 bajo tierra en lugares como yacimientos de petróleo y gas vacíos, formaciones de roca salina o depósitos de carbón muy profundos que no se pueden extraer.
Una vez que el CO2 se captura de una fuente (como una fábrica), se comprime mucho hasta que se vuelve un fluido especial. En esta forma, el CO2 se puede transportar fácilmente por tuberías hasta el lugar de almacenamiento. Luego, se inyecta a gran profundidad, generalmente a 1 kilómetro o más, donde puede permanecer estable por cientos o millones de años.
Para elegir un buen lugar para guardar carbono, se busca que la roca sea porosa (con muchos agujeros) y permeable (que deje pasar líquidos), como la piedra arenisca o la caliza. Esta roca porosa debe estar cubierta por una capa de roca que no deje pasar el CO2, como la lutita. Una vez inyectado, el CO2 subirá un poco hasta que encuentre una capa que lo detenga y se extenderá de lado. Si hay grietas o fallas cerca, el CO2 podría escapar a la superficie, lo que sería peligroso. Otro riesgo es que la inyección de CO2 cause pequeños terremotos si la presión bajo tierra es muy alta.
Mientras está atrapado en la roca, el CO2 puede estar como fluido o disuelto en el agua subterránea. También puede reaccionar con los minerales de la roca y formar minerales sólidos llamados carbonatos.
Se calcula que la capacidad mundial para guardar CO2 en yacimientos de petróleo y gas es de 675 a 900 gigatoneladas, y en depósitos de carbón no explotables es de 15 a 200 gigatoneladas. Las formaciones salinas profundas tienen la mayor capacidad, estimada entre 1,000 y 10,000 gigatoneladas de CO2.
Existen varios proyectos grandes de captura y secuestro de carbono que han demostrado que este método es posible y seguro. El primer proyecto a gran escala, llamado Sleipner, comenzó en 1996 en el Mar del Norte. Allí, una empresa noruega quita el dióxido de carbono del gas natural y lo guarda en un acuífero salino profundo. En el año 2000, una planta de carbón en Beulah, Dakota del Norte, se convirtió en la primera en capturar y guardar dióxido de carbono.
El CO2 se ha usado mucho en Estados Unidos desde 1972 para ayudar a extraer más petróleo de los pozos. En Texas, hay 10,000 pozos que inyectan CO2. Este gas viene de fuentes naturales y también de la actividad humana, y se transporta por una gran red de tuberías.
Procesos químicos
Un método químico desarrollado en los Países Bajos usa un catalizador de cobre para transformar el dióxido de carbono en ácido oxálico. Esto significa que el CO2 se usa como materia prima para crear otra sustancia útil.
Carbonatación mineral
El carbono en forma de CO2 se puede quitar del aire usando procesos químicos y guardarlo en minerales estables, como los carbonatos. Este proceso se llama "secuestro de carbono por carbonatación mineral". Consiste en hacer reaccionar el dióxido de carbono con óxidos de metales que son muy comunes, como el óxido de magnesio o el óxido de calcio, para formar carbonatos estables. Estas reacciones liberan calor y ocurren de forma natural (por ejemplo, cuando las rocas se desgastan a lo largo de millones de años).
Por ejemplo:
- CaO + CO2 → CaCO
3 (óxido de calcio + dióxido de carbono = carbonato de calcio) - MgO + CO2 → MgCO
3 (óxido de magnesio + dióxido de carbono = carbonato de magnesio)
Estas reacciones son un poco más rápidas a bajas temperaturas. Este proceso natural ha creado gran parte de la piedra caliza en la Tierra. Sin embargo, la velocidad de la reacción se puede acelerar aumentando la temperatura y la presión, aunque esto requiere energía extra. También se podría moler el mineral para que tenga más superficie de contacto y exponerlo al agua.
Cuando el CO2 se disuelve en agua y se inyecta en rocas basálticas calientes bajo tierra, se ha demostrado que el CO2 reacciona con el basalto para formar minerales de carbonato sólidos. Una planta de prueba en Islandia, que comenzó en 2017, extrae hasta 50 toneladas de CO2 al año del aire y lo guarda bajo tierra en roca basáltica.
Investigadores en Columbia Británica crearon un proceso para producir magnesita (carbonato de magnesio) a bajo costo, que puede capturar CO2 del aire o de fuentes de contaminación como las centrales eléctricas.
Los restos de concreto de demolición o el concreto reciclado también son materiales baratos para la carbonatación mineral, ya que son ricos en calcio.
Método electroquímico
Otro método usa un catalizador de metal líquido y un líquido especial donde se disuelve el CO2. El CO2 se convierte en pequeños trozos de carbono sólido. Este método se hace a temperatura ambiente.
Uso industrial
La fabricación tradicional de cemento libera mucho dióxido de carbono. Sin embargo, nuevos tipos de cemento pueden absorber CO2 del aire mientras se endurecen. Empresas como TecEco y CarbonCure están desarrollando estas tecnologías. CarbonCure, por ejemplo, inyecta CO2 capturado en el concreto mientras se mezcla.
En Estonia, las cenizas de esquisto bituminoso de las centrales eléctricas podrían usarse para absorber CO2. Se ha visto que capturan entre el 60% y el 65% del CO2.
Depuradores químicos
Se han propuesto varios procesos para quitar el CO2 del aire usando "depuradores químicos". Estos sistemas usan sustancias como el carbonato de potasio o el hidróxido de sodio para absorber el CO2. Por ejemplo, Klaus Lackner ha propuesto "árboles artificiales" que usan depuradores químicos para eliminar el dióxido de carbono del aire.
Relacionado con el océano
Almacenamiento de basalto
El secuestro de dióxido de carbono en el basalto implica inyectar CO2 en aguas profundas. El CO2 se mezcla primero con agua de mar y luego reacciona con el basalto, que es rico en elementos alcalinos. Esta reacción forma carbonatos estables.
El basalto submarino es una buena opción para guardar carbono porque tiene varias formas de evitar fugas. Al inyectar CO2 a más de 2700 metros de profundidad, se asegura que el CO2 sea más denso que el agua de mar y se hunda.
La Placa de Juan de Fuca en la costa oeste de Estados Unidos es un posible lugar para inyectar CO2, con una capacidad estimada de 208 gigatoneladas. Esto podría cubrir todas las emisiones de carbono actuales de Estados Unidos por más de 100 años.
Este proceso se está probando en el proyecto CarbFix, donde el 95% de 250 toneladas de CO2 inyectadas se solidificaron en calcita en 2 años.
Neutralización ácida
El dióxido de carbono forma ácido carbónico cuando se disuelve en agua, lo que causa la acidificación del océano. Esto limita cuánto CO2 puede absorber el océano. Se ha sugerido añadir diferentes bases para neutralizar el ácido y aumentar la absorción de CO2. Por ejemplo, añadir piedra caliza triturada a los océanos. Otro enfoque es añadir hidróxido de sodio a los océanos, lo que ayuda a restaurar el pH del océano.
Desafíos del Secuestro de Carbono
Aumento de las emisiones globales
Desde 2019, la actividad humana ha añadido 440 gigatoneladas de carbono a la atmósfera, océanos y biosfera de la Tierra. La mayor parte de esto ha ocurrido en los últimos 50 años. Las emisiones globales han aumentado aproximadamente un 2% cada año.
Costos financieros
Usar la tecnología de secuestro de carbono puede aumentar el costo de la electricidad. El Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático estima que podría añadir entre 1 y 5 centavos extra por kilovatio hora. Los costos de la tecnología de captura y almacenamiento de carbono (CAC) casi se duplicarían si las regulaciones exigieran su uso. Aunque se espera que los costos disminuyan con el avance de la tecnología, seguirán siendo un poco más altos que los precios sin estas tecnologías.
Necesidades energéticas
Los procesos de secuestro de carbono pueden requerir mucha energía. Por ejemplo, se ha publicado que el secuestro consumía el 25% de la capacidad de producción de una planta de energía de 600 megavatios. Esto significa que la planta produciría menos energía disponible para otros usos.
Véase también
En inglés: Carbon sequestration Facts for Kids
- Carbono azul
- Captura y almacenamiento de carbono
- Erosión química
- Plataforma petrolífera
