Revista XXV No. 1 de 2018

Capturando el co2: De la industria para la industria

Capturando el co2: De la industria para la industria

Autores:

Jennifer Pedraza. Estudiante de doctorado en Ingeniería Química. Grupo de investigación en Calidad del aire, Departamento de Ingeniería Química y ambiental. Facultad de Ingeniería. Universidad Nacional de Colombia – Sede Bogotá. Miembro de la Asociación Colombiana para el Avance de la Ciencia

Leonel Alexander Martínez. Estudiante de maestría en Ingeniería Ambienta. Grupo de investigación en Calidad del aire, Departamento de Ingeniería Química y ambiental. Facultad de Ingeniería. Universidad Nacional de Colombia – Sede Bogotá.

Luz Adriana Suarez. Estudiante de maestría en Ingeniería Ambienta. Grupo de investigación GIATME, Universidad ECCI.

Néstor Y. Rojas. Profesor Asociado. Grupo de investigación en Calidad del aire, Departamento de Ingeniería Química y ambiental. Facultad de Ingeniería. Universidad Nacional de Colombia – Sede Bogotá. Miembro de la Asociación Colombiana para el Avance de la Ciencia

José Ramírez. Profesor Asociado. Grupo de Investigación en Materiales, Catálisis y Medio Ambiente Departamento de Ingeniería Química y ambiental. Facultad de Ingeniería. Universidad Nacional de Colombia – Sede Bogotá.

Andres Mejìa. Estudiante de pregrado en Ingeniería Química. Grupo de Investigación en Materiales, Catálisis y Medio Ambiente Departamento de Ingeniería Química y ambiental. Facultad de Ingeniería. Universidad Nacional de Colombia – Sede Bogotá.

Daniel Cano. Estudiante de pregrado en Ingeniería Química. Grupo de Investigación en Materiales, Catálisis y Medio Ambiente Departamento de Ingeniería Química y ambiental. Facultad de Ingeniería. Universidad Nacional de Colombia – Sede Bogotá.

Javier Chavarrio. Estudiante de pregrado en Ingeniería Química. Departamento de Ingeniería Química y ambiental. Facultad de Ingeniería. Universidad Nacional de Colombia – Sede Bogotá.

Johana Casallas. Estudiante de pregrado en Ingeniería Química. Grupo de Investigación en Materiales, Catálisis y Medio Ambiente Departamento de Ingeniería Química y ambiental. Facultad de Ingeniería. Universidad Nacional de Colombia – Sede Bogotá.


Resumen

El calentamiento global y el cambio climático enfocan la atención de diferentes países en reducir las concentraciones atmosféricas de dióxido de carbono. En este contexto, los métodos de captura de CO2 constituyen una estrategia fundamental para contribuir a lograr dicho objetivo. Los compromisos internacionales, además de las metas fijadas por la nación, llevan a Colombia a plantear una serie de proyectos en los que la captura y reutilización de CO2 aparecen con un gran potencial de desarrollo, especialmente en lo que concierne al sector cementero. En este artículo se presentan algunas generalidades que deberían motivar a Colombia a desarrollar estas técnicas de captura, además de un breve estudio del potencial que tiene el país para adoptar estos proyectos. Sin lugar a dudas, los retos para la implementación de este método son grandes, pero el escenario es prometedor.

 

Introducción

El desarrollo de tecnologías que permitan la utilización del dióxido de carbono (CO2) se encuentra actualmente en pleno auge con un doble objetivo: (1) contribuir de una manera sostenible a la disminución de las emisiones de CO2 a la atmósfera y (2) aprovechar este compuesto que se encuentra en cantidades abundantes y que puede ser usado en diferentes aplicaciones industriales, sustituyendo, en muchos casos, a otros compuestos con un mayor impacto ambiental negativo [1].

Teniendo en cuenta los escenarios de estabilización de las concentraciones atmosféricas de gases con efecto invernadero (con rangos entre 450 y 750 ppmv de CO2), el potencial de los sistemas de captura y almacenamiento (considerando únicamente almacenamiento geológico sin reutilización) ascendería progresivamente desde las 220 Gigatoneladas (Gt) hasta las 2200 Gt de CO2 (entre 60 y 600 Gt de C), lo que significa una contribución de entre un 15% y un 55% del esfuerzo mundial en la mitigación acumulativa hasta el 2100. Si a esta reducción estimada se suman las técnicas de captura y reutilización, es posible aumentar dicha contribución y vincular diferentes sectores económicos que contribuyen altamente a las emisiones totales de gases de efecto invernadero (GEI).

Colombia participa en las emisiones de GEI con alrededor de 0,4% de las emisiones globales. La Figura 1 presenta las contribuciones sectoriales a las emisiones nacionales de CO2. El sector cementero, por sí solo, iguala las emisiones de todo el sector industrial. Se han venido estableciendo acuerdos ambientales entre los países, tales como el protocolo de Kioto, que entró en rigor en 2005 y cuyo principio fue el de crear medidas para mitigar el cambio climático, y más recientemente, el acuerdo de la conferencia de las partes de París en 2015 – COP 22 – con base en un escenario proyectado a 2030[1]. Las acciones nacionales de mitigación se enfocan a la reducción de la deforestación y degradación y al aumento en la eficiencia de carbono asociado a la eficiencia energética. Adicionalmente, se ha incluido la captura y almacenamiento de carbono dentro del portafolio de las estrategias de “eficiencia”, sin embargo no se ha considerado dentro de las políticas la transformación de CO2 capturado en productos con alto valor agregado.

Teniendo en cuenta que la emisión de CO2 se presenta en mayor medida como resultado de la actividad industrial (fabricación de hierro, acero y cemento, entre otros) y la combustión de combustibles, han tomado fuerza algunas alternativas como el uso de energías renovables, la captura y almacenamiento de CO2 (CCS) y la captura y utilización del CO2 (CCU).

Figura 1 Emisiones nacionales de CO2 sectoriales, y como mitigarlas

Fuente: . Elaborado por los autores a partir de [3]

 

¿Qué oportunidades tiene el sector Industrial Colombiano para implementar técnicas de captura?

Es necesario que los industriales hagan una apuesta y cambien la visión que se tiene del CO2. Este sería el principio fundamental de la captura y utilización de Carbono (CCU), que promete beneficios en la disminución de emisiones de este gas de efecto invernadero, además de convertir el carbono en productos comerciales. Alrededor del mundo, se han estudiado posibles aplicaciones de este método, principalmente en Estados Unidos, China y Reino Unido. Según el Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE), ya se han empezado a sentar las bases para unir esfuerzos con China, que permitan encontrar nuevas formas de utilizar el CO2 y demostrar a escala industrial el uso de tecnologías como la CCU. [4]. Los proyectos que involucran CCU, en general, se encuentran en la fase de investigación y desarrollo. Algunos de los avances en este ámbito se han centrado en los sectores de centrales eléctricas, refinerías de petróleo, biogás, así como la producción de amoníaco, óxido de etileno, en la industria del cemento, hierro y acero, que además son las principales fuentes industriales de CO2.

En la actualidad, la industria del cemento tiene un enorme potencial para la aplicación de técnicas de CCU, y se considera como un caso de gran relevancia a nivel internacional por la cantidad de emisiones de GEI emitidos a la atmosfera. En la Figura 2 se muestran algunas cifras relevantes de la relación con la captura y utilización de carbono y la producción de cemento.

Figura 2 Relación de la captura y utilización de CO2 (CCU) con la industria cementera.

Fuente:. Elaborado por los autores a partir de [4] [5] [6].

 

Desafíos y limitaciones

Dado que el uso de energías renovables no logran reemplazar a todos los medios convencionales para producir energía - por lo menos en un corto plazo - la captura de CO2 se encuentra como una gran alternativa para cumplir el reto de no sólo controlar emisiones, sino también reducir la concentración de CO2 ya acumulada en el ambiente, que supera las 400 ppm [7].

El uso de tecnologías CCS y CCU ha sido demostrado como factible en varios proyectos internacionales, principalmente a escala piloto. Sin embargo, ya se identifican tanto ventajas como brechas que deben ser superadas para poder pensar en su implementación a escala industrial.

La implementación de CCS o CCU traería beneficios a nivel empresarial, debido a la creciente demanda de productos sostenibles o responsables con el medio ambiente, la cual obliga a las empresas a tomar medidas para mitigar sus impactos ambientales, tener un consumo responsable, usar de manera eficiente los recursos e implementar nuevas tecnologías [8].

Además, existen diversos indicadores a nivel mundial que cuantifican el nivel de sostenibilidad empresarial y pueden aplicarse con el fin de conocer el impacto de la implementación de CCS o CCU. Indicadores como Dow Jones Sustainability Index (DJSI), Global Reporting Initiative (GRI) e ISO 26000, hacen posible establecer cómo las empresas internalizan procesos ambientales [8]. Otro de los indicadores más usados a nivel mundial es la huella ecológica, la cual es una herramienta que permite identificar el grado de afectación a causa del uso de recursos naturales [9]. Estos estándares son de gran importancia para la industria de hoy, pues influyen directamente en la obtención de recursos financieros, en la fidelidad de sus clientes y en el ingreso a nuevos mercados.

Por otra parte, la implementación de métodos de captura CCS o CCU se encuentra aún en medio del debate, pues los desarrollos realizados hasta el momento en diferentes partes del mundo no logran ser lo suficiente convincentes para mostrarla como una técnica segura, estable y ambientalmente aceptable. Por el contrario, algunos ven los CCU o CCS, como un apoyo a los actuales sistemas de extracción de recursos naturales y no en pro de una producción más sostenible [9]. Existe menor disposición a invertir en este tipo de tecnologías que las orientadas al desarrollo de energías renovables [7].

Para la implementación de tecnología CCS, debe hallarse la manera de solucionar inconvenientes como los altos costos de almacenamiento y su ubicación con respecto al lugar de captura, la seguridad del transporte, la incertidumbre en relación a posibles fugas desde el lugar de almacenamiento, los posibles impactos sobre la salud humana y el daño a ecosistemas. A nivel de políticas, se encuentra que no existe una normatividad o legislación para su implementación. Además, los proyectos tienden a ser costosos. Por ejemplo, sólo han sido implementados 14 proyectos de CCS en todo el mundo y ya hay algunos que han sido retrasados por falta de inversión económica en Estados Unidos [9].

Por otra parte en cuanto a la captura y utilización de CO2, el costo puede estar entre los 72 y 114 USD [10]. Por tal motivo, el próximo paso que deben dar estos proyectos es el de la comercialización con el fin de que sean financieramente viables. Paralelamente, debe hacerse la implementación de legislación para regular estos mercados [9].

Es importante mencionar la brecha ligada a la baja confianza que la sociedad tiene en la industria y en su interés por el cuidado y la preservación del ambiente, por lo cual es indispensable usar técnicas de evaluación de riesgos con el fin de elevar los niveles de confianza, la capacidad de comunicar los riesgos y la manera de mitigarlos. De esta manera, se facilita la creación de políticas, ya que éstas no se establecen si el tema de seguridad no está resuelto. Mientras no existan políticas vinculantes, que expresen obligaciones o demanden altos impuestos por emisiones de CO2, las empresas y naciones dudarán en realizar las inversiones necesarias para el desarrollo de esta técnica a gran escala.

 

Para Concluir:

En Colombia es importante iniciar investigaciones guiadas al desarrollo de tecnologías de captura y evaluar potenciales sectores donde puedan ser implementadas, sobre todo considerando la entrada en rigor del Acuerdo de Paris. El tiempo juega en contra nuestra.

La innovación tiene un rol fundamental en la industria por sustitución de productos, ya que los recursos naturales son limitados, por ejemplo, en la fabricación de cemento, por un mayor uso de la electricidad proveniente de fuentes renovables y por tecnologías como la captura y almacenamiento del carbono.

En Colombia no se está considerando actualmente esta tecnología dentro de las acciones de mitigación para el sector industrial. Sin embargo, esta técnica muestra una alta capacidad de mitigación y es de vital importancia su adición al portafolio de medidas, así como la financiación y transferencia tecnológica.

 

Referencias

  1. J. Albo, L. A. Alvarez, J. M. Andres, C. Bartolome, S. Burgos y P. Castro, Usos del CO2: Un camino hacia la sostenibilidad, España, (2013).
  2. Q. Wang y R. L, «Cheaper oil: A turning point in Paris climate talk,» Renewable and Sustainable Energy Reviews, pp. 1186-1192, (2015).
  3. IDEAM, Ministerio de Relaciones Exteriores, Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, Departamento Nacional de Planeación, Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo, , «Primer informe bienal de actualización de Colombia ante la Convención Marco de las Naciones Unidas ante el Cambio Climático,» Bogotá, (2015).
  4. P. Styring y D. Jansen, «Carbon Capture and Utilisation in the green economy.,» Centre for Low Carbon Futures, pp. 1-60, (2011).
  5. SETIS Magazine, «Strategic Energy Technologies Information System, Carbon Capture Utilisation and Storage,» (2016).
  6. National Energy Technology laboratory, «CO2 utilization focus área.,» (2015).
  7. R. Wennersten, Q. Sun y H. Li, «“The future potential for Carbon Capture and Storage in climate change mitigation e an overview from perspectives of technology, economy and risk”.,» Journal of Cleaner Production, vol. 103, p. 724 – 736, (2015).
  8. J. Polanco, F. Ramírez y M. Orozco, «Incidencia de estándares internacionales en la sostenibilidad corporativa: una perspectiva de la alta dirección,» Estudios Gerenciales, vol. 32, pp. 181-192, (2016).
  9. F. Kern, J. Gaede, J. Meadowcroft y J. Watson, «The political economy of carbon capture and storage: An analysis of two demonstration projects.,» Technol. Forecast. Soc. Change, (2016).
  10. M. M. F. Hasan, E. L. First, F. Boukouvala y C. A. Floudas, «A multi-scale framework for CO2 capture, utilization, and sequestration: CCUS and CCU,» Comput. Chem. Eng., vol. 81, pp. 2-21, (2015).
  11. Ministerio de Agricultura, Oficina Española de Cambio Climatico, Agencia Estatal de Meterologia, Centro Nacional de Educacion Ambiental, «Cambio Climático : Mitigación. GUÍA RESUMIDA DEL QUINTO INFORME DE EVALUACIÓN DEL IPCC GRUPO DE TRABAJO III,» Madrid, (2015).

[1] La meta de Colombia, podría aumentar de manera condicionada al 25% o 30% dependiendo de los recursos de cooperación internacional que reciba el país en los próximos años para apoyar sus esfuerzos de mitigación.

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