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Eliminación de dióxido de carbono

Plantar árboles es una forma basada en la naturaleza de eliminar temporalmente el dióxido de carbono de la atmósfera. [1] [2]

La eliminación de dióxido de carbono ( CDR ), también conocida como eliminación de carbono , eliminación de gases de efecto invernadero ( GGR ) o emisiones negativas , es un proceso en el que el gas dióxido de carbono (CO 2 ) se elimina de la atmósfera mediante actividades humanas deliberadas y se almacena de forma duradera en sistemas geológicos, yacimientos terrestres u oceánicos, o en productos. [3] : 2221  En el contexto de los objetivos de cero emisiones netas de gases de efecto invernadero , [4] la CDR está cada vez más integrada en la política climática, como un elemento de las estrategias de mitigación del cambio climático . [5] Lograr cero emisiones netas requerirá tanto recortes profundos en las emisiones como el uso de CDR, pero CDR no es una solución climática actual. [6] En el futuro, la CDR podrá contrarrestar las emisiones que son técnicamente difíciles de eliminar, como algunas emisiones agrícolas e industriales. [7] : 114 

Los métodos de CDR incluyen forestación , reforestación , prácticas agrícolas que secuestran carbono en los suelos ( cultivo de carbono ), restauración de humedales y enfoques de carbono azul , bioenergía con captura y almacenamiento de carbono (BECCS), fertilización de los océanos , mejora de la alcalinidad de los océanos , [8] y captura directa de aire. cuando se combina con almacenamiento, [9] : 115  Para evaluar si un proceso en particular logra emisiones negativas, se debe realizar un análisis integral del ciclo de vida y un seguimiento, informe y verificación (MRV) del proceso. [10]

Se estima que a partir de 2023, la CDR eliminará alrededor de 2 gigatoneladas de CO 2 por año, [11] lo que equivale al 4% de los gases de efecto invernadero emitidos por año por las actividades humanas. [12] : 8  Sin embargo, existe una incertidumbre significativa en torno a este número porque no existe un método establecido o preciso para cuantificar la cantidad de carbono eliminado de la atmósfera. Existe la posibilidad de eliminar y secuestrar hasta 10 gigatoneladas de dióxido de carbono por año utilizando los métodos CDR existentes que se pueden implementar ahora de manera segura y económica. [12]

Definiciones

El IPCC define la eliminación de dióxido de carbono (CDR) como:

Actividades antropogénicas que eliminan CO 2 de la atmósfera y lo almacenan de forma duradera en reservorios geológicos, terrestres u oceánicos, o en productos. Incluye la mejora antropogénica existente y potencial de los sumideros biológicos o geoquímicos y la captura y almacenamiento directo de aire, pero excluye la absorción natural de CO 2 no causada directamente por actividades humanas. [3] : 2221 

Los sinónimos de CDR incluyen eliminación de gases de efecto invernadero (GGR), [13] tecnología de emisiones negativas, [12] y eliminación de carbono . [14] Se han propuesto tecnologías para eliminar de la atmósfera gases de efecto invernadero distintos del CO 2 , como el metano, [15] pero actualmente sólo es posible eliminar a escala el dióxido de carbono. [13] Por lo tanto, en la mayoría de los contextos, la eliminación de gases de efecto invernadero significa la eliminación de dióxido de carbono .

El término geoingeniería (o ingeniería climática ) se utiliza a veces en la literatura científica tanto para CDR como para SRM ( gestión de la radiación solar ), si las técnicas se utilizan a escala global. [16] : 6–11  Los términos geoingeniería o ingeniería climática ya no se utilizan en los informes del IPCC. [3]

Categorías

Los métodos CDR se pueden clasificar en diferentes categorías que se basan en diferentes criterios: [9] : 114 

Conceptos que utilizan terminología similar

La CDR puede confundirse con la captura y almacenamiento de carbono (CAC), un proceso en el que el dióxido de carbono se recoge de fuentes puntuales, como las centrales eléctricas alimentadas con gas , cuyas chimeneas emiten CO 2 en una corriente concentrada. A continuación, el CO2 se comprime y se secuestra o utiliza. [17] Cuando se utiliza para secuestrar el carbono de una central eléctrica alimentada por gas, la CAC reduce las emisiones derivadas del uso continuo de la fuente puntual, pero no reduce la cantidad de dióxido de carbono que ya se encuentra en la atmósfera .

Papel en la mitigación del cambio climático

El uso de CDR reduce la tasa general a la que los humanos agregan dióxido de carbono a la atmósfera. [7] : 114  La temperatura de la superficie de la Tierra se estabilizará sólo después de que las emisiones globales se hayan reducido a cero neto , [18] lo que requerirá tanto esfuerzos agresivos para reducir las emisiones como el despliegue de CDR. [7] : 114  No es factible reducir a cero las emisiones netas sin CDR, ya que ciertos tipos de emisiones son técnicamente difíciles de eliminar. [7] : 1261  Las emisiones que son difíciles de eliminar incluyen las emisiones de óxido nitroso de la agricultura, [7] : 114  emisiones de la aviación, [12] : 3  y algunas emisiones industriales. [7] : 114  En las estrategias de mitigación del cambio climático , el uso de CDR contrarresta esas emisiones. [7] : 114 

Una vez que se hayan alcanzado las cero emisiones netas , la CDR podría utilizarse para reducir las concentraciones de CO 2 atmosférico , lo que podría revertir parcialmente el calentamiento que ya se ha producido en esa fecha. [7] Todas las trayectorias de emisión que limitan el calentamiento global a 1,5 °C o 2 °C para el año 2100 suponen el uso de CDR en combinación con reducciones de emisiones. [19] [20]

En 2018, la dependencia del despliegue a gran escala de CDR se consideró un "riesgo importante" para lograr el objetivo de un calentamiento inferior a 1,5 °C, dadas las incertidumbres sobre la rapidez con la que se pueden implementar CDR a escala. [21] Las estrategias para mitigar el cambio climático que dependen menos de la CDR y más del uso sostenible de la energía conllevan menos riesgo. [21] [22] La posibilidad de un futuro despliegue de CDR a gran escala se ha descrito como un riesgo moral , ya que podría conducir a una reducción de los esfuerzos a corto plazo para mitigar el cambio climático. [20] : 124  [12] El informe NASEM de 2019 concluye:

Cualquier argumento para retrasar los esfuerzos de mitigación porque los NET proporcionarán un respaldo tergiversa drásticamente sus capacidades actuales y el ritmo probable del progreso de la investigación. [12]

Cuando la CDR se presenta como una forma de ingeniería climática , la gente tiende a considerarla intrínsecamente riesgosa. [12] [ necesita cita para verificar ] De hecho, CDR aborda la causa fundamental del cambio climático y es parte de estrategias para reducir las emisiones netas y gestionar los riesgos relacionados con los niveles elevados de CO 2 atmosférico . [ necesita cotización para verificar ] [23] [24]

Permanencia

Los bosques, los lechos de algas marinas y otras formas de vida vegetal absorben dióxido de carbono del aire a medida que crecen y lo unen para formar biomasa. Sin embargo, estos depósitos biológicos se consideran sumideros de carbono volátiles ya que no se puede garantizar su secuestro a largo plazo. Por ejemplo, los fenómenos naturales, como los incendios forestales o las enfermedades, las presiones económicas y las prioridades políticas cambiantes pueden provocar que el carbono secuestrado se libere de nuevo a la atmósfera. [25]

La biomasa, como la de los árboles, puede almacenarse directamente en el subsuelo de la Tierra. [26] Además, el dióxido de carbono que se ha eliminado de la atmósfera se puede almacenar en la corteza terrestre inyectándolo en el subsuelo o en forma de sales de carbonato insolubles . Esto se debe a que eliminan carbono de la atmósfera y lo secuestran de forma indefinida y presumiblemente durante un período considerable (de miles a millones de años).

Escala actual y potencial

Se estima que a partir de 2023, la CDR eliminará alrededor de 2 gigatoneladas de CO 2 por año, casi en su totalidad mediante métodos de baja tecnología como la reforestación y la creación de nuevos bosques. [11] Esto equivale al 4% de los gases de efecto invernadero emitidos anualmente por las actividades humanas. [12] : 8  Un informe de estudio de consenso de 2019 realizado por NASEM evaluó el potencial de todas las formas de CDR distintas de la fertilización oceánica que podrían implementarse de manera segura y económica utilizando las tecnologías actuales, y estimó que podrían eliminar hasta 10 gigatoneladas de CO 2 por año. si se implementa completamente en todo el mundo. [12] En 2018, todas las vías de mitigación analizadas que evitarían más de 1,5 °C de calentamiento incluían medidas CDR. [21]

Algunas vías de mitigación proponen lograr tasas más altas de CDR mediante el despliegue masivo de una tecnología; sin embargo, estas vías suponen que cientos de millones de hectáreas de tierras de cultivo se conviertan en cultivos para biocombustibles . [12] Investigaciones adicionales en las áreas de captura directa de aire , secuestro geológico de dióxido de carbono y mineralización de carbono podrían generar avances tecnológicos que hagan que tasas más altas de CDR sean económicamente viables. [12]

Métodos

Listado general basado en el nivel de preparación tecnológica

La siguiente es una lista de métodos CDR conocidos en orden según su nivel de preparación tecnológica (TRL). Los de arriba tienen un TRL alto de 8 a 9 (siendo 9 el valor máximo posible, lo que significa que la tecnología está probada), los de abajo tienen un TRL bajo de 1 a 2, lo que significa que la tecnología no está probada o solo validado a escala de laboratorio. [9] : 115 

  1. Forestación / reforestación
  2. Secuestro de carbono en el suelo en tierras de cultivo y pastizales
  3. Restauración de turberas y humedales costeros
  4. Agroforestería , mejora de la gestión forestal
  5. Eliminación de carbono de biocarbón (BCR)
  6. Captura y almacenamiento directo de carbono en el aire (DACCS), bioenergía con captura y almacenamiento de carbono (BECCS)
  7. Meteorización mejorada (mejora de la alcalinidad)
  8. ' Gestión del carbono azul ' en humedales costeros (restauración de ecosistemas costeros con vegetación; un método biológico de CDR basado en el océano que abarca manglares , marismas y praderas marinas )
  9. Fertilización de los océanos , mejora de la alcalinidad de los océanos que amplifica el ciclo del carbono oceánico.

Los métodos de CDR con mayor potencial para contribuir a los esfuerzos de mitigación del cambio climático según las rutas de mitigación ilustrativas son los métodos de CDR biológicos terrestres (principalmente forestación/reforestación (A/R)) y/o bioenergía con captura y almacenamiento de carbono (BECCS). . Algunas de las vías también incluyen la captura y almacenamiento directo de aire (DACCS). [9] : 114 

Forestación, reforestación y gestión forestal

Los árboles utilizan la fotosíntesis para absorber dióxido de carbono y almacenarlo en la madera y el suelo. [14] La forestación es el establecimiento de un bosque en una zona donde anteriormente no había bosque. [7] : 1794  La reforestación es el restablecimiento de un bosque que ha sido previamente talado. [7] : 1812  Los bosques son vitales para la sociedad humana, los animales y las especies vegetales. Esto se debe a que los árboles mantienen limpio el aire, regulan el clima local y proporcionan un hábitat para numerosas especies. [27]

A medida que los árboles crecen, absorben CO 2 de la atmósfera y lo almacenan en biomasa viva, materia orgánica muerta y suelos . La forestación y la reforestación –a veces denominadas colectivamente “forestación”– facilitan este proceso de eliminación de carbono mediante el establecimiento o restablecimiento de áreas forestales. A los bosques les toma aproximadamente 10 años alcanzar la tasa máxima de secuestro. [28] : 26-28 

Dependiendo de la especie, los árboles alcanzarán la madurez después de unos 20 a 100 años, después de lo cual almacenarán carbono pero no lo eliminarán activamente de la atmósfera. [28] : 26–28  El carbono se puede almacenar en los bosques indefinidamente, pero el almacenamiento también puede ser mucho más breve, ya que los árboles son vulnerables a ser talados, quemados o muertos por enfermedades o sequías. [28] : 26–28  Una vez maduros, los productos forestales se pueden cosechar y la biomasa se puede almacenar en productos de madera de larga vida o usarse para bioenergía o biocarbón . El consiguiente rebrote de los bosques permite continuar con la eliminación de CO 2 . [28] : 26–28 

Los riesgos para el despliegue de nuevos bosques incluyen la disponibilidad de tierra, la competencia con otros usos de la tierra y el tiempo comparativamente largo desde la plantación hasta la madurez. [28] : 26–28 

Practicas de la agricultura

El cultivo de carbono es el nombre de una variedad de métodos agrícolas destinados a secuestrar carbono atmosférico en el suelo y en las raíces, la madera y las hojas de los cultivos. Aumentar el contenido de materia orgánica del suelo puede ayudar al crecimiento de las plantas, aumentar el contenido total de carbono, mejorar la capacidad de retención de agua del suelo [29] y reducir el uso de fertilizantes. [30] Los métodos de cultivo de carbono normalmente tendrán un costo, lo que significa que los agricultores y propietarios de tierras necesitan una forma de beneficiarse del uso del cultivo de carbono, lo que requiere programas gubernamentales. [31]

Bioenergía con captura y almacenamiento de carbono (BECCS)

Diagrama de la central eléctrica de Bioenergie con captura y almacenamiento de carbono (recortado).jpg (página de descripción)

La bioenergía con captura y almacenamiento de carbono (BECCS) es el proceso de extraer bioenergía de la biomasa y capturar y almacenar el carbono , eliminándolo así de la atmósfera. [32] BECCS puede ser una " tecnología de emisiones negativas " (NET). [33] El carbono de la biomasa proviene del dióxido de carbono (CO 2 ), gas de efecto invernadero , que la biomasa extrae de la atmósfera cuando crece. La energía ("bioenergía") se extrae en formas útiles (electricidad, calor, biocombustibles , etc.) a medida que la biomasa se utiliza mediante combustión, fermentación, pirólisis u otros métodos de conversión.

Parte del carbono de la biomasa se convierte en CO 2 o biocarbón , que luego puede almacenarse mediante secuestro geológico o aplicación al suelo, respectivamente, lo que permite la eliminación de dióxido de carbono (CDR). [33]

Se estimó que el rango potencial de emisiones negativas de BECCS sería de cero a 22 giga toneladas por año. [34] En 2019 , cinco instalaciones en todo el mundo utilizaban activamente tecnologías BECCS y capturaban aproximadamente 1,5 millones de toneladas por año de CO 2 . [35] El amplio despliegue de BECCS está limitado por el costo y la disponibilidad de biomasa. [36] [37] : 10 

Eliminación de carbono con biocarbón (BCR)

El biocarbón se crea mediante la pirólisis de biomasa y está bajo investigación como método de secuestro de carbono . El biocarbón es un carbón vegetal que se utiliza con fines agrícolas y que también ayuda al secuestro de carbono , la captura o retención de carbono. Se crea mediante un proceso llamado pirólisis, que es básicamente el acto de calentar biomasa a alta temperatura en un ambiente con bajos niveles de oxígeno. Lo que queda es un material conocido como char, similar al carbón vegetal pero que se elabora mediante un proceso sostenible, de ahí el uso de biomasa. [38] La biomasa es materia orgánica producida por organismos vivos u organismos recientemente vivos, más comúnmente plantas o material de origen vegetal. [39] Un estudio realizado por el Centro de Investigación de Biocarbón del Reino Unido ha afirmado que, en un nivel conservador, el biocarbón puede almacenar 1 gigatonelada de carbono por año. Con un mayor esfuerzo en la comercialización y aceptación del biocarbón, el beneficio de la eliminación de carbono con biocarbón podría ser el almacenamiento de 5 a 9 gigatoneladas por año en los suelos. [40] [ se necesita una mejor fuente ] Sin embargo, por el momento, el biocarbón está restringido por la capacidad de almacenamiento de carbono terrestre, cuando el sistema alcanza el estado de equilibrio, y requiere regulación debido a las amenazas de fugas. [41]

Captura directa de aire con secuestro de carbono (DACCS)

La Agencia Internacional de Energía informó un crecimiento en la capacidad operativa global de captura directa de aire . [42]
La captura directa de aire (DAC) es el uso de procesos químicos o físicos para extraer dióxido de carbono directamente del aire ambiente. [43] Si el CO 2 extraído luego se secuestra en un almacenamiento seguro a largo plazo (llamado captura y secuestro directo de carbono en el aire (DACCS)), el proceso general logrará la eliminación de dióxido de carbono y será una "tecnología de emisiones negativas" (NET).

Eliminación de dióxido de carbono marino (mCDR)

CO
2secuestro en el océano

Existen varios métodos para secuestrar carbono del océano, donde el carbonato disuelto en forma de ácido carbónico está en equilibrio con el dióxido de carbono atmosférico. [8] Estos incluyen la fertilización del océano , la introducción intencionada de nutrientes vegetales en la parte superior del océano. [44] [45] Si bien es uno de los enfoques de eliminación de dióxido de carbono mejor investigados, la fertilización del océano solo secuestraría carbono en una escala de tiempo de 10 a 100 años. Si bien la acidez de la superficie del océano puede disminuir como resultado de la fertilización con nutrientes, la materia orgánica que se hunde se remineralizará, aumentando la acidez de los océanos profundos. Un informe de 2021 sobre CDR indica que existe una confianza media-alta en que la técnica podría ser eficiente y escalable a bajo costo, con riesgos ambientales medios. [46] Se estima que la fertilización de los océanos puede secuestrar de 0,1 a 1 gigatoneladas de dióxido de carbono por año a un costo de 8 a 80 dólares por tonelada. [8]

La mejora de la alcalinidad del océano implica moler, dispersar y disolver minerales como olivino, piedra caliza, silicatos o hidróxido de calcio para precipitar el carbonato secuestrado como depósitos en el fondo del océano. [47] El potencial de eliminación del aumento de la alcalinidad es incierto y se estima entre 0,1 y 1 gigatoneladas de dióxido de carbono por año a un costo de 100 a 150 dólares por tonelada. [8]

Las técnicas electroquímicas, como la electrodiálisis , pueden eliminar el carbonato del agua de mar mediante electricidad. Si bien se estima que estas técnicas utilizadas de forma aislada pueden eliminar de 0,1 a 1 gigatoneladas de dióxido de carbono por año a un costo de 150 a 2.500 dólares por tonelada, [8] estos métodos son mucho menos costosos cuando se realizan junto con el procesamiento de agua de mar, como como la desalinización , donde se eliminan simultáneamente la sal y el carbonato. [48] ​​Las estimaciones preliminares sugieren que el costo de dicha eliminación de carbono se puede pagar en gran parte, si no en su totalidad, con la venta del agua desalinizada producida como subproducto. [49]

Asuntos

Problemas económicos

El costo de la CDR difiere sustancialmente dependiendo de la madurez de la tecnología empleada, así como de la economía tanto de los mercados de eliminación voluntaria de carbono como de la producción física; por ejemplo, la pirólisis de biomasa produce biocarbón que tiene diversas aplicaciones comerciales, incluida la regeneración de suelos y el tratamiento de aguas residuales. [50] En 2021, el CAD costaba entre 250 y 600 dólares por tonelada, en comparación con los 100 dólares del biocarbón y menos de 50 dólares por las soluciones basadas en la naturaleza, como la reforestación y la forestación. [51] [52] El hecho de que el biocarbón tenga un precio más alto en el mercado de eliminación de carbono que las soluciones basadas en la naturaleza refleja el hecho de que es un sumidero más duradero con carbono secuestrado durante cientos o incluso miles de años, mientras que las soluciones basadas en la naturaleza representan una forma más volátil de almacenamiento, cuyos riesgos están relacionados con incendios forestales, plagas, presiones económicas y prioridades políticas cambiantes. [53] Los Principios de Oxford para la Compensación de Carbono Alineada a Cero Neto establecen que para ser compatible con el Acuerdo de París: "...las organizaciones deben comprometerse a aumentar gradualmente el porcentaje de compensaciones de eliminación de carbono que adquieren con el objetivo de abastecer exclusivamente las eliminaciones de carbono a mediados de año. -siglo." [53] Estas iniciativas, junto con el desarrollo de nuevos estándares industriales para la eliminación de carbono mediante ingeniería, como el Estándar Puro, ayudarán a respaldar el crecimiento del mercado de eliminación de carbono. [54]

Aunque el CDR no está cubierto por la asignación de la UE a partir de 2021, la Comisión Europea se está preparando para la certificación de eliminación de carbono y está considerando contratos de carbono por diferencia . [55] [56] En el futuro, el CDR también podría añadirse al régimen de comercio de derechos de emisión del Reino Unido . [57] A finales de 2021, los precios del carbono para ambos esquemas de límites máximos y comercio, actualmente basados ​​en reducciones de carbono, en lugar de eliminaciones de carbono, se mantenían por debajo de los 100 dólares. [58] [59]

A principios de 2023, la financiación no alcanzó las sumas necesarias para que los métodos CDR de alta tecnología contribuyan significativamente a la mitigación del cambio climático. Aunque los fondos disponibles últimamente han aumentado sustancialmente. La mayor parte de este aumento se debe a iniciativas voluntarias del sector privado. [60] Como una alianza del sector privado liderada por Stripe con miembros destacados como Meta , Google y Shopify , que en abril de 2022 reveló un fondo de casi mil millones de dólares para recompensar a las empresas capaces de capturar y almacenar carbono de forma permanente. Según Nan Ransohoff, empleado senior de Stripe, el fondo era "aproximadamente 30 veces el mercado de eliminación de carbono que existía en 2021. Pero todavía está 1.000 veces menos que el mercado que necesitamos para 2050". [61] El predominio de la financiación del sector privado ha generado preocupación ya que históricamente, los mercados voluntarios han demostrado ser "órdenes de magnitud" [60] más pequeños que los generados por la política gubernamental. Sin embargo, a partir de 2023, varios gobiernos han aumentado su apoyo a los CDR; Estos incluyen Suecia, Suiza y Estados Unidos. La actividad reciente del gobierno de EE. UU. incluye el Aviso de intención de junio de 2022 para financiar el programa de CDR de 3.500 millones de dólares de la Ley Bipartidista de Infraestructura y la promulgación de la Ley de Reducción de la Inflación de 2022 , que contiene el impuesto 45Q para mejorar el mercado de CDR. [60] [62]

Eliminación de otros gases de efecto invernadero

Aunque algunos investigadores han sugerido métodos para eliminar el metano , otros dicen que el óxido nitroso sería un mejor tema de investigación debido a su vida más larga en la atmósfera. [63]

Ver también

Referencias

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enlaces externos

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