Captura directa de aire

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La captura directa de aire ( DAC ) es un proceso para extraer dióxido de carbono (CO 2 ) directamente del aire ambiente. El principio básico es que el aire ambiente fluye a través de un filtro que elimina parte del CO 2 . Al igual que con la captura y utilización de carbono , el resultado del proceso es CO 2 puro , que luego se puede utilizar para diversos fines. Debido a esta propiedad, estas plantas se denominaron "árboles artificiales".

Los posibles usos del CO 2 son el uso de material como materia prima z. B. para la industria química, la producción de combustibles neutros en CO 2 ( gas RE y combustibles electrónicos ), así como el almacenamiento geológico de dióxido de carbono, mediante el cual se pueden lograr emisiones negativas . Este último se denomina Captura y Almacenamiento Directo de Carbono en el Aire ( DACCS ) y está destinado a extraer activamente el dióxido de carbono del gas climático de la atmósfera y almacenarlo permanentemente mediante la captura y almacenamiento de CO2 ( Captura y Almacenamiento de Carbono , CCS) en para protegerlo globalmente Contrarrestar el calentamiento .

historia

El concepto DAC fue propuesto por primera vez en 1999 por el físico alemán Klaus Lackner, que trabajó en los EE. UU., Y experimentó un rápido desarrollo en la década de 2010. Pero todavía está en etapa de desarrollo.

procedimiento

Diagrama de flujo del proceso de captura de aire directo utilizando hidróxido de sodio como absorbente, incluida la regeneración del disolvente.
Diagrama de flujo del proceso de filtración directa de aire utilizando hidróxido de sodio como absorbente y con regeneración de disolvente.

Para generar CO 2 , se requieren grandes ventiladores para forzar el aire ambiente a través de un filtro. El filtro se encuentra en el lavado de amina , un líquido disolvente seleccionado de orgánicos aminas , en otros métodos como es CO 2 - absorbente , por ejemplo, hidróxido de sodio se utiliza, el CO 2 a carbonato sódico reaccionó. Este se calienta para liberar CO 2 gaseoso de alta pureza . El hidróxido de sodio se recicla del carbonato de sodio. Alternativamente, el CO 2 se une a sorbentes sólidos en el proceso de quimisorción . En el siguiente paso, el CO 2 se desorbe del sólido mediante calor y vacío . Entre los procesos químicos específicos en estudio, tres cabe destacar: absorción con hidróxidos alcalinos y alcalinotérreos, carbonatación, y híbridos orgánicos-inorgánicos absorbentes que consisten de aminas tales como monoetanolamina (MEA), dietanolamina (DEA) o metildietanolamina (DMEA), que Adsorbentes presentes en un portador poroso . El lavado de amina también se utiliza para filtrar el CO 2 puro de fuentes puntuales (gases de escape) en las que el CO 2 está presente en concentraciones más altas.

El CO 2 de baja concentración también se puede separar con una resina de polímero de intercambio aniónico llamada Marathon MSA . Esta sustancia absorbe aire-CO 2 en estado seco y lo libera nuevamente en estado húmedo. La tecnología requiere más investigación para determinar su economía.

Otras sustancias que se pueden utilizar son las estructuras organometálicas (MOF).

Las separaciones de membranas de CO 2 se basan en membranas semipermeables para separar el CO 2 del aire. Este método se diferencia de los otros dos en que requiere poca agua y ocupa menos espacio.

ciencias económicas

Uno de los mayores obstáculos en la implementación de DAC es el costo de separar el CO 2 del aire. Según un estudio de 2011, una instalación para capturar un megatón de CO 2 costaría 2.200 millones de dólares al año. Otros estudios del mismo período sitúan el costo del CAD en $ 200-1000 por tonelada de CO 2 y $ 600 por tonelada.

En un estudio económico de 2015-2018 de una instalación piloto en Columbia Británica, Canadá, el costo se estimó en $ 94 a $ 232 por tonelada de CO 2 atmosférico eliminado . Este estudio fue realizado por Carbon Engineering , que tiene interés financiero en comercializar tecnología DAC.

A partir de 2011, los costos de captura de CO 2 para procesos basados ​​en hidróxido fueron generalmente alrededor de $ 150 por tonelada de CO 2 . La separación actual basada en aminas líquidas es de 10 a 35 USD por tonelada de CO 2 . Los costos de la separación de CO 2 basada en adsorción oscilan entre 30 y 200 USD por tonelada de CO 2 . Es difícil determinar el costo específico de DAC porque cada uno de los métodos tiene grandes diferencias en términos de la regeneración del sorbente utilizado y su costo.

desarrollo

Ingeniería de carbono

Carbon Engineering es una empresa comercial de DAC fundada en 2009 por Bill Gates y Murray Edwards , entre otros . Desde 2015, ha estado operando una planta piloto en Columbia Británica, Canadá , que puede extraer alrededor de una tonelada de CO 2 por día. Un estudio económico de su planta piloto realizado entre 2015 y 2018 situó los costos en USD 94 a 232 por tonelada de CO 2 atmosférico extraído .

Trabajando con la compañía energética californiana Greyrock, convierten parte de su CO 2 concentrado en combustible sintético , que incluye gasolina, diésel y combustible para aviones Jet-A .

La empresa utiliza una solución de hidróxido de potasio para absorber el CO 2 que, como el hidróxido de sodio mencionado anteriormente, forma carbonato de potasio .

Climeworks

El primer sistema DAC a gran escala de Climeworks entró en funcionamiento en mayo de 2017. En Hinwil , cantón de Zúrich, se pueden consolidar 900 toneladas de CO 2 por año. Para reducir el consumo de energía, el sistema utiliza el calor de una planta de incineración de residuos local. El CO 2 se utiliza para aumentar la producción de hortalizas en un invernadero cercano.

La compañía dijo que cuesta alrededor de $ 600 eliminar una tonelada de CO 2 del aire.

Climeworks es una asociación con Reykjavik Energy. El proyecto CarbFix se inició en 2007 . El proyecto CarbFix2 se inició en 2017 y recibió financiación del programa de investigación Horizonte 2020 de la Unión Europea. El piloto CarbFix2 se está ejecutando junto a una planta de energía geotérmica en Hellisheidi , Islandia. Con este enfoque, el CO 2 se inyecta a 700 metros bajo tierra, donde mineraliza el lecho de roca basáltica para formar minerales de carbonato. En el sistema DAC, se utiliza calor residual de baja calidad de la planta de energía geotérmica, lo que ahorra más CO 2 del que producen ambos.

Termostato global

Global Thermostat es una empresa privada fundada en 2010 en Manhattan , Nueva York, con una planta en Huntsville, Alabama . Global Thermostat utiliza absorbentes de aminas a base de carbono adheridos a esponjas de carbono para eliminar el CO 2 de la atmósfera. La empresa tiene proyectos que van desde la extracción a gran escala a 50.000 toneladas por año hasta pequeños proyectos a 40 toneladas por año.

La empresa afirma poder eliminar el CO 2 en sus instalaciones de Huntsville por 120 dólares la tonelada.

Global Thermostat ha firmado contratos con un fabricante de bebidas (con quien se espera que DAC genere CO 2 para sus bebidas carbonatadas ) y una compañía petrolera que planea ser pionera en la conversión de DAC a combustible con la tecnología de Global Thermostat. Se trata de la producción de combustibles con el carbono obtenido de DAC.

otras compañías

  • Infinitree : anteriormente conocido como Kilimanjaro Energy and Global Research Technologym parte del Sumidero de Carbono de EE . UU . Demostración de un pre-prototipo de una tecnología DAC económicamente viable en 2007.
  • SkyTree - una empresa en los Países Bajos,
  • Centro de Investigación de Captura y Almacenamiento de Carbono del Reino Unido ,
  • Antecy - una empresa holandesa fundada en 2010,

DACCS

DAC también se considera una tecnología de protección climática prometedora . Cuando el DAC se combina con un sistema CCS , esta tecnología puede producir emisiones negativas y así ayudar a lograr los objetivos del Acuerdo Climático de París . Al mismo tiempo, los científicos señalan que DACCS no puede ser un sustituto de las medidas rápidas de protección del clima en el presente, ya que no hay garantía de que DACCS se pueda utilizar suficientemente a largo plazo. El desarrollo y la implementación de los sistemas DACCS no deberían conducir a que los esfuerzos de protección climática se debiliten en el presente con la esperanza de futuros éxitos de la tecnología DACCS. Se debe promover el desarrollo de DACCS, pero eso no debe llevar a que se utilice DACCS en lugar de otras opciones de protección climática, sino junto con ellas.

Sin embargo, el requisito previo para la creación de emisiones negativas es que se disponga de una fuente de energía libre de carbono para el funcionamiento de los sistemas DACCS. El uso de energía eléctrica generada con combustibles fósiles , por otro lado, finalmente liberaría más CO 2 a la atmósfera del que se capturaría al mismo tiempo. Una desventaja de DACCS es el alto consumo de energía de la tecnología. Debido a la baja concentración de CO 2 en el aire, el DAC requiere una cantidad mucho mayor de energía en comparación con la extracción convencional de fuentes puntuales como los gases de combustión . La energía mínima teórica requerida para extraer CO 2 del aire ambiente es de aproximadamente 250 kWh por tonelada de CO 2 , mientras que la separación de las centrales eléctricas de gas natural y carbón requiere aproximadamente 100 o 65 kWh por tonelada de CO 2 . Debido a esta demanda implícita de energía, algunos defensores de la geoingeniería han sugerido el uso de "pequeñas plantas de energía nuclear" para alimentar los sistemas DAC, lo que podría crear una gran cantidad de nuevos impactos ambientales.

El DAC, que se basa en la absorción a base de aminas, también tiene importantes requisitos de agua. Se ha estimado que se necesitan 300 km³ de agua para capturar 3,3 gigatoneladas de CO 2 por año, o el 4% del agua se utiliza para riego . Por otro lado, el uso de hidróxido de sodio requiere mucha menos agua, pero la sustancia en sí es altamente corrosiva y peligrosa. En general, el consumo de agua de DACCS es aproximadamente un factor de 10 o más por debajo del consumo de agua de BECCS . Además, el consumo de superficie de DACCS, especialmente en comparación con el uso intensivo de superficie de BECCS, es mínimo y es de 0,001 ha / tonelada de CO 2 eq por año. Al igual que BECCS, DACCS también requiere la presencia de depósitos geológicos seguros de CO 2 , también con respecto al riesgo de fugas y terremotos inducidos.

La eliminación del dióxido de carbono atmosférico por los sistemas DACCS es probablemente significativamente más cara que las opciones tradicionales de protección climática para descarbonizar la economía debido a los altos costos de los materiales. Incluso con considerables reducciones de costos, los sistemas DACCS con toda probabilidad solo se construirían cuando prácticamente todas las fuentes puntuales significativas de emisiones de dióxido de carbono fósil hayan dejado de liberar CO 2 .

Un uso potencial de DAC para un mejor rendimiento de aceite también anularía los beneficios de protección del clima.

enlaces web

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