TECNOLOGÍA. Un equipo del MIT defiende la captura directa de carbono del agua de mar, no del aire

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MIT propone plantas móviles de captura de carbono de agua de mar en barcos. MIT

Los océanos absorben enormes cantidades de dióxido de carbono, y los investigadores del MIT dicen que han desarrollado una forma de liberarlo y capturarlo que utiliza mucha menos energía que la captura directa del aire, además de otros beneficios ambientales.

18 febrero 2023.- Sacar los gases de efecto invernadero del agua es una idea extraña, pero los océanos son el sumidero de carbono número uno del planeta, y la captura directa de carbono en el aire tiene problemas bastante serios: cuesta mucho y usa mucha energía. Según cifras de la AIE de 2022 , incluso las tecnologías de captura de aire más eficientes requieren alrededor de 6,6 gigajulios de energía, o 1,83 megavatios-hora por tonelada de dióxido de carbono capturado.

La mayor parte de esa energía no se usa para separar directamente el CO2 del aire, es energía térmica para mantener los absorbedores a temperaturas de funcionamiento o energía eléctrica que se usa para comprimir grandes cantidades de aire hasta el punto en que la operación de captura se puede realizar de manera eficiente. 

Pero de cualquier manera, los costes están fuera de control, con estimaciones de precios por tonelada para 2030 que oscilan entre US $ 300 y $ 1,000. Según Statista , no hay una nación en la Tierra actualmente dispuesta a gravar a los emisores de carbono ni siquiera la mitad de la estimación más baja; Uruguay, que ocupa el primer lugar, la grava a US$137/tonelada. 

La captura directa de aire no funcionará como negocio a menos que sus costes bajen mucho.

Pero hay otra opción: agua de mar. A medida que aumentan las concentraciones de carbono en la atmósfera, el dióxido de carbono comienza a disolverse en el agua de mar. Actualmente, el océano absorbe alrededor del 30-40% de todas las emisiones anuales de carbono de la humanidad y mantiene un libre intercambio constante con el aire. Succiona el carbono del agua de mar y absorberá más del aire para reequilibrar las concentraciones. Lo mejor de todo es que la concentración de dióxido de carbono en el agua de mar es más de 100 veces mayor que en el aire.

Equipos de investigación anteriores lograron liberar CO2 del agua de mar y capturarlo, pero sus métodos requerían membranas costosas y un suministro constante de productos químicos para mantener las reacciones. El equipo del MIT, por otro lado, ha anunciado la prueba exitosa de un sistema que no usa ninguno de los dos y requiere mucha menos energía que los métodos de captura de aire.

Izquierda: esquema del dispositivo. Medio: optimización de la densidad de corriente y la distancia entre electrodos. Derecha: desglose de costos de la celda electroquímica altamente eficiente. MIT

En el nuevo sistema, el agua de mar pasa a través de dos cámaras. El primero utiliza electrodos reactivos para liberar protones en el agua de mar, lo que acidifica el agua, convirtiendo los bicarbonatos inorgánicos disueltos en gas de dióxido de carbono, que burbujea y se recoge mediante vacío. Luego, el agua es empujada a través de un segundo conjunto de celdas con un voltaje invertido, llamando a esos protones y convirtiendo el agua ácida en alcalina antes de liberarla nuevamente en el mar. Periódicamente, cuando el electrodo activo se agota de protones, la polaridad del voltaje se invierte y la misma reacción continúa con el agua fluyendo en la dirección opuesta.

En un nuevo estudio publicado en la revista revisada por pares Energy & Environmental Science , el equipo dice que su técnica requiere una entrada de energía de 122 kJ/mol, lo que equivale según nuestras matemáticas a 0,77 mWh por tonelada. Y el equipo confía en que puede hacerlo aún mejor: "Aunque nuestro consumo de energía base de 122 kJ/mol-CO2 es un mínimo histórico", se lee en el estudio, "todavía puede reducirse sustancialmente hacia el límite termodinámico de 32 kJ/ mol-CO2".

El equipo proyecta un coste optimizado de alrededor de US$56 por tonelada de CO2 capturado, aunque no es justo compararlo directamente con los costos directos de captura de aire de todo el sistema. El estudio advierte que esto no incluye la desgasificación por vacío, la filtración y los "costes auxiliares fuera del sistema electroquímico", cuyos análisis deberán realizarse por separado. Sin embargo, algunos de estos costes podrían mitigarse potencialmente al integrar las unidades de captura de carbono con otras instalaciones, por ejemplo, plantas de desalinización, que ya están procesando grandes volúmenes de agua de mar.

El sistema podría integrarse con cualquier infraestructura existente que procese agua de mar, como una planta desalinizadora. MIT

También hay otros beneficios. El aumento de la acumulación de carbono en el océano en los últimos años ya ha causado problemas de acidificación, amenazando los arrecifes de coral y los mariscos. La producción alcalina de este proceso, si se dirige hacia donde se necesita, podría ayudar a restablecer el equilibrio.

El equipo tiene un proyecto de demostración práctica planeado para algún momento de los próximos dos años, y dice que hay muchas cosas que aún necesitan trabajo. Por un lado, a los investigadores les encantaría poder separar el gas sin un sistema de vacío. Y los precipitados minerales están ensuciando los electrodos en el lado de la alcalinización, por lo que aún queda mucho por hacer.

Fuente: MIT

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