La proporción de CO2 en la atmósfera es bastante baja, pero el aumento de la cantidad existente, aunque sea en una proporción pequeña, afecta muy negativamente a la salud del planeta. Téngase en cuenta que en el último millón de años la concentración de CO2 en el aire se mantuvo por debajo de aproximadamente el 0,033 %, pero en la actualidad se ha disparado a algo más del 0,041 %.
Sin embargo, la concentración del gas en el agua del mar es muchísimo mayor; además, es menos nociva, y extraer una tonelada de CO2 del mar es, en principio, técnicamente mucho más sencillo y barato que capturarlo de la atmósfera (podría llegar a costar solo la décima parte). Pero ¿por qué íbamos a extraer CO2 del mar si donde es problemático es en el aire? Porque si retiramos CO2 de los océanos, estos se encargarán de disolver CO2 del aire.
Se trata de una simple aplicación del conocido principio de Le Châtelier. Si consideramos un equilibrio entre el CO2 disuelto en el aire y el CO2 disuelto en el agua:
CO2 (aire) ⇄ CO2 (agua)
la retirada de CO2 del agua desplazará el equilibrio hacia la derecha, de modo que bajará la concentración de CO2 en el aire.
Cómo capturar CO2 del agua del mar
Se pueden considerar diversos métodos químicos para capturar CO2 del agua de mar. Uno de ellos se ilustra en el siguiente diagrama, traducido de uno que aparece en la revista Science (doi: 10.1126/ciencia.ziiddcx):
El proceso consiste en canalizar agua de mar hacia un reactor que utiliza electricidad procedente de fuentes renovables disociar la molécula en un fragmento ácido (H+) y un fragmento básico (OH–):
H2O ⟶ H+ + OH–
En una electrolisis normal de agua de mar, al contener esta varias especies disueltas, la electricidad produciría distintas sustancias, pero no los iones del agua. Así, a partir del cloruro sódico disuelto se generarían gas cloro (Cl2) y gas hidrógeno (H2), quedando en la disolución la base NaOH. Por eso, se recurre a un proceso especial llamado electrolisis de membranas, el cual, con la ayuda de membranas es capaz de producir el ácido HCl y la base NaOH a partir de agua salina. La reacción es:
NaCl (sal) + H2O → HCl (ácido) + NaOH (base)
Como se ve, es la reacción contraria a la que se produciría espontáneamente: la de neutralización ácido-base. Para forzar la reacción en el sentido indicado es necesario aportar energía, y por eso se usa electricidad. Las membranas son necesarias para evitar que se recombinen el HCl y el NaOH.
Una vez que se tienen el ácido y la base, el primero se usa para atacar al bicarbonato existente en el agua marina y liberar CO2:
HCO3– + HCl ⇄ CO2 + Cl– + H2O
(Hay que tener en cuenta que casi todo el carbón inorgánico oceánico se encuentra en forma de bicarbonato (88 %) y de carbonato (11 %); el CO2 gaseoso disuelto representa solo del orden del 1 %).
El CO2 obtenido mediante la reacción anterior burbujea y se recoge en un tanque de almacenamiento. Con este CO2 se pueden sintetizar plásticos y combustibles o simplemente se puede enterrar en formaciones rocosas bajo el lecho marino.
Para neutralizar el exceso de ácido se usa la base que se había producido en la electrolisis.
El agua tratada habrá quedado descarbonizada, lo que le permitirá absorber más CO2 del aire.
Otros procedimientos
No es este el único método que se puede emplear para descarbonizar el agua marina. Otro consiste en arrojar rocas alcalinas directamente a los mares para promover la conversión de CO2 en iones bicarbonato, lo que ayudaría al océano a retener el carbono.
Un procedimiento parecido también comienza con un reactor alimentado por electricidad que convierte el agua de mar en ácidos y bases. Se agregan rocas alcalinas para neutralizar el ácido, mientras que la base hace que el CO2 disuelto forme iones carbonato que precipitan con iones magnesio y calcio. Estos carbonatos se pueden utilizar para fabricar cemento y otros productos industriales. El reactor también genera gas hidrógeno verde y CO2 libre.
Experiencias reales
Todo esto no es ciencia ficción: este tipo de procesos de captura de agua del mar los está realizando actualmente varias empresas. Y aunque por el momento representan solo granos de arena, son técnicas teóricamente escalables que se podrían conectar a plantas desalinizadoras, instalaciones de tratamiento de aguas residuales y otras grandes infraestructuras de procesamiento de agua. Además, los propios barcos que conducen mercancias cuya producción y transporte produce mucho carbono podrían construir a retirar CO2 del mar por el procedimiento comentado mientras navegan.
Las instalaciones experimentales se encuentran en barcazas como la de la imagen de cabecera. Esta puede capturar solo 100 toneladas de CO2 por año, pero pronto se convertirá en una que capture 1000. En breve, otra empresa va a construir una que prevé capturar 3650 toneladas por año. Pero a pesar de que el proceso es menos costoso que retirar CO2 del aire, aún no cuenta con incentivos fiscales.
Incluso si la tecnología despega, tendrá que ampliarse enormemente para significar algo en la compensación de las emisiones globales. Según el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático, para 2050 los esfuerzos de eliminación de carbono mediante ingeniería necesitarían capturar unos cinco mil millones de toneladas de CO2 cada año para limitar el aumento de la temperatura global a 1,5 °C.
Bibliografía
- Science, DOI: 10.1126/ciencia.ziiddcx
- Science, DOI: 10.1126/science.zn8487l
- Science, DOI: 10.1126/science.zttokq0
- F. Faverjon et alii: Regeneration of hydrochloric acid and sodium hydroxide from purified sodium chloride by membrane electrolysis using a hydrogen diffusion anode-membrane assembly. Journal of Membrane Science, 284, 2006, 323-330 (DOI: 10.1016/j.memsci.2006.07.051).
