Frente al incremento de CO₂ atmosférico, sólo se ha estado pensando en secuestrar el exceso de carbón proveniente de la quema de combustibles fósiles para enterrarlo en las profundidades de la tierra (Devolver el CO₂ a las profundidades de la Tierra). Ahora se comienzan a buscar otras posibilidades, como reciclarlo y reutilizarlo como combustible. Cada vez más investigadores comienzan a pensar que el CO₂ puede ser útil no sólo para hacer crecer flores o vegetales, sino también para construir ciudades e incluso para llegar a producir energía. ”Ya es tiempo que dejemos de pesar en el CO₂ solo como un contaminante”, dice Gabriele Centi, químico de la Universidad de Mesina en Italia. Hay que buscarle una utilidad y la necesidad es apremiante, ya que no se puede ignorar que la actividad humana, cada año continúa liberando a la atmósfera alrededor de 27 mil millones de toneladas, lo que inevitablemente incrementa el efecto invernadero. Más que secuestrarlo, el ideal es volver a utilizarlo.


El carbón en la producción de cemento

Hay muchas posibles intervenciones que podrían implementarse en el futuro, para disminuir la producción de CO₂, o al menos buscarle otra utilización al ya producido. Un ejemplo de ello está en la industria del cemento, que actualmente es una de las importantes fuentes de contaminación. Se calcula que esta industria produce alrededor de 3 mil millones de toneladas de cemento Portland. El proceso necesita quemar carbonato de calcio (piedra caliza) aplicando una temperatura de 1400 grados centígrados. Con ello rompe la molécula de carbonato y libera CO₂ (figura 1). Lo que queda es oxido de calcio, que es el principal ingrediente del cemento. Pero aún hay que agregar más, ya que para alcanzar esta temperatura es indispensable utilizar un combustible fósil. De este modo, por cada tonelada de cemento producido, se terminan liberando 800 kilos de CO₂. Es así como, la industria del cemento a nivel mundial contribuye con el 5% de todo el carbón liberado por la actividad humana. (Más que toda la industria aérea).

Es aquí donde puede producirse un cambio. Muchas empresas piensan que es posible que a futuro esta industria en lugar de producir CO₂, sea capaz de captar más CO₂ del que produce. Una firma de California, llamada Calera, afirma que han perfeccionado el proceso para “mineralizar” el CO₂, burbujeando gas desde la chimenea de la planta térmica a través de una mezcla rica de calcio, agua de mar y cenizas volátiles, proveniente de la planta de energía de carbón. El producto final es una mezcla de minerales de calcio que pueden procesarse en el cemento. “La idea puede funcionar”, dice Ken Caldeira de la Carnegie Institución for Science en Stanford, California, “pero falta comprobarlo a nivel industrial”.

Otros piensan cambiar totalmente el proceso, reemplazando el óxido de calcio del cemento tradicional, por óxido de magnesio. ¿El ingrediente secreto? ¡Si!, un salpicado de agua efervescente. La receta comienza con un molido de roca llamada serpentina que contiene sólo silicato de magnesio sin nada de carbonato. Al igual que en la producción de cemento tradicional, esto se tuesta, pero aquí no hay carbón que se libere. Se produce en cambio óxido de magnesio. Pero hay otra ventaja adicional, ya que la temperatura que se requiere para el tostado es de sólo 700 grados centígrados, de modo que se utiliza menos combustible y por lo tanto se libera también menos CO₂. Pero el verdadero cambio viene en la última etapa. Aquí el oxido de magnesio se mezcla con agua para hacer el cemento. Pero usando agua carbonatada con CO₂ capturado, este puede atraparse en el cemento en la forma de carbonato de magnesio (fig. 2).

“Estamos produciendo cemento con las mismas propiedades y los mismos costos que el cemento convencional, pero al producir este nuevo cemento, en lugar de emitir CO₂, se absorbe CO₂”, dice Nikolaos Vlasopoulos, científico jefe de Novacem, una empresa inglesa establecida en Londres. De este modo, se absorben 50 kilos de CO₂ por tonelada de cemento que se producen, en lugar de liberar a la atmósfera entre 700 a 900 kilos de CO₂ por tonelada de cemento producido por el método convencional.

Ahora la última palabra la tienen las empresas constructoras. Tendrán que comprobar que este nuevo cemento tiene las mismas características del convencional, y comenzar a construir con él, sin temor, desde puentes a rascacielos. Los autores de este nuevo proceso piensan que el nuevo cemento no tiene porqué ser diferente al cemento convencional.


Otras alternativas

Es evidente que esta técnica, si bien contribuiría a disminuir a paliar el problema de emisión de CO₂ a la atmósfera, está lejos de ser la solución, ya que es demasiada la cantidad de combustible fósil que en la actualidad está quemando la humanidad. “Una verdadera solución estaría en rehusar como combustible el mismo CO₂ que sale de las chimeneas”, dice Michael Aresta, director del Consorcio Nacional de Catálisis de Italia. “Se podría producir combustible al mismo tiempo que lo quemamos y esa si que sería la solución”.

El CO₂ es el carbón que queda después de quemar combustibles fósiles para extraerle la energía. Según la idea de Aresta, se podría aprovechar el gas que fluye de la chimenea, para rehusarlo. Esto es lo que cree la compañía Noruega RCO₂ que sería posible realizar. Ya están ensayando un nuevo proceso, pasando el gas caliente de la chimenea, que contiene vapor de agua y CO₂, sobre una nueva catálisis. Mediante ella se parten las moléculas de agua, liberando hidrógeno que luego se combina con el CO₂ para formar metano (gas natural). “Para ello no se necesita de otra fuente de energía ya que se aprovecha el mismo calor de la chimenea”, dice Erik Fasreid, director técnico de RCO₂. Según afirman, con esto se puede convertir el 20% del CO₂ producido a metano, pero creen que incluso se puede mejorar el proceso hasta llegar al 50%. Esto si que contribuiría significativamente a solucionar el problema. Pero si esto resultara, aún quedaría el otro 50% de CO₂ expulsándose hacia la atmósfera. Para convertir aún más CO₂ en combustible se requeriría más energía. Para conseguirla, se ha comenzado a mirar a la propia naturaleza para imitar lo que ella hace.

La solución estaría en utilizar las plantas, que también podrían reciclar el CO₂, y llegar a un combustible azucarado, usando agua y la energía del sol. Es eso lo que ellas hacen, pero desgraciadamente a pesar de los millones de años de evolución, lo logran en forma relativamente ineficientes. Basta señalar que en el proceso de fotosíntesis, que termina produciendo biomasa, apenas capturan el 1% de la luz solar que les llega durante todo el año, y ese es el factor limitante. Sin embargo, mas allá de las planta, hay otros tipos de vegetales más eficientes. Ellas son las microalgas que pueden capturar hasta el 8% de la luz solar para transformarla en biomasa. Para ello absorben el CO₂, y producen aceite, el que puede a su vez ser procesado a biodiesel. (Algas como fuentes de biocombustibles). Recientemente ExxonMobil, junto con Synthetic Genomic, liderado por Craig Vender, anunciaron un programa de 300 millones de dólares que tiene por objeto modificar genéticamente microalgas para que produzcan más biocombustibles.

Otras compañías están siguiendo un camino diferente. En lugar de modificar las algas genéticamente, buscan en la naturaleza microalgas que sean más eficientes. Así por ejemplo, Shell, se ha unido a Cellana, una compañía que produce “biofuel” está buscando cepas de micro algas marinas más eficientes. Afirman, que hasta ahora se han ensayado sólo 3000 especies de micro algas de las 100.000 a 1.000.000 que se estima que existen en la naturaleza. Piensan que cuando encuentren una microalga más eficiente, la próxima etapa será cultivarlas a un nivel industrial. Desgraciadamente los esfuerzos realizados para cultivarlas han tenido problemas ya que el rendimiento ha sido bajo y los costos persisten elevados. El método más económico es el cultivo de las algas al aire libre, en grandes estanques. Desgraciadamente, en estas condiciones rápidamente se contaminan con nuevas cepas de algas menos productivas y se infiltran además con microorganismos predatorios ansiosos de consumir el aceite. Se ha tratado de cultivarlas en grandes reactores de plástico, pero ello eleva los costos.

De acuerdo a Mark Huntley, jefe científico de HR BioPetroleum, la solución esta en desarrollar un sistema híbrido. Primero se cultivan las algas en altas concentraciones en biorreactores cerrados donde se multiplican rápidamente. Luego se traspasan a las piscinas abiertas donde continúan creciendo rápidamente, doblando cada día su masa. Para impedir que se contaminen se cosechan rápidamente y se procede a extraerles el aceite. El plan es cifonear CO₂ de la chimenea de una planta industrial y empujarlo dentro del biorreactor y de las piscinas de cultivo, donde debiera ser absorbido por las algas. Huntley espera que se absorba el 60% del CO₂ que emita la chimenea. Luego el aceite producido por las algas, sería procesado hacia biodiesel y se volvería a utilizar, quemándose en lugar de diesel importado.


Una solución propia

“Si queremos reciclar todo el CO₂ que estamos produciendo en la actualidad, tenemos que hacerlo mas eficientemente que la naturaleza”, dice la empresa Aresta y ello puede no ser tan difícil como parece. “si hemos sido capaces de volar mejor que los pájaros, ¿por qué no podremos reconvertir el CO₂? (La fotosíntesis artificial). El National ResearchEnergy Laboratory en Golden, Colorado, ha desarrollado una nueva celda energética que captura el 12% de la luz solar y usa esta energía para producir hidrógeno (Celda de Combustible: la energía del futuro).

Por otro lado, Heins Frei, Director de Helios Solar Energy Research Center en Berkeley, California mediante el cual la luz solar activa una catálisis que transforma el CO₂ y el agua hasta producir un combustible. El mismo Frei ahora está trabajando para producir una nueva generación de celdas que produciría un combustible líquido. El cree desarrollar un sistema que capture eficientemente la luz solar para convertir el CO₂ y el agua en un combustible lo suficientemente económico como para olvidarse de la quema de combustible fósil. “Si somos lo suficientemente creativos e invertimos lo suficiente en nuevas tecnologías, podremos encontrar la solución definitiva”, señala Frei.

El National Renewable Energy Laboratory en Golden, Colorado ha desarrollado una nueva celda que capturan el 12% de la luz solar, y usa la energía para producir hidrógeno (Celda de Combustible: la energía del futuro).




• Para mayor información: “Emission control”. Phil McKenna. New Scientist , 25 de Sept. 2010.