Captura de CO2 con aguas residuales: un estudio demuestra su potencial industrial
El proceso imita la meteorización natural de los carbonatos y podría ampliarse a escala mundial sin un consumo significativo de energía.
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Las aguas residuales industriales alcalinas procedentes de la producción de acero o cemento son idóneas para aglutinar y secuestrar dióxido de carbono (CO₂) de forma química, segura y a largo plazo. Este es el resultado de un estudio realizado por el Helmholtz-Zentrum Hereon. Hasta ahora, estas aguas residuales se vertían a los ríos sin aprovechar su capacidad de secuestro de CO2. En el futuro, podría neutralizar millones de toneladas de CO₂- ofreciendo una opción atractiva y aplicable para mitigar el cambio climático. El estudio se ha publicado recientemente en la revista Environment, Science & Technology Letters.
A pesar del Acuerdo de París sobre el Clima y de todas las medidas de ahorro energético, las emisiones mundiales de CO₂ siguen aumentando. Los actuales esfuerzos de protección del clima, como la expansión de la energía solar y eólica, no han sido suficientes hasta ahora para detener o incluso invertir esta tendencia. Por ello, los expertos en clima llevan varios años instando a la eliminación del CO₂ de la atmósfera y a su secuestro a largo plazo. Un método clave es el que imita un proceso natural que ha controlado los niveles atmosféricos de CO₂ durante miles de millones de años: la meteorización de las rocas, que une químicamente el CO2 en los llamados carbonatos, conocidos comúnmente, por ejemplo, como bicarbonato sódico. Los carbonatos -entran en el medio ambiente a través de la meteorización de rocas ricas en caliza. La lluvia los arrastra hasta los ríos y el océano, donde reaccionan con el CO₂. De este modo, el gas de efecto invernadero CO2 permanece unido químicamente durante largos periodos y se elimina de la atmósfera. En la actualidad, los investigadores han logrado desarrollar un proceso a escala industrial basado en este principio que podría ligar y secuestrar muchos millones de toneladas de dióxido de carbono al año.
Reacción del ácido carbónico
"Nuestro proceso se basa esencialmente en una reacción que mucha gente recordará de las clases de química: la neutralización de una base por un ácido", explica el profesor Helmuth Thomas, director del Instituto Hereon de Ciclos del Carbono. Un ejemplo de libro de texto es la reacción del hidróxido de sodio con el ácido clorhídrico, que produce sal de mesa. El CO₂ se comporta de forma similar. El CO₂ del aire reacciona con el agua para formar ácido carbónico. Cuando este ácido carbónico reacciona con una base -un líquido alcalino- se forma bicarbonato, que fija el CO₂ en el agua a largo plazo. La idea del proyecto no es utilizar carbonatos derivados de la roca para la reacción con el ácido carbónico, sino aguas residuales industriales alcalinas. "Estas aguas residuales alcalinas se producen en grandes cantidades, por ejemplo en la fabricación de cemento o acero", explica Thomas. Hasta ahora, se mezclaban con ácido sulfúrico o clorhídrico para neutralizar la base antes de verterlas en los ríos. En otras palabras: el potencial de las aguas residuales para aglutinar CO₂ se ha desaprovechado por completo.
Pero, ¿y si en el futuro, en lugar de ácido sulfúrico, las aguas residuales alcalinas se neutralizaran con CO₂ -o ácido carbónico-? Este método permitiría ligar químicamente grandes cantidades del gas de efecto invernadero en forma de bicarbonato a escala industrial. La cuestión era saber cuánto dióxido de carbono podría unirse realmente con este proceso. Para responderla, Thomas necesitó sus conocimientos químicos y calculó con precisión el volumen de CO₂ de estos sistemas. El resultado estaba claro: neutralizar el CO₂ de este modo merece la pena, sobre todo porque el consumo energético de las instalaciones es bajo. Las limitaciones medioambientales y reglamentarias, en particular las relativas a las condiciones de pH, se cumplen mediante la adaptación automática de las aguas liberadas a las condiciones originales del río receptor.
Potencial mundial
Los expertos llevan tiempo debatiendo la unión química del CO₂ con los carbonatos. Una idea ha sido transportar harina de roca desde las montañas hasta el mar mediante trenes y camiones, cargarla en barcos y dispersarla en el océano. Pero el esfuerzo logístico sería enorme. Además, nadie sabe con qué eficacia o rapidez reaccionarían los carbonatos de la harina de roca con el CO₂ del agua, o si simplemente se hundirían antes de que se produjera la reacción. Esto no es un problema en una instalación industrial: toda la reacción tiene lugar in situ y el balance de masas puede calcularse con precisión. "Lo mejor es que la tecnología necesaria ya está disponible", afirma Helmuth Thomas. Podría empezar inmediatamente, a diferencia de muchos otros conceptos para reducir el CO₂ atmosférico. El potencial es enorme: si todas las aguas residuales industriales alcalinas del mundo se utilizaran para este proceso, se podrían ligar unos 30 millones de toneladas de CO₂ al año.
Investigación puntera para un mundo cambiante
La investigación científica del Helmholtz-Zentrum Hereon tiene como objetivo preservar un mundo en el que merezca la pena vivir. Para ello, alrededor de 1000 empleados generan conocimientos e investigan nuevas tecnologías para una mayor resiliencia y sostenibilidad, en beneficio del clima, la costa y las personas. El camino que va de la idea a la innovación pasa por una interacción continua entre estudios experimentales, modelización e IA hasta llegar a gemelos digitales que cartografían en el ordenador los diversos parámetros del clima y la costa o la biología humana. Se trata de un enfoque interdisciplinario que abarca desde la comprensión científica fundamental de sistemas complejos hasta escenarios y aplicaciones prácticas. Como miembro activo de redes de investigación nacionales e internacionales y de la Asociación Helmholtz, Hereon apoya a la política, la empresa y la sociedad en la configuración de un futuro sostenible mediante la transferencia de los conocimientos adquiridos.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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