# 9 CAPTURA, USO Y ALMACENAMIENTO DE CARBONO

 CAPTURA, USO Y ALMACENAMIENTO DE CARBONO (CCUS)

Existe un conjunto de tecnologías que permiten remover el CO₂ producido en procesos industriales estacionarios (industria pesada y generación de energía) que usan combustibles fósiles y se conoce por sus siglas en inglés CCUS (Carbon Capture Utilization and Storage o en español Captura, Uso y Almacenamiento de Carbono). La idea detrás del CCUS es que retirar y almacenar el CO₂ reduce la emisión de gases de invernadero y ayuda a limitar el calentamiento de la atmósfera.

PROCESO DE CAPTURA

En general, el proceso consiste en secuestrar o remover el CO₂, llevarlo por tubería o por barco a algún lugar de almacenamiento (marino o subterráneo) y guardarlo en un depósito adecuado, como un acuífero salino profundo o un yacimiento agotado de petróleo o de gas. El CO₂ capturado puede usarse como parte de un producto (industria de materiales de construcción o de compuestos químicos), como parte de un proceso (inyectado en yacimientos de petróleo para mejorar la presión y recuperar mas petróleo) o en la manufactura de combustibles sintéticos u otros compuestos.

Se definen cinco tecnologías para capturar el CO₂ según donde ocurre la captura:

• La que captura el CO₂ luego de ser quemado el combustible, llamada tecnología de postcombustión y es la usada para capturar el CO₂  contenido en los gases de combustión de las plantas de generación de energía existentes que queman gas natural o carbón.

•  La que captura el CO₂ antes de ser usado como combustible o tecnología de precombustión, el ejemplo mas sencillo es una planta de purificación de gas natural con alto contenido de CO2. El gas natural antes de ser usado como combustible debe tener un contenido de CO2 menor al 2,5 %. En muchos casos, la producción natural supera dicho límite por lo que es necesario eliminar el CO2. El método mas usado en la industria petrolera es la absorción con aminas líquidas que además absorben H2S. Otro ejemplo sería una planta de gasificación de carbón,que trataremos en otra ocasión.

• La tercera tecnología de captura es la Oxicombustión, en la cual el combustible (carbón, gas, biomasa,etc.) se quema con oxígeno puro en lugar de aire y se produce un gas con alta concentración de  CO₂ y algo de vapor de agua.

• Esta cuarta categoría es relativamente reciente y en ella se incluye la captura de  CO₂, directamente en procesos industriales, integrada desde la etapa de diseño (ingeniería verde en acción), un ejemplo sería el diseño de procesos de producción de biocombustibles por fermentación en el cual se producen grandes volúmenes de CO₂.

• Captura del  CO₂ directamente del aire atmosférico  o DAC (Direct Air Capture). Esta tecnología está en desarrollo y permitiría eliminar CO₂ que ha sido emitido en el pasado.

El siguiente cuadro resume las diferencias entre las tecnologías comentadas

Al final del artículo se presentan algunos ejemplos de proyectos operativos.

MÉTODOS DE CAPTURA

Existen diversos métodos de captura del CO₂ por medios fisicos o químicos

Absorción

La absorción con aminas es el proceso mas usado en la actualidad. Puede ser física o química, En la absorción física el CO₂ se disuelve en el líquido absorbente y no reacciona con él por lo que la concentración de CO₂ en el absorbente depende grandemente de su presión parcial en la fase gaseosa. Algunos de los absorbentes físicos usados son metanol, n-metil2piralidona, éteres dimetílicos de glicoles de polietileno y propilencarbonato. Son fáciles de usar pero muy costosos por lo que se suele usar absorbentes químicos, mas baratos, con corrientes de alto rendimiento (flujo y concentración de CO₂).

A diferencia de la absorción física, en la absorción química ocurre una reacción química entre el CO₂ y un componente de la fase líquida.Los absorbentes químicos mas usados son las etanolaminas en solución acuosa o no acuosa, el carbonato de potasio y el amoníaco..

Adsorción

En los procesos de adsorción, el CO₂ se adhiere a la superficie de un sorbente, se usan sólidos secos porosos con grandes áreas superficiales. Los mas usados son la sílice, las zeolitas (aluminosilicatos) y carbón activado.

La adsorción generalmente ocurre en un lecho fijo. Para adsorber de forma contínua, se necesitan como mínimo dos lechos que se alternan entre los modos de adsorción y regeneración. Son procesos relativamente sencillos..

Criogénicos

La separación criogénica de gases es un área bastante conocida en la obtención de gases a partir del aire (oxígeno o nitrógeno. Las aplicaciones comerciales se ven limitadas por los altos costos de la energía, principalmente necesaria para condensar la totalidad o una parte de la mezcla gaseosa. Los nuevos conceptos de procesamiento en la destilación criogénica y una nueva clase de materiales económicos (pero resistentes) ofrecen nuevas posibilidades para esta tecnología.

Membranas

El proceso de separación por membrana es una tecnología de separación de gases que aprovecha las diferencias en la permeabilidad de la membrana entre los componentes de un gas. Existen diversos tipos de materiales (poliméricos, metálicos, cerámicos) que pueden aplicarse en sistemas de captura de CO₂. para separarlo de una corriente de gas combustible, de gas de proceso o del aire.

Mineralización

Este proceso también conocido como “ciclo regenerativo del calcio o ciclo del calcio” usa óxido de calcio (CaO) como sorbente del CO₂ y forma carbonato de calcio (CaCO3) separándolo de una corriente de gases mezclados, luego el carbonato es calcinado para recuperar el CO₂ .

TRANSPORTE DEL CO₂

Una vez capturado y preparado para su transporte, se comprime el CO₂ hasta 100 a 150 bar y se transporta al lugar donde se va a almacenar o utilizar mediante tuberías (ceoductos) similares a las utilizadas para transporte de gas, en barcos especialmente adaptados a su transporte o en camiones tanques.

USOS DEL CO₂

En pequeña escala, el CO₂ se usa en diversas industrias que van desde la fabricación de bebidas carbonatadas, manufactura de medios de extinción de incendios, de productos químicos, sistemas de refrigeración y soldadura. En escalas mayores, se usa en la industria petrolera para aumentar la cantidad de crudo extraído de un yacimiento mediante la técnica conocida como recuperación mejorada de petróleo o EOR por sus siglas en inglés que consiste en inyectar CO₂ en un yacimiento para aumentar la presión interna del yacimiento y forzar al petróleo a salir por pozos de producción. También se almacena en yacimientos de petróleo y/o de gas ya agotados o en cavernas de lechos salinos.

ALGUNOS PROYECTOS DE CCUS EN OPERACIÓN

Postcombustión: Petra Nova, USA y Boundary Dam, Canadá. Ambas operan desde 2017. Recuperan CO₂ de gases de combustión de plantas eléctricas a carbón. Norcem Brevik Project. Noruega 2025. Recupera CO₂ de gases de combustión de horno de calcinación en planta de cemento.

Precombustión: Existen muchos proyectos de remoción del CO₂ del gas natural , los mas grandes son el de la cuenca Santos en Brasil, de Petrobras, y el de Gorgon (Chevron), en Australia; o los de gasificación de carbón o de hidrocarburos pesados o gas como Air Products Valero Port Arthur Refinery en EE.UU que recupera CO₂ de gasificación de gas natural o NWR Sturgeon Refinery en Canadá, procesadora de bitumen diluído que gasifica residuos pesados de hidrocraqueo de fondos de destilación. 

Oxicombustión: En la literatura solo se encuentra un proyecto operativo: Planta de cemento de Quingzhou, en Shandong, China. Captura 200,000 toneladas de CO₂ anualmente, desde 2024.

Captura Directa de Procesos Industriales: Hay 5 proyectos operativos en Estados Unidos que capturan CO₂ en plantas que producen etanol por fermentación de biomasa, a saber: Arkolon CO2 Compression, Bonanza Bioenergy, ADM Illinois Industrial, Gevo Net Zero North y Havestone Blue Flint Ethanol.

Captura Directa del Aire: Existen 2 proyectos en Islandia - Climeworks Orca y Climeworks Mammoth que inyectan el CO₂ capturado en yacimientos de rocas basálticas donde ocurre la mineralización del CO₂ que consiste en su reacción con los óxidos del basalto formando los carbonatos orrespondientes que quedan fijos en el interior del yacimiento.

Fuentes

Captura de CO₂ : Tecnologías para una captación a gran escala.1ª Edición, Junio 2014. Plataforma Tecnológica Española del CO2.

Carbon Capture. The MIT Press: essential knowledge series, Herzog, Howard J.,2018

Global CCS Institute - State of the Art: CCS Technologies 2025