En un contexto donde el cambio climático se ha convertido en una preocupación mundial, la captura y valorización del dióxido de carbono (CO2) emerge como una solución prometedora para mitigar las emisiones de gases de efecto invernadero, y transformarlo en nuevos productos con valor agregado. Chile, un país con un compromiso creciente hacia la sostenibilidad, se enfrenta a un desafío clave: cómo integrar esta tecnología en su matriz industrial de manera eficiente y rentable, aprovechando los recursos y potencialidades del territorio nacional. Este reportaje explora la importancia de la captura de CO2 producido por postcombustión industrial, sus aplicaciones potenciales y los retos que enfrenta el país para adoptarla a gran escala.
- Proyecto Anillo Regular ANID sobre Captura y valorización de CO2
A partir de este desafío sostenible, nace el proyecto “CO2 capture and its conversion into high-value chemicals: an alternative for using the green H2 from Chile”, al cual se le adjudicó recientemente un Anillo Regular de Tecnología 2024 de la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo (ANID). El proyecto es liderado por Roberto Canales, miembro del Centro de Innovación del Hormigón UC, investigador del Núcleo Milenio CSC y académico del Departamento de Ingeniería Química y Bioprocesos UC.
La subdirectora es Elodie Blanco, quien lidera el Eje de Captura y Valorización de CO2 en el Centro de Innovación del Hormigón UC, y es académica de los Departamentos de Ingeniería Química y Bioprocesos UC y del Departamento de Ingeniería y Gestión de la Construcción UC. Como investigadores asociados están Néstor Escalona, académico de la Facultad de Química de la Pontificia Universidad Católica de Chile y académico colaborador del Centro de Innovación del Hormigón UC, además de Alejandro Karelovic y José Matías Garrido, ambos académicos de la Universidad de Concepción.
Al igual que el Dr. Roberto Canales, la Dra. Elodie Blanco y los Dres. Néstor Escalona y Alejandro Karelovic, pertenecen al Núcleo Milenio en Procesos Catalíticos hacia la Química Sustentable (CSC).
El ciclo de vida del CO2 : de residuo a recurso
El CO2 es un gas compuesto que tiene diversos usos, ya sea en la industria alimenticia, procesos de extracción, entre otros. Sin embargo, en las últimas décadas ha adquirido mala fama por ser el componente más conocido y abundante relacionado con el cambio climático, a pesar de no ser contaminante. De hecho, su principal desventaja radica en que, al ser el principal producto de la combustión, al acumularse aumenta el efecto invernadero. Si bien el CO2 se emite de forma natural, por ejemplo, mediante la respiración de los seres vivos, en los procesos industriales y de combustión, el CO2 que se produce como parte de un desecho gaseoso, contiene un alto nivel de impurezas, lo que dificulta su captura y posterior utilización. Estas impurezas corresponden en gran medida a componentes como el óxido de nitrógeno, y otros materiales sulfurados.
Roberto Canales
Académico UC
El objetivo de avanzar en el proceso de captura y valorización del CO2 obtenido en procesos de postcombustión, es lograr que este componente pueda transformarse en un recurso valioso, y con ello extender su ciclo de vida. Este enfoque no solo ayuda a reducir las emisiones, sino que también puede generar productos de alto valor agregado como combustibles sintéticos, tales como metanol e hidrocarburos.
El análisis del ciclo de vida del CO2 es fundamental para entender el impacto ambiental y económico de estas tecnologías. El profesor Roberto Canales, destaca que "la captura de CO2 debe considerarse dentro de un marco más amplio de sostenibilidad. No basta con capturar el gas; es crucial analizar cómo se almacena, se transporta y, finalmente, se utiliza". Este enfoque holístico permite identificar las áreas donde se pueden maximizar los beneficios ambientales y minimizar los costos.
Captura de CO2: un camino viable hacia el Hidrógeno Verde
Una de las alternativas de captura de mayor interés para la industria, es la captura de CO2 en la postcombustión, ya que es un proceso inevitable que se aplica después de que los combustibles han sido quemados en procesos industriales, como sucede en la generación de energía o, en la fabricación de Clinker en la industria del cemento. Esta técnica se basa en la absorción del CO2 presente en los gases de combustión utilizando solventes que lo separan del resto de los componentes gaseosos. Posteriormente, el CO2 capturado se puede comprimir y almacenar o reutilizar en diversas aplicaciones industriales.
De acuerdo con el académico Roberto Canales, la propuesta es aprovechar la captura del dióxido de carbono (CO2) para ser hidrogenado y producir combustibles alternativos que permitan extender su ciclo de vida y reducir el uso de combustibles fósiles. Para lograrlo, se requiere reunir el CO2 con el Hidrógeno Verde (H2V), componente con gran potencial energético en Chile pero que cuenta con importantes brechas que limitan su implementación, por ejemplo, su alto costo y dificultad para ser trasladado. Sin embargo, trasladar el CO2 es una opción menos compleja. “El C02 tiene una densidad más alta y se puede almacenar como líquido, a una presión no tan alta a temperatura ambiente. Entonces vemos que hay hartas oportunidades, digamos desde el punto de vista del CO2”, comenta el académico Roberto Canales.
Métodos de captura de CO2
Dentro de las alternativas existentes de captura de CO2, están la postcombustión, la precombustión, la oxicombustión, el desarrollo de bucles químicos, captura directa del aire, entre otras tecnologías. Para hacer uso de ellas, se debe considerar cuál es la más idónea para cada tipo de industria, debido a que son procesos diferentes.
En el caso de la postcombustión, existen cuatro mecanismos disponibles para la separación y captura de CO2. Por un lado, están la Absorción y Adsorción (las cuales pueden ser mediante procesos químicos o físicos). También está el proceso Criogénico y por Membrana.
En el caso de la industria del cemento y del hormigón, la captura y valorización de CO2 se produce principalmente en el proceso de calcinación de la piedra caliza en hornos a temperaturas que bordean los 1400°C. La combustión energética que se requiere para activar estos hornos, además del dióxido de carbono se genera de la misma calcinación, se convierten en los principales desafíos para reducir la huella de carbono.
Actualmente en el Centro de Innovación del Hormigón UC, se están realizando investigaciones respecto al uso de materiales sorbentes que puedan capturar el CO2 en la matriz cementera mejorando los procesos que actualmente se emplean en la industria (proyecto liderado por la académica Elodie Blanco), así como también la captura de CO2 por los áridos reciclados (proyecto liderado por la académica Viviana Letelier). Por otro lado, está el desarrollo de Cemento Electroquímico, proceso por el cual se extrae el dióxido de carbono de la piedra caliza de una forma mucho más limpia, produciendo subproductos de alto valor industrial (proyecto liderado por la académica Paulina Dreyse).
La clave radica en cómo extender el ciclo de vida del CO2, dando un valor agregado a este componente para potenciar el desarrollo de un futuro energético sostenible y amigable con el medioambiente.
Si quieres conocer más sobre estos procesos de captura de CO2 y cómo potenciar su valorización, escucha el Podcast "Desafíos y oportunidades en la captura de CO2 para un futuro sostenible" con el académico Roberto Canales.
Aplicaciones y colaboraciones industriales: el futuro de la captura de CO2
La valorización del CO2 capturado abre un abanico de oportunidades para diversas industrias. Principalmente, la posibilidad de generar combustibles como metanol o hidrocarburos que puedan ser aplicados en diversos procesos industriales. Esto permite extender el ciclo de vida del CO2, y reducir el uso de combustibles fósiles, los cuales tienen una mayor huella de carbono e impacto medioambiental.
Chile, con su diversidad industrial y recursos naturales, tiene un potencial significativo para convertirse en un líder en la captura y valorización de CO2, y aún más si se relaciona con el Hidrógeno Verde. Sin embargo, para que esto ocurra, es crucial fomentar la colaboración entre sectores e incentivar a las industrias para ser partícipes de este tipo de desarrollo tecnológico.
Actualmente el Proyecto liderado por el académico Roberto Canales, cuenta con el apoyo de la empresa Colbún para ir avanzando en los Grados de Maduración de la Tecnología (TLR, por sus siglas en inglés). No obstante, la invitación a participar está disponible para toda empresa que desee colaborar.
Conclusión: un camino hacia un futuro sostenible
La captura y valorización del CO2 representa una herramienta poderosa en la lucha contra el cambio climático, pero su éxito en Chile dependerá de la capacidad del país para superar los desafíos técnicos, económicos y regulatorios que enfrenta. Con una estrategia clara y una colaboración efectiva entre el sector público y privado, Chile puede no solo reducir sus emisiones, sino también abrir nuevas oportunidades de negocio y desarrollo industrial.
Este reportaje no solo subraya la importancia de la captura de CO2, sino también la necesidad de un enfoque integrado que considere todo el ciclo de vida del dióxido de carbono. La clave estará en transformar el CO2 de un problema a una oportunidad, aprovechando las sinergias entre distintas industrias y fomentando la innovación tecnológica. El futuro de la captura de CO2 en Chile dependerá de nuestra capacidad para convertir el desafío climático en una ventaja competitiva.
Autora: Valeria F. Moraga D.