Geoingeniería

La ralentización global en la reducción drástica de emisiones de gases de efecto invernadero procedentes de combustibles fósiles ha forzado a la comunidad científica internacional a evaluar con urgencia enfoques tecnológicos complementarios para evitar que la temperatura global supere el umbral crítico de calentamiento. Dentro de este contexto surge la Geoingeniería Climática, definida como la manipulación intencional, deliberada y a gran escala de los sistemas medioambientales de la Tierra para contrarrestar el cambio climático inducido por el hombre. Las estrategias se dividen en dos vertientes macroingenieriles: la Gestión de la Radiación Solar (SRM) —que busca reflejar un porcentaje de la luz solar hacia el espacio— y la Eliminación de Dióxido de Carbono (CDR), orientada a retirar el exceso de CO_2 acumulado de forma antropogénica en la atmósfera.

La tecnología más prometedora e industrialmente escalable dentro del enfoque de eliminación de carbono es la Captura Directa de Aire (DAC). A diferencia de los sistemas de captura de carbono tradicionales instalados en las chimeneas de las plantas industriales (que procesan corrientes de gas concentradas), los complejos DAC capturan el dióxido de carbono directamente de la atmósfera libre abierta, donde el gas está diluido a una concentración global aproximada de 420 partes por millón (ppm).

El proceso de ingeniería electroquímica y térmica de una planta DAC se estructura comúnmente en dos variantes tecnológicas principales:

• Sistemas DAC de Sorbente Sólido: Utilizan ventiladores industriales de gran escala que fuerzan el aire ambiente a fluir a través de matrices de filtrado sólidas porosas impregnadas con compuestos químicos de aminas básicas. Las aminas forman enlaces químicos selectivos con las moléculas ácidas de CO_2. Una vez que el filtro se satura por completo, la cámara de captura se sella de forma hermética y se calienta a temperaturas relativamente bajas (alrededor de 100 °C) a presiones de vacío. Este aporte térmico rompe los enlaces químicos, liberando una corriente concentrada de CO_2 puro al 99% y regenerando el filtro sólido para un nuevo ciclo de captura.

• Sistemas DAC de Contactores Líquidos: Emplean una solución acuosa altamente alcalina, típicamente de hidróxido de potasio (KOH), que reacciona de forma inmediata al entrar en contacto con el aire para formar carbonato de potasio. A través de una serie de reactores químicos en cascada y procesos de intercambio iónico con compuestos de calcio, el carbono se precipita en forma de gránulos sólidos de carbonato de calcio (CaCO_3). Posteriormente, estos gránulos se introducen en un horno de calcinación de alta temperatura (≈ 900 °C), donde el carbonato se descompone liberando gas de dióxido de carbono puro y reciclando los reactivos químicos base del sistema.

Una vez que el gas CO_2 se extrae y concentra de manera exitosa, el vector tecnológico se bifurca hacia dos destinos ecológicos e industriales: el Almacenamiento Geológico Permanente (CCS) y la Utilización de Carbono (CCU). Para el almacenamiento permanente, el gas se somete a procesos de compresión mecánica hasta alcanzar un estado fluido supercrítico. Posteriormente, se inyecta a profundidades kilométricas en formaciones geológicas subterráneas profundas seleccionadas, tales como acuíferos salinos profundos o formaciones de roca basáltica fisurada.

En proyectos como Orca de la empresa Climeworks en Islandia, el CO_2 supercrítico se disuelve previamente en agua antes de su inyección en formaciones basálticas calientes; a los pocos meses de la inyección, el fluido experimenta reacciones de carbonatación mineral in situ con los cationes de magnesio, calcio e hierro de la roca volcánica, precipitando y convirtiéndose de forma permanente en minerales sólidos de piedra caliza estables por miles de años. En la vertiente de utilización (CCU), el carbono capturado se emplea como materia prima química básica para reaccionar con hidrógeno verde, permitiendo sintetizar combustibles sintéticos neutros en carbono (e-fuels) de densidad energética idéntica al queroseno de aviación o al diésel, cerrando de forma circular el ciclo global del carbono industrial.

Referencias

IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change): "Special Report on Global Warming and Carbon Dioxide Removal Technologies".

Environmental Science & Technology: "Technical and economic assessment of Direct Air Capture systems".

IEA (International Energy Agency): "Direct Air Capture: A key tool for net-zero energy systems".