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Ciclo del carbono

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Esquema del ciclo del carbono.

El Carbono (C) es el cuarto elemento más abundante en el Universo, tras el Hidrogênio (H), Hélio (He) y el Oxígeno (Lo), y es el pilar de la vida como a conocemos.

Existen básicamente dos formas de carbono, una orgánica, presente en los organismos vivos y muertos, no descompuestos, y otra inorgânica, presente en las rocas.

En el planeta Tierra el carbono circula a través de los océanos, de la atmósfera, de la tierra y de su interior, en un gran ciclo biogeoquímico. Este ciclo puede ser dividido en dos tipos: el ciclo "lento" o geológico, y el ciclo "rápido" o biológico.

Tabla de contenido

Ciclo geológico

Este ciclo que opera a una escala de millones de años es integrado la propia estructura del planeta y se inició hay cerca de 4,55 bilhões de años, cuando en la formación del Sistema Solar y de la Tierra, teniendo origen en los planetesimais (pequeños cuerpos que se formaron a partir de la nebulosa solar) y en los meteoritos portadores de carbono que colidiram con la Tierra. En ese sentido, más del 99% del carbono terrestre está contenido en la litosfera , siendo la mayoría carbono inorgânico, almacenado en rocas sedimentares como las rocas calcárias. El carbono orgánico contenido en la litosfera está almacenado en depósitos de combustibles fósiles.

En una escala geológica, existe un ciclo entre la crosta terrestre (litosfera), los océanos (hidrosfera) y la atmósfera . El Dióxido de Carbono (CO2) de la atmósfera, quedado con el agua, forma el ácido carbónico, el cual reacciona lentamente con el cálcio y con el magnesio de la crosta terrestre, formando carbonatos. A través de los procesos de erosão (lluvia), estos carbonatos son arrastrados para los océanos, donde se acumulan en su lecho en capas, o son asimilados por organismos marinos que eventualmente, tras morir, también se depositan en el fondo del mar. Estos sedimentos váyanse acumulando al largo de miles de años, formando rocas sedimentares como las rocas calcárias.

El ciclo continúa cuando las rocas sedimentares del lecho marino son arrastradas para el manto de la Tierra, por un proceso de subducção (proceso por el cual una placa tectónica descende por bajo de otra). De esta forma, las rocas sedimentares son sujetas a grandes presiones y temperaturas bajo la superficie de la Tierra, derretendo y reaccionando con otros minerais, liberando CO2. El CO2 es devuelto la atmósfera a través de las erupciones volcánicas y otro tipos de actividades volcánicas, completándose así el ciclo.

Los balances entre los diversos procesos del ciclo del carbono geológico controlaron la concentración de CO2 presente en la atmósfera al largo de centenares de miles de años. Los más antiguos sedimentos geológicos, datados de épocas anteriores al desarrollo de la vida en la Tierra, apuntan para concentraciones de CO2 atmosférico 100 veces superiores a los actuales, proporcionando un fuerte efecto de estufa. Por otro lado, medições de los núcleos de hielo retirados en la Antártida y en la Groenlandia , permiten estimar las concentraciones delCO 2 que, durante la última era glacial, eran cerca de mitad de las actuales (en 2005: 379,1 ppmv de CO2).

Para el carbono orgánico, con origen en la materia orgánica incompletamente descompuesta en la ausencia de oxígeno, la cual dio origen al carbón, petróleo y gas natural, cualquier cambio significativo entre los diversos depósitos se efectúa también a una escala geológica. Esto fue correcto hasta cerca de 200 años atrás, con el inicio de la Revolución Industrial y la explotación y utilización (combustión) en gran escala de los combustibles fósiles, acciones que pasaron a liberar para la atmósfera el carbono de estos reservatórios en forma de CO2.

Ciclo biológico

El ciclo biológico del Carbono es relativamente rápido: se estima que la renovación del carbono atmosférico ocurre cada 20 años.

En la ausencia de la influencia antropogênica (causada por el hombre), en el ciclo biológico existen tres reservatórios o "stocks": terrestre (20.000 Gt), atmósfera (750 Gt), océanos (40.000 Gt). Este ciclo desempeña un papel importante en los flujos de carbono entre los diversos stocks, a través de los procesos de la fotossíntese y de la respiración.

A través del proceso de la fotossíntese, las plantas absorben la energía solar y CO2 de la atmósfera, produciendo oxígeno e hidratos de carbono (azúcares como la glicose), que sirven de base para el crecimiento de las plantas. Los animales y las plantas utilizan los hidratos de carbono por el proceso de respiración, utilizando la energía contenida en los hidratos de carbono y emitiendo CO2. Juntamente con la decomposição orgánica (forma de respiración de las bacterias y fungos ), la respiración devuelve el carbono, biológicamente fijado en los stocks terrestres (en los tejidos de la biota, en la capa de suelo y en la turfa ), para la atmósfera.

Las ecuaciones químicas que rigen estos dos procesos son:

Fotossíntese

6CO2 + 6H2El + energía (luz solar) → C6H12Lo6 + 6Lo2

Respiración

C6H12Lo6 (materia orgánica) + 6Lo2 → 6CO2 + 6 H2Lo + energía

ES posible verificar que el mayor cambio entre el stock terrestre y stock atmosférico resulta de los procesos de la fotossíntese y de la respiración. Los días de Primavera y Verano las plantas absorben la luz solar y el CO2 de la atmósfera y, paralelamente, los animales, plantas y micróbios, a través de la respiración devuelven el CO2. Cuando la temperatura o humedad es muy baja, por ejemplo en el Invierno o en desiertos, la fotossíntese y la respiración se reduce o cesa, así como el flujo de carbono entre la superficie terrestre y la atmósfera. Debido a la declinación de la Tierra y a la desigual distribución de vegetação de los hemisferios, existe una fluctuación al largo del año la cual es visible en los diversos gráficos de la variación de la concentración anual delCO 2, como por ejemplo en la curva de Keeling. En 1958 el científico Charles David Keeling (oceanógrafo del Scripps Institute of Oceanography),inició una serie de experiencias en el monte Mauna Loa, Havai, que le permitieron medir, con bastante precisión, la concentración de CO2 en la atmósfera.

Archivo:Mauna Loa Carbon Dioxide-pt.svg
Curva de Keeling: Concentraciones de CO2 Atmosférico medidas en Mauna Loa, Havai Mauna Loa Observatory.

A pesar del stock atmosférico de carbono ser el menor de los tres (con cerca de 750 Gt de carbono), este stock determina la concentración de CO2 en la atmósfera, cuya concentración puede influenciar el clima terrestre. Aún más, los flujos anuales entre el stock atmosférico y los otros dos stocks (océanos y terrestre) son cerca de un cuarto de la dimensión del stock atmosférico, lo que representa una gran sensibilidad a la cambios en los flujos.

Los océanos representan el mayor stock de los tres, cincuenta veces mayor que el stock atmosférico. Existen transferencias entre estos dos stocks a través de procesos químicos que establecen un equilibrio entre las capas superficiales de los océanos y las concentraciones en el aire por encima de la superficie. La cantidad de CO2 que el océano absorbe depende de la temperatura del mismo y de la concentración ya presente. Temperaturas bajas de la superficie del océano potencían una mayor absorção delCO 2 atmosférico, mientras temperaturas más calientes pueden causar la emisión de CO2.

Los flujos, sin interferencias antropogênicas, son aproximadamente equivalentes, variando lentamente, i.y., a una escala geológica. Las diferencias, del ciclo rápido, son también explicadas por los procesos de fotossíntese y respiración: la vida en los océanos consume grandes cantidades de CO2, sin embargo el ciclo entre la fotossíntese y la respiración se desarrolla muy rápidamente. El fitoplâncton es consumido por el zooplâncton en sólo algunos días, y sólo pequeñas cantidades de carbono son acumuladas en el fondo del mar, cuando las conchas del zooplâncton, compuestas por carbonato de cálcio (CaCO3), se depositan en el fondo, después de su muerte. Tras un largo periodo de tiempo, este efecto representa una significativa remoção de carbono de la atmósfera.

Otro proceso intermediario del ciclo biológico, el cual representa remoção de carbono de la atmósfera, ocurre cuando la fotossíntese excede la respiración y, lentamente, la materia orgánica forma depósitos sedimentares que, en la ausencia de oxígeno y al largo de millones de años, se transforman en combustibles fósiles.

Los incendios (naturales) son un otro elemento del ciclo rápido que añaden CO2 para la atmósfera al consumir la biomassa y materia orgánica y al provocar la muerte de plantas que acaban por descomponerse y formar también CO2.

Influencias humanas

El almacenamiento de carbono en depósitos fósiles supone, en la práctica, una disminución de los niveles atmosféricos de dióxido de carbono. Estos depósitos están estimados entre 4.000 y 10.000 Gt, y no figuran en el ciclo rápido del carbono. Sin embargo las actividades antropogénicas (humanas), principalmente a quema de combustibles fósiles y la desflorestação , tienen viniendo a incorporar flujos de carbono nuevos en el ciclo biológico provenientes de estos depósitos, con significativa influencia en el ciclo global del carbono.

Estas actividades transfieren más CO2 para la atmósfera del que aquella que es posible remover naturalmente a través de la sedimentação del carbono, causando así un aumento de las concentraciones atmosféricas de CO2 en un corto periodo de tiempo (centenares de años). Esta influencia humana, iniciada principalmente hace 200 años, cuando la concentración de CO2 atmosférico se situaba nos 280 ppmv (0,028% de la composición global de la atmósfera), provocó, un aumento significativo de la concentración de CO2, teniendo actualmente ultrapasado los 380 ppmv (más del 30% en sólo 200 años).

Estos valores sitúan la concentración presente como de más elevada de los últimos 650.000 años y tal vez superior a la registrada hay 20 millones de años atrás.

Ni todo el CO2 emitido antropogenicamente queda retenido en la atmósfera. La tasa anual de emisiones antropogénicas durante la década de 1990 se situó, en media, nos 6,3 Gt. Sin embargo, en el mismo periodo, la concentración de CO2 atmosférico aumentó, en media, 3,2 Gt por año. Esto se debe, en parte, al aumento de la difusión delCO 2 en los océanos, que pasaron a absorber cerca de 1,7 Gt por año de los 6,3 Gt emitidos. Las restantes 1,4 Gt por año se estiman que estén relacionadas con procesos en la superficie de la tierra. Esta última parcela tiene dos componentes: la alteración de la utilización de los suelos, principalmente desflorestação, que reduce la tasa de absorção de CO2 de los suelos y otra parcela, aún en estudio, que puede tener diferentes orígenes, entre las cuales el aumento de la tasa de absorção de las plantas correspondiente a un aumento de la concentración atmosférica de CO2. Otro escenario posible es el recrescimento de las florestas en el Hemisferio Norte (en especial de la floresta Boreal), que sufrió desflorestação el siglo pasado. Sin embargo para esta parcela aún está por determinar concretamente, siendo necesaria investigación científica para obtener nuevos datos que expliquen mejor este fenómeno. Aún el ciclo global de carbono es compuesto por diversas variables, las cuales continúan a ser estudiadas de forma a poder obtener más precisión en las plantillas que determinan las influencias antropogénicas en este ciclo.

Variación de temperatura en la Tierra de 1860 hasta 2004

A pesar de las incertidumbres, puede ser obtenida una conclusión importante y quantificável: las actividades humanas influéncian el ciclo global del carbono. Al retirar carbono almacenado en los depósitos de combustibles fósiles a una tasa muy superior a la de la absorção del carbono por el ciclo, las actividades humanas están potenciando el aumento de las concentraciones de CO2 en la atmósfera y, muy probablemente, influenciando el sistema climático global.

Según el Panel Intergovernamental para las Alteraciones Climáticas de las Naciones Unidas (IPCC), existen diversos escenarios de aumento de la temperatura del aire de la superficie terrestre hasta 2090-2099, en relación 1990-1999, apuntando para un escenario bajo de 1,8 °C y un escenario alto de 4,0 °C.

Una otra conclusión significativa que puede ser retirada del análisis del ciclo global del carbono es a de el elevado potencial de algunas florestas para capturar el carbono atmosférico, tanto en el manto vegetal como en la materia orgánica del suelo, lo que aumenta la importancia del mantenimiento de ecossistemas con grandes cantidades de biomassa y suelos estables, con los objetivos de ciertas florestas se hagan sumidouros de carbono a medio/largo plazo y otras no se hagan "fuentes" de carbono.

Las consecuencias de la quema de los combustibles fósiles como cambios climáticos, efecto estufa y desertización fueron objeto de un convénio aprobado en Nueva York en 9 de mayo de 1992 , y suscrito en el Río de Janeiro, por diversos países, en la fecha de 11 de Junio de 1992, durante la Conferencia de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente y el Desarrollo) y que culminó en el Protocolo de Quioto.

Servicios ambientales asociados

Servicio ambiental Referencias
Captura de carbono

La Biosfera captura más de 4 mil millones de toneladas de Carbono por año (Prentice y tal 2001), divididas por:

  • Los océanos: principal servicio de la captura de C ( .
  • Las florestas (biomassa) funcionan como sumidoro de carbono (total a través de la fotosintese (-3.8 a 0.3) .
Regulación del aire Regulación de la composición química de la atmósfera a través del balance CO 2/Lo 2.
Regulación del clima El CO 2 es el elemento principal del efecto de estufa, que permite el mantenimiento de la temperatura media de la superficie tierra cerca de los 15 °C. Sin el efecto de estufa la Tierra sería un local bien "menos agradable" para vivir, con temperatura la rondar los –18 °C. Por otro lado, un aumento "descontrolado" de los GEE, originaría un aumento de la temperatura de la superficie terrestre para niveles insoportables para muchas especies.
Suministro de combustibles fósiles

El carbono orgánico contenido en la litosfera está almacenado en depósitos de combustibles fósiles. El proceso de origen está integrado en el ciclo geológico del carbono.

En la actualidad los combustibles fósiles son explorados intensivamente, forman parte de los recursos no renovables, y son el principal origen de las emisiones antropogénicas de CO 2.

Suministro de cimento y otros materiales de construcción (piedras calcárias)

Con origen en los sedimentos (rocas calcárias), que fueron formadas en el ciclo geológico por la deposição de sedimentos y organismos marinos muertos, depositados en el lecho del mar.

La utilización de piedra calcária, sea en el cimento o en otros procesos de construcción, también aporta para las emisiones antropogénicas de CO 2.

Turismo El CO 2 forma parte esencial del proceso de crecimiento de las plantas y árboles (fotossíntese) y de los corales proporciona el desarrollo de áreas para el ocio y para el turismo.
Producción piscícola Asociado al desarrollo de las zonas coralíferas, donde prolifera la vida aquática, contribuido para los stocks de pesca y para la biodiversidad.
Producción de madera (efecto "fertilizante") Siendo uno de los elementos principales de la fotossíntese el CO 2 puede tener un efecto positivo en el crecimiento de las plantas.
Producción de alimentos Producción de alimentos, directamente consumidos por los humanos, o indirectamente, a través de los herbívoros.

Captura del carbono

Capital natural

Uno de los servicios más importantes del ecossistema, relacionado con el ciclo del Carbono, es la captura del CO2 por diferentes elementos que compone la Biosfera. El aumento de las emisiones antropogénicas de CO2 ha venido a ser absorbidas por la atmósfera, por los océanos y por las florestas y otras especies vegetais. El aumento del CO2 en la atmósfera tras como consecuencia al aumento del efecto de estufa, originando las alteraciones climáticas. Con el aumento del CO2 atmosférico, también aumenta la absorção de los océanos teniendo como consecuencia la acidificação de los océanos, y eventuales efectos en los ecossistemas marítimos (corales, peces, etc.). La última parcela es absorbida por las florestas (biomassa), las cuales pueden ser utilizadas como sumidoro de carbono (a través de la fotossíntese).

En una visión de Sustentabilidade Fuerte, a través de estrategias de reflorestação sería posible disminuir las actuales concentraciones de CO2 en la atmósfera, que ya ultrapasaron los 370 ppmv, hasta niveles pre-Revolución Industrial, i.y., cerca de los 280 ppmv . Sin embargo, aún maximizando la actividad de reflorestação en los prójimos 50 años, sólo sería posible reducir cerca de 15-30 ppm (IPCC 2000). De esta forma la reducción de las concentraciones de CO2 atmosférico deben ser complementadas también por un servicio de capital humano: sistemas de captura y almacenamiento de CO2 (CCAC). Este tipo de servicios pueden ser considerados como una solución de sustentabilidade fuerte, cuando estén anulando efectos de emisiones de CO2 de todos los sectores antropogénicos, menos del "cambio de la uso de los suelos",. Sólo en el caso de estar a sustituir los efectos causados por la reducción del capital natural (desflorestação, incendios, eliminación de prados, etc.), por acción humana es que podrá ser considerado como sustentabilidade débil.

Capital humano: sistemas de captura y almacenamiento de CO2 (CAC)

El CAC consiste en la criba delCO 2 emitido por las industrias, en su transporte para el local de almacenamiento y en su secuestro a largo plazo.

Las centrales eléctricas y otros procesos industriales de gran escala son los principales candidatos para este sistema.

Actualmente no existe una solución tecnológica única para este tipo de sistemas, estando prevista una bolsa de opciones tecnológicas que se adaptarán dependiendo de las situaciones.

La tecnología actual permitiría capturar entre 80-90% delCO 2 producido en una central eléctrica, pero tiene como consecuencia un aumento de la producción de CO2 debido a la reducción de la eficiencia (existe un aumento de la energía necesaria, entre 10 a 40%, para poder implementar el proceso de CAC).

El proceso de CAC es constituido por las siguientes fases:

Captura

Existen tres tecnologías principales de captura:

Post-combustión

Consiste en la remoção delCO 2 tras la quema de combustibles fósiles, sistema ideal para la aplicación en centrales termoeléctricas. Esta tecnología es el primer paso para la captura de CO2 la gran escala, siendo ya económicamente viable en algunos casos específicos.

Normalmente, estos sistemas utilizan un solvente líquido para captar la pequeña fracción de CO2 (entre 3 y 15% del volumen) presente en los gases de combustión, cuyo componente principal es el Nitrogénio. En una central eléctrica moderna de pulverização de carbón o de ciclo combinado de Gas Natural, los sistemas de captação utilizarían generalmente un solvente orgánico como la monoetanolamina. Ese proceso es designado como "lavado". La solución química resultante es, más tarde, calentada y la presión reducida, liberando CO2 concentrado, el cual será posteriormente almacenado.

Pre-combustión

Consiste en retirar el CO2 de los combustibles antes de la quema. Esta tecnología ya es aplicada de forma generalizando en la fabricación de fertilizantes y en la producción de hidrogénio (H2). A pesar del proceso inicial de retirar el carbono antes de la combustión ser más complejo y caro, las concentraciones más altas de CO2 y la presión más elevada facilitan la criba.

En el caso del gas natural, esencialmente metano (CH4), si extrajéramos el carbono antes de la combustión, quedaremos con hidrogénio, que produce sólo agua cuando quemado. Esto envuelve reaccionar el combustible con oxígeno y/o vapor para producir monóxido de carbono (CO) y H2. Enseguida, el CO reacciona con más vapor, para producir CO2 y más hidrogénio. Finalmente, el CO2 es separado y el hidrogénio es usado como combustible, emitiendo sólo Nitrogénio y agua.

Oxígeno-gas

Estos sistemas utilizan el oxígeno en vez del aire, que es mayoritariamente compuesto por Nitrogénio (78%), para la combustión del combustible primario, con el objetivo de producir un gas de combustión compuesto principalmente por agua y CO2. Esto da origen a un gas de combustión con altas concentraciones de CO2 (superior a 80% del volumen) una vez que no existe Nitrogénio en este proceso. Posteriormente, el vapor de agua es retirado por arrefecimento y aumento de la presión.

Este proceso requiere una criba previa del oxígeno del aire, para obtener un gas con una pureza de 95 a 99%. El desafío es cómo separar el oxígeno del resto del aire. Las estrategias son semejantes a la usadas para separar CO2. El aire puede ser enfriado, para que el oxígeno se liquefaça. Membranas donde pasa oxígeno y nitrogénio la diferentes tasas pueden provocar la criba. Hay también, materiales que absorben el nitrogénio, separándolo, del oxígeno.

La aplicación de estos sistemas en caldeiras está actualmente en fase de demostración y su aplicación en sistemas de turbinas a la gas aún están en fase de investigación.

Transporte

Para el transporte delCO 2 capturado, entre el local de captura y lo de almacenamiento, se presenta actualmente una tecnología bastante desarrollada y probada: los gasodutos. En general, el CO2 gaseoso es comprimido a una presión superior a los 8 MPa, como el objetivo de evitar regímenes de flujo de dos fases y aumentar la densidad, reduciendo así costes de transporte.

En algunos casos el CO2 también podrá ser transportado en forma líquida en navíos o camiones cisterna la bajas temperaturas y presiones más altas.

Ambos métodos ya son usados para el transporte de CO2 en otras aplicaciones industriales.

Almacenamiento (secuestro)

Almacenamiento geológico

El almacenamiento geológico consiste en la injecção, después de captura delCO 2, en su forma condensada en una formación rochosa subterránea. Las principales opciones son:

Almacenamiento oceânico

El almacenamiento oceânico puede ser realizado de dos formas:

El almacenamiento oceânico y su impacto ecológico están por analizar, pudiendo existir problemas de acidificação de los océanos, siendo una de las alternativas posibles pero que levanta aún muchas cuestiones técnicas y de viabilidade ambiental.

Carbonatação mineral y utilizaciones industriales

Carbonatação mineral: la reacción delCO 2 con óxidos metálicos, que abundan en minerais silicatos (como el óxido de magnesio (MgO) o óxido de cálcio (CaO)) o de detritos industriales (como escoria y cenizas de acero inoxidable), produce a través de reacciones químicas carbonatos inorgânicos estables. La reacción natural es muy lenta es deberá ser mejorada a través de tratamientos previos de los minerais, que son altamente intensivos en energía. Esta tecnología está en fase de investigación, pero en ciertas aplicaciones, como a de los detritos industriales, ya se encuentra en fase de demostración.

Utilizaciones industriales: esta opción consiste en el consumo de CO2 de forma directa como materia-prima para la producción de diversas substancias químicas que contienen carbono. Sin embargo, debido a baja tasa de retención de la mayor parte de los productos y la inexistencia de datos que permitan concluir si el balance final de muchas aplicaciones industrias es negativo o positivo, este mecanismo se encuentra en fase de estudio y se prevé que su contribución no sea muy elevada.

Costes del CAC

Varias de las tecnologías de CAC están actualmente en fases desenvolvidamente y demostración y aún algunas en investigación, pelo que sus costes, aún son relativamente altos, pero que, con la evolución tecnológica, con tendencia a disminuir. En casi todos los sistemas de CAC, los costes de la captura (incluyendo la compresión) representan la mayor rebanada de los costes (cerca de ¾).

A continuación se presenta una tabla con el coste de varías componentes del sistema CAC:

Componente del CAC Costes
Captura delCO 2 emitido en una central eléctrica a gas 15-75 US$/t CO2 capturado
Captura delCO 2 emitido en la producción de H2 (del GN) 5-55 US$/t CO2 capturado
Captura delCO 2 emitido por otras fuentes industriales 25-115 US$/t CO2 captado
Transporte 1-8 US$/t CO2 transportado
Almacenamiento geológico 0,5-8 US$/t CO2 inyectado
Almacenamiento geológico: vigilancia y verificación 0,1-0,3 US$/t CO2 inyectado
Almacenamiento oceânico 5-30 US$/t CO2 inyectado
Carbonatação mineral 50-100 US$/t CO2 mineralizado

Tabla 1. Costes de las varias componentes de los sistemas CAC - Fuente: IPCC

En una central con un sistema CAC, la necesidad de aumento del consumo energético (cerca de 11-22% mayor) implica un aumento de la producción de CO2 y en los costes del kWh producido en la central. Comparando una central convencional de gas natural de ciclo quedar# con un sistema de captura y recuperación de petróleo los costes varían entre 19 y 63%.

Sistema de central eléctrica Ciclo combinado de gas natural
Sin captura (referencia) 0,03 - 0,05 US$/k Wh
Con captura y almacenamiento geológico 0,04 - 0,08 US$/k Wh
Con captura y recuperación de petróleo 0,04 - 0,07 US$/k Wh

Tabla 2. Costes por kWh en una central con y sin sistemas CAC - Fuente: IPCC

Los costes por tonelada de CO2 evitado varían substancialmente tanto con el tipo de instalación de producción como con el tipo de sistema CAC implementado, sin embargo, tomando con referencia una central de ciclo combinado de gas natural estos se sitúan entre los 40-90 $/t CO2 evitado, pero en algunos casos pueden actualmente ultrapasar los 200 $/t CO2 evitado.

CE de carbón
pulverizado
CE de ciclo
combinado de GN
CE de ciclo combinado
gasificação de carbón integrada
Coste de la mitigação (US$/tCO2 evitado) en central eléctrica con captura y almacenamiento geológico 30-71 38-91 14-53
Coste de la mitigação (US$/tCO2 evitado) Con captura y recuperación de petróleo 9-44 19-68 0

Tabla 3. Coste de la mitigação (US$/tCO2 evitado)

Capacidades de almacenamiento

Las capacidades indicadas en la tabla 4 están son valores sólo teóricos, con un posible más pequeño error para las yacidas de petróleo, pero en general aún no existen estudios científicos suficientes para tener números más reales, y las probabilidades y los niveles de confianza asociados.

Tipo de depósito Estimativa inferior de la capacidad de almacenamiento (GtCO2) Estimativa superior de la capacidad de almacenamiento (GtCO2)
Yacidas de petróleo y gas 675* 900*
Filones de hulha no explorabais 3-15 200
Formaciones salinas profundas 1000 10000

Tabla 4. Estimativas teóricas de capacidad de almacenamiento para varios depósitos

En términos de potencial técnico, se estima que la capacidad mínima de almacenamiento geológico delCO 2 ronde los 2000 Gt de CO2 (545 Gt de C). Otras opciones de almacenamiento como los océanos, que pueden representar varios miles de Gt, podrán ser tenidas en cuenta, si las eventuales implicações ambientales sean significativamente reducidas, para lo que hoy no existen datos suficientes que lo demuestren.

En la mayor parte de los escenarios de estabilización de las concentraciones atmosféricas de GEE entre 450 y los 750 ppmv de CO2, el potencial económico del CAC (cantidad de reducciones de GEE que alcançável de forma rentável en comparación con una opción especifica y teniendo en cuenta las circunstancias actuales) ascendería progresivamente de los 220 hasta a los 2200 Gt de CO2 (entre 60 y 600 Gt de C), lo que significa una contribución de entre 15 y 55% del esfuerzo mundial de mitigação acumulativa hasta 2100.

Para que los sistemas CAC pueda alcanzar este potencial económico serán necesarios algunos miles de instalaciones equipadas con estos sistemas y cada uno de ellos tendría que capturar entre 1 a 5 Mt de CO2 por año.

Consumo energético e impactos ambientales de los CAC

La implementación de este tipo de soluciones implica un aumento de la producción de CO2. Es decir derivado de la pérdida de eficiencia de la central debido al aumento del consumo energético necesario para las fases de captação, transporte y almacenamiento delCO 2.

Los valores de aumento de consumo de combustible por kWh producido para instalaciones existentes que capturen cerca de 90% delCO 2 producido, varían entre los 11 y los 40% (conforme la tecnología). Sin embargo estos valores son esencialmente para instalaciones ya existentes. Para instalaciones de captura piloto, se estima que la energía térmica adicional por cada tonelada de CO2 capturado ronde los 2 GJ. (representando una reducción en la eficiencia entre 15-25%) (Proyecto CASTOR).

Riesgos ambientales y humanos en la captura
Riesgos ambientales y humanos en el transporte
Riesgos ambientales y humanos en el almacenamiento

Existen dos categorías de estos tipos de riesgos: Riesgos Mundiales: si hubiera una fuga considerable en un depósito de CO2 esta puede contribuir significativamente para las alteraciones climáticas. Riesgos locales: fugas por fallos en los pozos que pueden afecten los trabajadores locales y los equipos de reparação de las fugas, o fugas por fallos geológicos no detectadas, creando eventual contaminación de aquíferos y acidificação de los suelos.

Para el caso del almacenamiento oceânico, el riesgo se presenta bastante más elevado, teniendo en cuenta la falta de información disponible en cuanto a los efectos del aumento de la concentración de CO2 (acidificação) en los ecossistemas marítimos.

Si de estudio Proyecto CASTOR

El Proyecto CASTOR integra tres componentes de I&D, Captura de Carbono, Reducción en las emisiones europeas del 10%, y análisis de la performance y riesgos del almacenamiento.

Captura

El área de la instalación no aumentó significativamente debido al sistema de captura.

Ver también

Conexiones externas