Investigadores revelan el costo de una opción climática esencia: ScienceDaily

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Quizás la mejor esperanza para frenar el cambio climático – capturar y almacenar emisiones de dióxido de carbono bajo tierra – ha permanecido esquiva en parte debido a la incertidumbre sobre su viabilidad económica.

En un esfuerzo por proporcionar claridad sobre este punto, los investigadores de la Universidad de Stanford y la Universidad Carnegie Mellon estimaron las demandas de energía involucradas en una fase crítica del proceso.

Sus resultados, publicados el 8 de abril en Ciencia y tecnología ambiental, sugieren que el manejo y la eliminación de salmuera de alta salinidad, un subproducto del secuestro subterráneo eficiente de carbono, impondrá importantes sanciones por energía y emisiones. Su trabajo cuantifica estas sanciones para diferentes escenarios de gestión y proporciona un marco para hacer que el enfoque sea más eficiente desde el punto de vista energético.

“Diseñar nuevos sistemas de infraestructura masiva para el almacenamiento geológico de carbono con una apreciación de cómo se cruzan con otros desafíos de ingeniería, en este caso la dificultad de manejar salmueras de alta salinidad, será fundamental para maximizar los beneficios del carbono y reducir los costos del sistema”, dijo. La autora principal del estudio, Meagan Mauter, profesora asociada de ingeniería civil y ambiental en la Universidad de Stanford.

Lograr un futuro con energías limpias y renovables no sucederá de la noche a la mañana. Uno de los puentes en ese camino implicará lidiar con las emisiones de dióxido de carbono, el gas de efecto invernadero dominante que calienta la Tierra, mientras se agota el uso de combustibles fósiles. Aquí es donde entra en juego el secuestro de carbono. Si bien la mayoría de los científicos del clima están de acuerdo en la necesidad de un enfoque de este tipo, ha habido poca claridad sobre los costos del ciclo de vida completo de la infraestructura de almacenamiento de carbono.

Desafío salado

Un aspecto importante de este análisis es entender cómo manejaremos las salmueras, agua salada altamente concentrada que se extrae de los tanques subterráneos para aumentar la capacidad de almacenamiento de dióxido de carbono y minimizar el riesgo de terremotos. Los tanques de sal son los lugares de almacenamiento más probables para el dióxido de carbono capturado porque son grandes y ubicuos, pero los salares extraídos tienen una concentración de sal promedio que es casi tres veces mayor que el agua de mar.

Estas salmueras deberán eliminarse mediante inyección en pozos profundos o desalinizarse para su reutilización útil. El bombeo subterráneo, un enfoque utilizado para las aguas residuales de la industria del petróleo y el gas, se ha relacionado con el aumento de la frecuencia de los terremotos y ha provocado una importante reacción pública. Pero la desalinización de salmuera es significativamente más cara y consume mucha energía debido, en parte, a las limitaciones de eficiencia de las tecnologías de desalinización térmica. Es un paso esencial y complejo con un precio potencialmente elevado.

El panorama

El nuevo estudio es el primero en evaluar de manera integral las sanciones energéticas y las emisiones de carbono involucradas en la gestión de la salmuera en función de varios escenarios de transporte de carbono, gestión de tanques y tratamiento de salmuera en los EE. UU. Y se centran en el procesamiento de la salmuera asociado con el almacenamiento de carbono a partir del carbón. centrales eléctricas encendidas porque son las mayores fuentes de dióxido de carbono del país, los objetivos más rentables para la captura de carbono, y sus ubicaciones son generalmente representativas de la ubicación de las fuentes puntuales de dióxido de carbono.

Quizás como era de esperar, el estudio encontró mayores penalizaciones de energía para escenarios de gestión de salmuera que priorizan el tratamiento para su reutilización. De hecho, la gestión de la salmuera impondrá la mayor penalización de energía posterior a la captura y compresión por tonelada de dióxido de carbono, hasta un orden de magnitud mayor que el transporte de carbono, según el estudio.

“No hay almuerzo gratis”, dijo el autor principal del estudio, Timothy Bartholomew, un ex estudiante de posgrado en ingeniería civil y ambiental en la Universidad Carnegie Mellon que ahora trabaja para KeyLogic Systems, un contratista del Laboratorio Nacional de Tecnología Energética del Departamento de Energía. “Las soluciones de almacenamiento de carbono diseñadas también impondrán sanciones energéticas y darán como resultado algunas emisiones de carbono. Como resultado, necesitamos diseñar estos sistemas de la manera más eficiente posible para maximizar sus beneficios de reducción de carbono”.

El camino a seguir

Las soluciones pueden estar a la mano.

La penalización energética de la gestión de la salmuera se puede reducir priorizando el almacenamiento en tanques de baja salinidad, minimizando la relación de extracción de salmuera y limitando el grado de recuperación de la salmuera, según los investigadores. Sin embargo, advierten que estos enfoques conllevan sus propias compensaciones por los costos de transporte, las multas por energía, la capacidad de almacenamiento del reservorio y las tasas seguras de inyección de dióxido de carbono en reservorios subterráneos. La evaluación de las compensaciones será clave para maximizar la mitigación del carbono, minimizar los costos financieros y limitar las externalidades ambientales.

“Hay implicaciones relacionadas con el agua para vías de descarbonización más profundas”, dijo Mauter, quien también es colega del Instituto Stanford Woods para el Medio Ambiente. “La clave es comprender estas limitaciones con suficiente detalle para diseñar alrededor de ellas o desarrollar soluciones de ingeniería que mitiguen su impacto”.

Financiamiento para esta investigación proporcionado por la National Science Foundation, la ARCS Foundation y el Departamento de Energía de los Estados Unidos.

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