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Dec 14, 2023

La gran apuesta de Inside Charm Industrial por los tallos de maíz para la eliminación de carbono

La startup usó materia vegetal y bioaceite para secuestrar miles de toneladas de

La startup usó materia vegetal y bioaceite para secuestrar miles de toneladas de carbono. La pregunta ahora es qué tan confiable, escalable y económico resultará este enfoque.

En las últimas semanas, un equipo de empleados de una empresa llamada Charm Industrial ha estado trabajando en el borde de los campos de maíz de Kansas, moviendo fardos enrollados de tallos, hojas, cáscaras y espigas en un semirremolque blanco.

En el interior, un artilugio llamado pirolizador utiliza altas temperaturas en ausencia de oxígeno para descomponer el material vegetal en una mezcla de biocarbón y bioaceite. El primero eventualmente regresará a los campos, agregando carbono y nutrientes al suelo.

Pero la compañía bombea el petróleo por pozos profundos regulados por la EPA que se utilizan para desechos industriales, o hacia cavernas de sal dejadas por las compañías de petróleo y gas. Charm dice que se solidifica allí, bloqueando el carbono durante miles o millones de años que, de lo contrario, volvería al aire cuando los agricultores queman los restos de las cosechas o los dejan pudrirse.

Compañías como Microsoft, Shopify y Stripe pagan a Charm $600 por cada tonelada de carbono que pone bajo tierra, ya sea para compensar sus propias emisiones o para ayudar a construir una industria que deberá desempeñar un papel fundamental en la moderación del cambio climático, extrayendo grandes cantidades de gases de efecto invernadero del aire y su almacenamiento.

La startup de San Francisco ha estado secuestrando carbono de esta manera durante los últimos dos años. A finales del año pasado, la empresa anunció que el proceso ha bloqueado de forma segura casi el equivalente a 5500 toneladas de CO2 hasta el momento, alegando que es la mayor cantidad de eliminación de carbono a largo plazo entregada hasta la fecha. Pero es una pequeña porción de los miles de millones de toneladas por año que los científicos del clima advierten que el mundo podría necesitar absorber en las próximas décadas para llevar al planeta en calentamiento a una zona más segura. Y hay muchas preguntas e inquietudes sobre cuán confiable, escalable y económico resultará ser este enfoque.

La compañía se ha adelantado a las demás principalmente porque está adoptando un enfoque simple. Se apoya en cultivos agrícolas para capturar el carbono y utiliza las formaciones existentes para su almacenamiento. Y Charm no tiene que construir grandes proyectos, eludiendo algunos de los desafíos de desarrollo, permisos y capital que las nuevas empresas como Climeworks o Carbon Engineering han enfrentado al intentar construir fábricas de absorción de carbono.

Pero una ventaja temprana en un campo que apenas existe no necesariamente dice mucho sobre cómo le irá a la empresa a medida que se desarrolle el mercado. En particular, la próxima generación de plantas de captura directa de aire que entrará en funcionamiento está destinada a eliminar un millón de toneladas al año, 180 veces más de lo que Charm ha logrado hasta ahora.

La empresa también enfrentará algunos desafíos obvios a medida que crezca, incluidos los crecientes costos de transporte de desechos entre campos y pozos, demandas competitivas de los subproductos agrícolas de los que depende y preguntas sobre cuánto carbono neto elimina finalmente su enfoque.

Además, la empresa se enfrentará al mismo riesgo que otras empresas jóvenes en la eliminación y el almacenamiento de carbono: están apostando a que las grandes corporaciones estarán dispuestas a seguir pagando la elevada factura de la limpieza de la atmósfera y que los gobiernos promulgarán las políticas necesarias. para construir el sector costoso.

El director general de Charm, Peter Reinhardt, de 32 años, dirigió anteriormente Segment, una empresa de software de datos de clientes que Twilio adquirió en 2020 por 3200 millones de dólares. Comenzó a buscar en la eliminación de carbono como una forma de compensar las emisiones de Segment, explorando inicialmente posibilidades como financiar la protección de la selva tropical.

En 2018, Reinhardt y otros tres cofundaron Charm (una combinación de "char" y "farm") para construir un negocio en torno a lo que vieron como un enfoque más prometedor. El plan inicial era gasificar biomasa, un proceso similar a la pirólisis pero realizado a temperaturas más altas, para producir biocarbón e hidrógeno. Esperaban que este último fuera el verdadero generador de dinero.

La startup cree que su bioaceite, una vez convertido en gas de síntesis, podría ayudar a limpiar el sector industrial más sucio.

Pero la empresa descubrió que recoger la biomasa y transportarla a una instalación de gasificación centralizada era demasiado caro, porque la biomasa es "demasiado esponjosa". Es voluminoso, pesado y difícil de manejar, lo que aumenta el costo de manipularlo y moverlo, una lección dolorosa que aprendieron las empresas de biocombustibles hace más de una década.

En 2020, el científico jefe de Charm, el cofundador Shaun Meehan, tuvo una idea brillante: si la empresa estaba dispuesta a hacer lo que Reinhardt describe como "gasificación a medias", produciendo biopetróleo en lugar de hidrógeno, el equipo podría caber en la parte trasera de un semirremolque. Luego, la empresa podría llegar directamente a las granjas y llevar a cabo el proceso en el borde de los campos.

Ahora Charm, que tiene alrededor de 30 empleados, paga a los agricultores para que le permitan recoger los materiales vegetales no deseados que quedan después de la cosecha. También está buscando llevar a cabo el mismo proceso con árboles y plantas extraídos de los bosques, por ejemplo, para la prevención de incendios o después de sequías. Por otra parte, la empresa ha comenzado a explorar si puede usar el biocombustible resultante para limpiar la producción de acero y hierro, el sector industrial más sucio (ver artículo relacionado).

El modelo de negocio no tendría sentido en ningún otro momento (y quizás no lo tenga en este). Pero un número creciente de empresas está dispuesta a pagar el alto costo de la eliminación y el almacenamiento de carbono como una forma de equilibrar sus propias emisiones, para ayudar a respaldar el mercado emergente o como una forma de filantropía climática. Hasta el momento, alrededor de 40 organizaciones han comprado toneladas de mudanzas de la empresa.

Reinhardt dice que la compañía espera reducir eventualmente el costo a $50 por tonelada de dióxido de carbono eliminado y almacenado a medida que amplía sus operaciones. Por un lado, planea construir una flota de semirremolques equipados con pirolizadores rápidos de alta capacidad desarrollados internamente. Eventualmente, la compañía espera crear también un tipo de cosechadora con una unidad pirolizadora que pueda recoger y convertir los restos agrícolas dondequiera que caigan en los campos, ahorrando los costos de recolección, atado y traslado del material.

El enfoque de Charm para la eliminación y el almacenamiento de carbono ofrece varias ventajas en relación con otros métodos, dicen los observadores.

Promete retener el carbono durante períodos muy largos, mientras que opciones como plantar árboles o modificar los métodos agrícolas para retener más carbono en el suelo pueden revertirse rápidamente cuando los árboles mueren o los campos se labran. Previene emisiones que de otro modo ocurrirían en muchas circunstancias.

Y puede reducir parte de la contaminación del aire asociada con la quema agrícola, que, por ejemplo, los agricultores de California pueden hacer durante ciertos períodos para deshacerse de las podas de los huertos, árboles, malezas y más.

La compañía parece estar "sirviendo al mercado de una manera innovadora que satisface múltiples necesidades a través de una sola intervención", dijo en un correo electrónico Lauren Gifford, investigadora postdoctoral de la Universidad de Arizona que se enfoca en compensaciones de carbono y gobernanza climática.

CarbonPlan, una organización sin fines de lucro de San Francisco que evalúa la integridad de los métodos de eliminación de carbono, también califica altamente el enfoque descrito por Charm.

Pero la contabilidad y la economía del carbono de la empresa podrían depender mucho de los cultivos o árboles en particular en cuestión, y de lo que los agricultores o silvicultores habrían hecho con la planta de otra manera.

Los cultivadores de maíz, por ejemplo, dependen de cantidades significativas de restos de cosecha. Lo dejan en sus campos para evitar la erosión y retener el agua, y lo aran para agregar nutrientes y carbono al suelo.

La cantidad óptima a conservar es difícil de determinar: depende de la rotación de cultivos, las condiciones del suelo, los patrones climáticos, la pendiente del campo y otros factores. Pero los agricultores generalmente adoptan un enfoque conservador para evitar el costo de los aditivos de nutrientes sintéticos, dice Chad Hart, profesor de economía en la Universidad Estatal de Iowa.

"Tratan de dejar lo más posible en el suelo", dice.

Las sobras que empaquetan a menudo se venden localmente como alimento suplementario para el ganado o como cama para el ganado.

La pregunta es: ¿qué tan escalable será el enfoque de Charm a largo plazo si los agricultores ya usan y venden gran parte de este material?

Hart agrega que el transporte de bioaceite entre granjas principalmente en las Grandes Llanuras y cavernas de sal agrupadas en el sur podría ser un gasto significativo.

"¿La estructura del mercado de carbono apoyará eso?" él pide.

Además, la creciente demanda de restos agrícolas podría hacer subir el precio. Otras empresas los están utilizando para producir combustibles o electricidad dentro de plantas diseñadas para capturar las emisiones resultantes. Estos incluyen LanzaJet, Mote Hydrogen y una empresa conjunta entre Chevron, Schlumberger New Energy, Microsoft y Clean Energy Systems.

También hay dudas sobre la dependencia de Charm de las cavernas de sal y los pozos de inyección de EE. UU., que se han filtrado repetidamente en el pasado, a pesar de la supervisión y las regulaciones.

El biopetróleo producido a partir de materiales vegetales tiene una química diferente a la del petróleo y el gas natural actualmente almacenados en las cavernas de sal, y es posible que se requieran años de trabajo para demostrar que se puede secuestrar de manera segura y permanente, dice Saeed Salehi, profesor de petróleo. e ingeniería geológica en la Universidad de Oklahoma, que se enfoca en la integridad de pozos y el almacenamiento geológico de carbono.

"No creo que tengamos suficientes datos o prácticas de administración de campo establecidas para decir que esto será 100% seguro o que seremos plenamente conscientes de todos los riesgos", dice.

Él cree que Charm también necesitará pasar por procesos de permisos extendidos con la EPA u otros reguladores antes de que pueda inyectar grandes cantidades de biopetróleo en esas cavernas.

Reinhardt cuestiona las preocupaciones sobre el transporte y dice que hay muchos pozos o formaciones estadounidenses que "deberían ser convertibles en inyección de biopetróleo", incluidos muchos en el Medio Oeste y las Grandes Llanuras.

Agrega que gran parte del trabajo técnico de Charm hasta la fecha se ha centrado en el secuestro de carbono, incluidos los análisis para determinar la química y la geología del subsuelo más adecuadas para solidificar y encerrar el biopetróleo.

Pero enfatiza que el biopetróleo es un fluido denso que ya encaja dentro del proceso regulatorio para los tipos de pozos y cavernas que Charm tiene en mente, y que la compañía está siguiendo las mejores prácticas y los requisitos de la EPA para evitar fugas. Para ayudar a la compañía a "desarrollar los caminos apropiados para una inyección segura y permanente", dijo en un correo electrónico, ha contratado a consultores que permitieron, construyeron y operaron pozos de inyección en el pasado.

"Por supuesto, continuaremos invirtiendo en mediciones de campo, mediciones de laboratorio y trabajo computacional para continuar mejorando nuestra comprensión de lo que sucede en el subsuelo", agregó Reinhardt.

Luego está la cuestión de contar los beneficios y costos climáticos.

La cantidad de carbono neto que almacena el proceso depende de lo que de otro modo le habría sucedido al material vegetal. Por ejemplo, los cultivos que se aran y los árboles que se convierten en madera también pueden almacenar carbono durante ciertos períodos. Además, Charm está produciendo sus propias emisiones, por ejemplo, mediante el uso de diésel para iniciar el proceso de pirólisis y el transporte de biocombustible con camiones.

Y las matemáticas solo se vuelven más complicadas en escalas más grandes. Si Charm y otras empresas compran grandes cantidades de restos de maíz, los ganaderos podrían tener que cambiar a otras fuentes de alimentación de bajo costo, incluidos los cultivos cultivados para ese propósito. Si el mercado se calienta mucho, incluso podría crear incentivos económicos para que los agricultores amplíen sus operaciones.

La empresa tendría que dar cuenta de las emisiones liberadas o la tierra convertida como resultado.

Reinhardt dice que Charm solo tomará la mitad del material agrícola en un campo determinado, y señala que poner el biocarbón y las cenizas resultantes en los campos mejorará la salud del suelo. Añade que los usos competitivos de los restos de maíz dependen de la región, pero que gran parte no se vende ni se ara, lo que hace que se pudra y libere dióxido de carbono.

Pero enfatiza que Charm tendrá en cuenta adecuadamente los usos alternativos, los cambios en el uso de la tierra y estos otros factores.

Las matemáticas de carbono internas de la empresa estiman que cuando la empresa utiliza sus propios pirolizadores, el proceso generalmente eliminará el equivalente a 0,85 toneladas de dióxido de carbono por cada tonelada de biomasa. Reinhardt dice que Charm mejorará esas cifras con el tiempo cambiando a gas de síntesis neutral en carbono en lugar de diesel para iniciar el proceso de pirólisis, optimizando sus pirolizadores para convertir materia vegetal en bioaceite y, finalmente, haciendo la transición a camiones eléctricos.

Robert Höglund de Marginal Carbon AB, una firma consultora especializada en eliminación de carbono y políticas climáticas, dice que los clientes de Charm están pagando hoy $600 por tonelada para ayudar a "poner en marcha" el enfoque, apostando a que la empresa podrá reducir los costos. . Pero dice que no está claro si el método de Charm demostrará estar entre los más efectivos, escalables o asequibles con el tiempo, o el mejor uso de esta biomasa a medida que crece la necesidad de fuentes de energía cada vez más renovables.

También es poco probable que las corporaciones continúen comprando suficiente remoción de carbono para alcanzar los miles de millones de toneladas por año que eventualmente podrían ser necesarias, tanto para estabilizar las temperaturas del planeta como para sostener los negocios emergentes para eliminar los gases de efecto invernadero del aire.

En efecto, los inversionistas y las nuevas empresas están apostando a que los gobiernos promulguen leyes que subsidien, incentiven o exijan estas prácticas. Reinhardt, por su parte, reconoce que la política del gobierno será crucial para construir los mercados de eliminación de carbono que permitirán que su empresa y otras prosperen.

Él dice que Charm está trabajando para educar a los legisladores en California y Washington, DC, pidiendo un mayor apoyo del sector naciente, así como reglas que sean tecnológicamente neutrales mientras los investigadores y las empresas exploran una variedad de caminos.

"Los compradores corporativos como Microsoft, Stripe y Shopify solo alcanzarán una escala limitada, y luego la regulación deberá intervenir", dijo Reinhardt en un correo electrónico, y agregó: "Ha ocurrido tanta innovación en el espacio, y solo necesitamos para desbloquearlo."

Las baterías de calor podrían ayudar a reducir las emisiones al proporcionar nuevas rutas para usar la energía solar y eólica.

Las baterías a base de sodio podrían comenzar a salir al mercado este año, si las empresas cumplen con sus planes.

Helion, respaldado por Sam Altman de OpenAI, ya ha alineado a Microsoft como su primer cliente.

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