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Dec 14, 2023

La tecnología que convierte los residuos agrícolas en bio 'pegajosos'

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En algún lugar a las afueras de Kansas, hay una cuadrilla de empleados de una startup de San Francisco llamada Charm Industrial trabajando en campos de maíz, transportando ramas y arbustos a un semirremolque que funciona con diésel. Sin embargo, esta no es una limpieza regular: la compañía tiene la intención de encerrar el carbono almacenado en estos cultivos durante miles o millones de años convirtiéndolos en una mezcla pegajosa de biocarbón y bioaceite similar al alquitrán.

El enfoque tiene sentido, teniendo en cuenta cómo los expertos describen tal acumulación de carbono, en forma de biorresiduos, como un combustible sobrealimentado. Sabemos que si se deja que se descomponga o se queme, ya sea de forma natural a causa de un incendio forestal o mediante prácticas convencionales de gestión de desechos, como incineradores o vertederos, los desechos vegetales de los cultivos eventualmente liberarán dióxido de carbono a la atmósfera.

Aún así, aunque empresas como Microsoft, Shopify y Stripe están dispuestas a compensar su uso de carbono compensando a Charm con 600 dólares por cada tonelada de carbono que entierra bajo tierra, la pregunta sigue siendo cuán confiable, escalable y económica resultará la técnica de Charm para ser.

Entonces, ¿cómo funciona la técnica de Charm?

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En una entrevista con Charm, el portavoz Harris Cohn explica a IE que "Charm Industrial elimina el carbono de la atmósfera aprovechando la fotosíntesis que captura el CO2 en la biomasa vegetal".

La técnica de la compañía finalmente convierte la biomasa vegetal en bioaceite y secuestra (almacena) permanentemente ese bioaceite bajo tierra en almacenamiento geológico. El almacenamiento geológico consiste básicamente en formaciones rocosas ubicadas a gran profundidad bajo tierra, que están selladas por capas de roca impermeables y mecanismos geoquímicos de atrapamiento (para evitar cualquier escape).

"Los residuos de biomasa agrícola (p. ej., rastrojo de maíz, paja de trigo) y los residuos forestales que utiliza Charm se descompondrían o quemarían", explica Harris Cohn. Esto da como resultado la liberación de dióxido de carbono incorporado a la atmósfera, un problema que la startup está tratando de resolver.

Harris Cohn le dice a IE que "estos clientes [como Microsoft, Shopify y Stripe] están trabajando activamente para corregir la idea errónea de que la "compensación" de las emisiones es suficiente para mantener el cambio climático en niveles manejables".

Cohn explica a IE que la "compensación de evitación" le paga a alguien por no emitir carbono; por lo tanto, las compensaciones de evitación no afectan el carbono que ya está en nuestra atmósfera.

"Necesitamos remociones para reducir la cantidad de carbono en nuestra atmósfera a niveles seguros", afirma Cohn.

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Según la empresa, Charm utiliza pirólisis rápida para calentar la biomasa a alrededor de 500 °C, lo que descompone la biomasa en un bioaceite rico en carbono en ausencia de oxígeno. Este líquido luego se transporta en un camión y se inyecta en las rocas para su secuestro permanente. "¡Sorprendentemente, el valor de carbono del bioaceite es más alto que el valor energético!" agrega Cohn.

Los detalles de cómo esta biomasa se transforma en bioaceite aún no se han revelado. Además, un informe reciente de la BBC también comparte que la startup no les permitió grabar el proceso, lo que llevó a un usuario de Youtube a comentar: "¿De dónde viene la energía que están usando para su 'proceso secreto'? ¿Carbón?" La compañía no ha revelado esta información.

De acuerdo con las matemáticas de carbono internas de la empresa, como se informó en una revisión de tecnología del MIT, el proceso normalmente elimina 0,85 toneladas de dióxido de carbono por cada tonelada de biomasa cuando la empresa emplea sus propios pirolizadores.

El año pasado, la empresa anunció en su sitio web que el proceso ha eliminado de forma segura el equivalente a 5000 toneladas de CO2, la mayor cantidad de eliminación de carbono a largo plazo hasta la fecha (para la empresa). Sin embargo, esta cantidad puede parecer pequeña en comparación con los millones de toneladas de dióxido de carbono por año que empresas como CarbonCapture Inc. afirman estar absorbiendo.

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La cantidad de carbono neto que almacena el proceso depende de lo que le hubiera ocurrido al material vegetal sin la intervención humana. Por ejemplo, los cultivos que son pisoteados y los árboles que son cosechados para su madera pueden almacenar carbono temporalmente.

Charm también podría mejorar su proceso de pirólisis al adoptar un enfoque de transporte más neutro en carbono. Al optar por camiones diésel para transportar el biocombustible, la empresa genera esencialmente sus propias emisiones. ¿Podrían los camiones eléctricos mejorar las matemáticas? No está claro, pero podría ser intrigante averiguarlo.

En ese sentido (es decir, el transporte), tampoco sabemos qué tan económico es mover el bioaceite entre las granjas y los lugares de almacenamiento.

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Según el sitio web de la empresa, Charm prepara el bioaceite y luego lo inyecta en pozos de inyección regulados por la EPA (Agencia de Protección Ambiental), que están certificados para su uso como pozos industriales o cavernas de sal. Muchos de estos vacíos en el subsuelo de la Tierra han sido dejados por las compañías de petróleo y gas.

En resumen, el proceso es similar a la perforación inversa de petróleo, con la misma infraestructura de bombas, filtros y unidades de inyección que bombean el biopetróleo bajo tierra y rellenan los pozos. En última instancia, el bioaceite se hunde y se solidifica (endurece) en el lugar para su almacenamiento permanente.

Elena Bionysheva-Abramova/iStock

Según el Prof. Saeed Salehi, citado en la revisión de tecnología del MIT, es posible que no haya suficientes datos para decir que esta inyección será 100 % segura. Saheli es profesor de ingeniería geológica y petrolera especializado en almacenamiento geológico de carbono e integridad de pozos en la Universidad de Oklahoma.

El profesor sugiere que pueden ser necesarios años de investigación para demostrar que el bioaceite de origen vegetal se puede secuestrar de forma segura y permanente en estos espacios. Esto se debe a que el bioaceite tiene una química diferente a la del petróleo y el gas natural que ya se almacenan en las cavernas de sal.

Además, existen numerosas preguntas e inquietudes sobre el riesgo de fugas en el almacenamiento geológico. Solo necesitamos recordar los muchos proyectos fallidos de captura de carbono del pasado, incluido el proyecto Salah de captura de carbono de 2.700 millones de dólares en Argelia. Debido a preocupaciones sobre la integridad del sello y los extraños movimientos del dióxido de carbono atrapado debajo, la inyección (que había comenzado en 2004) se suspendió en 2011.

Si bien los problemas encontrados en el proyecto Salah estaban relacionados con el dióxido de carbono y no con el biopetróleo, siguen siendo problemas típicos asociados con el uso de yacimientos de petróleo y gas agotados. Por lo tanto, sirven como ejemplos de lo que también podría encontrarse en las cavernas de sal de EE. UU.

Otras preocupaciones se relacionan con la activación de terremotos cuando el secuestro de carbono se realiza a gran escala, como argumenta un estudio de la Universidad de California en Santa Cruz.

Aún así, en la misma revisión tecnológica del MIT, la compañía afirma que la mayor parte de su esfuerzo técnico se ha centrado en la captura de carbono. Esto incluye análisis para encontrar la química y la geología del subsuelo más adecuadas para encerrar y solidificar el biopetróleo.

Charm también destaca en su sitio web cómo su enfoque difiere de los pozos de inyección de agua de gran volumen que podrían resultar en un peligro sísmico inducido. Esto se debe a que Charm inyecta su bioaceite a volúmenes y tasas mucho más bajos.

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Los productores de maíz en realidad dependen de grandes cantidades de desechos agrícolas. Lo aran para reducir la erosión y devolver los nutrientes al suelo o venderlo para usarlo como lecho o alimento complementario para el ganado. Si empresas como Charm compran gran parte de estos 'sobrantes', se podría alentar a los agricultores a cultivar cultivos adicionales, lo que contribuiría aún más al problema del calentamiento global.

Por lo tanto, esto plantea la cuestión de si la estrategia de Charm será escalable a largo plazo, dado que los agricultores ya usan y venden una cantidad significativa de sus cultivos de "desecho".

Además, empresas como LanzaJet, Schlumberger New Energy y Chevron ya utilizan estos cultivos y desechos de cultivos para producir energía. Una demanda tan creciente de maíz y cultivos similares podría aumentar el precio de los desechos agrícolas, lo que sería un desafío para una empresa relativamente pequeña como Charm.

Aún así, la innovación no termina con el bioaceite almacenado geológicamente para Charm. De hecho, es todo lo contrario. La compañía revela a IE que actualmente está comercializando una técnica para gasificar el bioaceite. Entonces, de sólido a líquido y ahora a gas, ¿cuánta energía requerirá este proceso? Simplemente no conocemos los detalles (todavía).

Según Cohn, Charm tiene la intención de crear una "corriente de gas de síntesis" que podría usarse para fabricar acero con carbono negativo. ¡Te mantendremos informado sobre eso!