Direct Air Carbon Capture (DAC & DACC) Processes And Illusions

El compromiso mundial de lucha contra cambio climático intensifies, Direct Air Capture (DAC), usually meant for Captura directa de carbono en el aire (DACC) emerges as a promising yet controversial technology in the arsenal of carbon dioxide removal (CDR) strategies. This article will dissect the fundamental principles of DAC technology, analyze various approaches such as solid sorbents and liquid solvents, and highlight the current stage of development traversed by key industry players. Además, abordará los requisitos energéticos, la imposible viabilidad económica y el impacto medioambiental de los sistemas DAC, al tiempo que tratará los retos y conceptos erróneos que pueden empañar su eficacia y escalabilidad.

Conclusiones Clave

• El DAC se basa en la captura de CO2 directamente del aire ambiente.
• Las distintas tecnologías incluyen sorbentes sólidos y disolventes líquidos.
• La tecnología evoluciona con la aparición de importantes participantes en la industria.
• Se necesita un aporte energético muy importante para el funcionamiento del DAC.
• La viabilidad económica varía considerablemente según la región y la tecnología.
• La escalabilidad se enfrenta a conceptos erróneos en cuanto a eficacia y costes.
• El mejor residuo, es el que no se produce al principio

Principios fundamentales de la tecnología de captura directa de carbono en el aire

La tecnología de captura directa de carbono en el aire (DAC) funciona según el principio de capturar químicamente el dióxido de carbono (CO₂) directamente de la atmósfera. Suele emplear un sorbente o disolvente que fija selectivamente el CO₂. Una vez saturado, el material se somete a un proceso de regeneración, que a menudo implica calor o una reducción de la presión, para liberar el CO₂ capturado. Por ejemplo, los sistemas que utilizan sorbentes sólidos pueden emplear un proceso cíclico en el que el sorbente se calienta a unos 100-150 grados Celsius para liberar CO₂. Este proceso puede representarse mediante la reacción
[latex] {CO}_2 + {Sorbente} {\a6}(forma ligada){\a6}(forma ligada){\a6}(forma ligada)} {Sorbente-CO}_2 {(forma ligada)} [/latex]

The overall efficiency of DACC systems can vary significantly based on the technology and design employed. Several methods include high-temperature sorbents, aqueous amine-based solvents, and alkaline mineralization. A report by the Global CCS Institute indicated that high-temperature sorbents can capture 90% of CO₂, while amine solutions can achieve similar results with lower energy costs. Each método muestra distintas compensaciones en cuanto a aporte energético, eficiencia de captura y potencial de escalabilidad, lo que influye en la elección de la tecnología en función de la aplicación requerida.

Overview of Different DACC Approaches and Technologies

Direct Air Carbon Capture (DACC) technologies can be broadly categorized into two main approaches: liquid-based and solid-based systems. Liquid-based systems primarily utilize chemical absorbents to capture CO2 from the air. A notable example is the use of potassium hydroxide (KOH) solutions, which chemically react with CO2 to form potassium carbonate. Once the absorbent is saturated, a thermal regeneration process is employed, releasing pure CO2 while regenerating the absorbent for reuse. On the other hand, solid-based systems employ sorbent materials that bind CO2. Materials such as amine-functionalized metals or activated carbon can adsorb CO2 at ambient temperatures, offering the advantage of reduced energy requirements for regeneration.

La selección de los materiales de captura influye significativamente en la eficiencia de los sistemas DAC. A menudo se prefieren los sorbentes sólidos por su mayor capacidad de captación de CO2 y sus menores costes energéticos en comparación con los sistemas líquidos. Por ejemplo, algunos estudios indican que los sistemas de sorbentes sólidos pueden alcanzar eficiencias de captura de CO2 superiores a 90% con una infusión de energía relativamente menor, de unos 500 MJ/tonelada de CO2 capturado, frente a los 1.240 MJ/tonelada de algunos sistemas líquidos. Los parámetros de eficiencia son cruciales a la hora de evaluar la viabilidad de las implantaciones de DAC a mayor escala.

Diferentes instalaciones de DAC, como Climeworks en Suiza y Carbon Engineering en Canadá, ponen de relieve las variaciones operativas de estas tecnologías. Climeworks ha empleado un enfoque modular con filtros sorbentes sólidos, mientras que Carbon Engineering utiliza un método más tradicional de absorción de líquidos. La elección entre estas tecnologías suele girar en torno a factores como el mercado de destino, los costes energéticos y la ubicación geográfica, que dictan la eficiencia operativa de los sistemas DAC.

Consejo: Al evaluar los sistemas DAC, hay que tener en cuenta las fuentes de energía y los costes locales, ya que influyen significativamente en la eficiencia global y la viabilidad económica de la tecnología elegida.

Necesidades y fuentes de energía para procesos DAC eficaces

Energy consumption represents a significant consideration in Direct Air Carbon Capture (DACC) processes, as efficient removal of CO₂ de la atmósfera requiere considerables aportaciones de electricidad y energía térmica. Las distintas tecnologías DAC presentan demandas energéticas variables, que suelen oscilar entre 1,5 y 10 GJ por tonelada de CO₂. Los principales consumidores de energía son los ventiladores para la entrada de aire, los intercambiadores de calor y los procesos químicos de captura y liberación de CO₂. La especificidad de la tecnología y las condiciones del entorno operativo influyen directamente en estos requisitos.

Para funcionar con éxito, las tecnologías DAC pueden utilizar una mezcla de fuentes de energía: renovables, fósiles y nucleares.

Las fuentes renovables, como la energía solar y la eólica, pueden proporcionar energía limpia, reduciendo significativamente el consumo de energía. huella de carbono de los sistemas DAC. Por ejemplo, un estudio reveló que una planta DAC solar de Estados Unidos capturaba unas 1.000 toneladas de CO₂ al año, y la energía solar representó 55% de su consumo energético.
En cambio, las fuentes de energía de origen fósil suelen ser más baratas, pero repercuten en el perfil general de emisiones del proceso.

Preguntas frecuentes

Related Readings

• Regulador Marco para DAC: las directrices legales y normas que rigen la aplicación y el funcionamiento de las tecnologías DAC.
• Integración con fuentes de energía renovables: posibles sinergias entre los procesos de CAD y los sistemas de energías renovables para mejorar la eficiencia.
• Estrategias de utilización del carbono: métodos para transformar el CO2 capturado en productos o combustibles valiosos.
• Gestión del calor en procesos DAC: técnicas para optimizar el uso de la energía térmica en las operaciones DAC.
• Concienciación de los consumidores sobre la huella de carbono: educar al público sobre el papel del CAD en la reducción de la huella de carbono individual y corporativa.
• Soluciones de almacenamiento a largo plazo del CO2 capturado: estrategias para el almacenamiento seguro y eficaz del CO2 extraído mediante tecnologías DAC.
• Eficiencia comparativa de DAC frente a BECCS: examinar la eficacia de las tecnologías DAC en relación con la bioenergía con captura y almacenamiento de carbono.

Glosario de términos utilizados

Bioenergy with Carbon Capture and Storage (BECCS): un proceso que combina la producción de energía de biomasa con tecnología para capturar y almacenar las emisiones de dióxido de carbono, con el objetivo de reducir los niveles atmosféricos de CO2 y al mismo tiempo generar energía renovable.

Contamination Control Strategy (CCS): un enfoque sistemático para prevenir, detectar y mitigar la contaminación en entornos controlados, garantizando la calidad y seguridad del producto mediante procedimientos definidos, monitoreo y prácticas de gestión de riesgos.

Direct Air Capture (DAC): a technology that extracts carbon dioxide directly from ambient air, using chemical processes or physical methods, to reduce greenhouse gas concentrations and mitigate cambio climático impacts.

Direct Air Carbon Capture (DACC): una tecnología que captura dióxido de carbono directamente del aire ambiente, utilizando procesos químicos para separar el CO2 de otros gases, lo que permite su almacenamiento o utilización, reduciendo así las concentraciones atmosféricas de gases de efecto invernadero.