ANN ARBOR– La mayoría de los análisis económicos de tecnología de captura, transporte y almacenamiento de carbono (CAC) para plantas eléctricas de carbón subestiman gravemente los costos de la técnica y sobreestiman su eficiencia energética. 

Esas fueron las conclusiones de un análisis de investigadores de la Universidad de Michigan, publicado mientras en París se reúnen líderes mundiales para para negociar el primer acuerdo climático internacional vinculante en la conferencia COP21.

La tecnología CAC incluye absorber el carbono de los gases de combustión de plantas eléctricas de carbón, comprimirlo e inyectarlo bajo tierra.

El nuevo análisis estima que el costo de reducir las emisiones de carbono con plantas de carbón equipadas con tecnología CAC es más elevado de lo que se había estimado previamente y mucho más elevado que el costo de energía de viento y comparable a la energía solar. Es el primer estudio que enfrenta el llamado “circuito de energía” inherente al proceso de CAC.

Más allá de una sola “penalización energética” que estas plantas deben pagar porque tienen que quemar más carbón para alimentar dispositivos que capturan CO2, los investigadores dicen que la desventaja se agrava hasta que los costos de combustible incrementan a cuatro veces el nivel aceptado de hoy en día.

“La conclusión es que las energías renovables serán una alternativa más barata para la reducción de las emisiones de carbono que aquellas provenientes de carbón”, dijo Steve Skerlos, profesor de ingeniería mecánica, civil y ambiental en la U-M.

“Para nosotros, esto significa que las autoridades deben dejar de perder el tiempo con la esperanza de tener ‘balas tecnológicas de plata’ para mantener el status quo en el sector eléctrico y rápidamente acelerar la transición del carbón a energías renovables, o, posiblemente, a plantas de energía de gas natural con CAC. “

Las plantas eléctricas de carbón producen casi un tercio de la electricidad mundial. Hoy en día, también emiten más de la mitad del dióxido de carbono del sector energético, el principal impulsor mundial del cambio climático. Los científicos recomiendan reducir drásticamente las emisiones de CO2 para evitar que el planeta se caliente más de 2 grados centígrados (3,6 grados Fahrenheit) por encima de su promedio pre-industrial.

Hasta ahora, la CAC parecía una forma viable de hacer eso. El carbón es un combustible relativamente barato y la infraestructura de usarlo ya existe, tanto en los EE.UU. como en economías en crecimiento como China e India. Aunque la tecnología CAC se encuentra todavía en fase de investigación, y no se utiliza comercialmente hoy en día, ocupa un lugar destacado en el panorama energético del futuro de energías más limpias.

Skerlos dijo que cada estudio importante de tecnología, economía y política publicado en la última década sobre cómo cumplir con la meta de reducir los gases de efecto invernadero en un 80% para el año 2050 se ha basado en el despliegue a gran escala de captura y secuestro de carbono.

Informes del 2005 y 2012 del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático sugiere que la CAC podrían permitir entre 10% al  55% de reducción de carbono total de la nación para el año 2100, por ejemplo. Y sólo este año, un estudio internacional publicado en PNAS proyectó que casi el 85% de reducción de emisiones para el año 2050 podría provenir de captura y secuestro de carbono.

Estos informes y muchos otros parecidos no logran captar la imágen completa, advierten los científicos.

Las actuales proyecciones estiman los costes de combustible de una planta de carbón con tecnología CAC en $29 millones de dólares al año más de una planta convencional. Sin embargo, la nueva investigación de la U-M calcula el costo de combustible adicional en cerca de $126 millones, dijo Sarang Supekar, investigador postdoctoral en ingeniería mecánica y primer autor del nuevo estudio.

“Los estudios de política energética actual se basan en estimaciones de costos que subestiman enormemente toda la energía y los costos de la CAC para plantas de energía a carbón,  dijo Supekar. “Por lo tanto, sobreestiman el papel de la CAC en el futuro.”

¿Por qué la discrepancia?

Resulta que los estudios que recomiendan que la CAC sea una pieza clave de la cartera de energía en el futuro del mundo depende de los números de un estudio piloto 1991 que no tiene en cuenta completamente lo Supekar llama efectos de retroalimentación.

Para capturar el CO2, se necesita generar más energía, y para obtener esta energía, se quema más carbón, lo que crea más CO2 que debe ser capturado.

Lo importante, añade Supekar, es la “eficiencia térmica” general de una planta, la cantidad total de calor de la combustión de carbón que se convierte en energía eléctrica útil.

En el estudio del 91, un investigador en el Instituto de Investigación de Energía Eléctrica en Palo Alto, evaluó la ingeniería y la viabilidad económica de la utilización de la CAC para reducir las emisiones de carbono.

Llegó a la conclusión de que el proceso era caro. También dejó claro que la implementación de CAC requeriría una elección entre aceptar potencia inferior útil y, como dice Skerlos “confrontar el círculo de la energía”.

El primer estudio optó por la potencia de salida inferior. Sin embargo, estudios posteriores no incluyeron esta disminución, ni tampoco mencionan el efecto de retroalimentación.

Para tener una idea del impacto de esta omisión, la eficiencia térmica típica de una nueva planta de carbón es de aproximadamente 38 por ciento. La literatura actual estima la eficiencia en un 26 por ciento. Pero los investigadores de la U-M dicen que en realidad es cercana a un 16 por ciento, si se consideran los efectos del círculo de energía y el aumento de los costos.

“La conclusión es que el carbón debe permanecer en el terreno”, dijo Supekar. “No es eficaz sacarlo, quemarlo y ponerlo de regreso. Las energías renovables, y las plantas de energía, posiblemente de gas natural con tecnología CAC, serán mucho más baratas y eficientes.”

El documento sobre las conclusiones, titulado “Reassessing the Efficiency Penalty from Carbon Capture in Coal-Fired Power Plants” fue publicado en Environmental Science and Technology. El trabajo es financiado por la Fundación Nacional de Ciencia.

Estudio

Steve Skerlos

Sarang Supekar