Una nueva técnica permite almacenar CO2 en las rocas

El CO2, principal gas responsable del efecto invernadero, puede ser capturado bajo tierra en forma de carbonato, confirma un estudio dirigido por Peter McGrail del Pacific Northwest National Laboratory del Departamento de Energía de Estados Unidos.

El artículo se publicó este mes en la revista Environmental Science and Technology Letters y es el resultado de más de cinco años de trabajo en una zona basáltica del este de Washington, donde se inyectaron casi 1000 toneladas de dióxido de carbono. En tan solo dos años, los investigadores detectaron nódulos de ankerita, un mineral de carbonato que tiene elementos como calcio, manganeso, hierro y magnesio.

La captura de carbono debajo de la tierra es una estrategia que podría ayudar a reducir las altas concentraciones de CO2 en la atmósfera, junto con el uso de energías renovables y el desarrollo de tecnologías más eficientes.

Una prisión de máxima seguridad
“El almacenamiento o secuestro del CO2 se puede hacer en diferentes tipos de configuraciones geológicas”, dice Peter McGrail. “El caso más común y que se aplica comercialmente es en rocas sedimentarias o carbonatos, donde existe petróleo y el CO2 se puede inyectar para extraer significativamente más petróleo”.

Para que la captura del gas sea efectiva, es importante que no se escape del subsuelo. En muchos tipos de rocas el CO2 solo queda atrapado de manera física, como el agua en una esponja. Una forma de evitar que el gas se libere es que sufra un cambio químico.

“El basalto es único en cuanto a su habilidad de reaccionar con el CO2 y convertirlo en un mineral sólido”, dice Peter. “La mineralización es especial porque es ‘a prueba de fugas’ una vez que ha ocurrido”.

El basalto es una roca de origen volcánico y es la más abundante en la corteza terrestre. El trabajo de Peter está enmarcado en el “Wallula Basalt Pilot Project“, que tiene como objetivo realizar las pruebas de campo para determinar la viabilidad de capturar dióxido de carbono. El sitio de pruebas es parte de la formación de basalto ‘Grande Ronde‘ y está compuesto de capas de roca endurecida y capas porosas. En estas últimas es ideal la captura de CO2, mientras que las capas duras funcionan como un sello para evitar fugas.

Manos a la obra
En el proyecto se cavó un pozo de 1253 m de profundidad. Conforme se realizaba la perforación, se tomaron muestras de la roca y se sometieron a diferentes análisis para determinar su densidad. Esta propiedad se calcula mediante técnicas como la tomografía y la resonancia magnética, que mide la respuesta de ciertos tipos de núcleos de los átomos que componen la roca.

Así, detectaron una zona entre los 828 y 887 m de profundidad que tenía material poroso. A una tasa de 40 toneladas de gas por día, inyectaron las 1000 toneladas de CO2 en estado supercrítico, que es una condición de temperatura y presión en la cual la sustancia tiene propiedades tanto de gas como de líquido.

“El CO2 se puede inyectar también en disolución”, dice la doctora Ana Paulina Gómora Figueroa, investigadora de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de México, quien no estuvo involucrada en el trabajo. “El CO2 en agua se convierte en ácido carbónico, el cual reacciona químicamente con los basaltos y produce otro tipo de rocas, las calizas. El CO2 en disolución tiene una mejor difusión y mayor contacto con la roca a través de las fisuras”.

Después de dos años, los análisis de isótopos de carbono y oxígeno confirmaron que los nódulos de ankerita que encontraron son consecuencia de la inyección del CO2 y no de otros procesos naturales, como el metabolismo de algunos microorganismos.

¿Económicamente viable?
Para aplicar la captura de dióxido de carbono a gran escala, es necesario conocer a detalle qué tan eficiente es el proceso. Por el momento, el equipo de Peter no pudo determinar cuánto del gas que inyectaron se incorporó en la roca. Están trabajando con unos datos que obtuvieron justo antes de cerrar el pozo y esperan obtener información cuantitativa sobre el CO2 que quedó en forma libre. “Es algo difícil de determinar”, coincide la doctora Gómora.

¿Es posible capturar grandes cantidades de CO2 con esta tecnología? “En teoría, absolutamente”, dice el doctor McGrail. “Los basaltos de interés son formaciones geológicas continentales. Son muy gruesas y se extienden a escalas regionales y están localizadas tanto cerca como lejos de la costa”.
Sin embargo, puede haber una limitación. “Los basaltos rara vez contienen hidrocarburos que se puedan recuperar y que puedan compensar los costos de la captura y almacenamiento de CO2, así que se necesita un empuje político y de negocios antes de que se intente algo comercial”, precisa McGrail.

Primeros pasos en México
La doctora Gómora pertenece al Seminario Universitario de Investigación en Hidrocarburos, en el que están más de 30 investigadores de diferentes institutos y facultades de la UNAM. En México existe el potencial de aplicar la tecnología de captura de dióxido de carbono bajo tierra, ya que hay muchos basaltos.

“Es un nicho de oportunidad, pues solo se ha caracterizado superficialmente este tipo de rocas”, dice la doctora Gómora. “Podemos caracterizar el subsuelo y determinar la factibilidad de inyectar CO2“.
El problema puede ser más complejo de lo que parece. ¿De dónde viene todo el dióxido de carbono que se inyecta? En México no tenemos una fuente geológica de este gas como en Estados Unidos, señala la doctora. Es necesario capturarlo de las emisiones antropogénicas y transportarlo a los sitios de prueba, por lo que deben ser lugares cercanos. Además, hay que hacer un monitoreo constante para asegurarse que la inyección no afecte a los humanos, flora y fauna.

“Hay mucho trabajo por hacer en el subsuelo”, concluye la doctora.

Núcleo de la zona basáltica 2 años después de la inyección de CO2. Mediante dispersión de rayos X de los nódulos deteriminaron que se trataba del mineral ankerita, una forma de carbonato. Imagen: American Chemical Society

Fuente: Punto Isoeléctrico