Análisis en profundidad

Descarbonización: Que es y cómo conseguirla

La descarbonización es un proceso en el cual un país, una empresa e incluso una persona, aunque a menor escala, reducen o llevan a cero sus emisiones de dióxido de carbono. Cómo se logra.

30 Sep 2022

Redacción InnovaciónDigital360

Descarbonización

La mayoría de los países están implementando o desarrollando métodos de descarbonización. Impulsados por las sociedades y organizaciones ambientalistas, pero también por una necesidad propia de cuidar los recursos naturales, las naciones ya no pueden darse el lujo de seguir contaminando sin pensar en el daño ocasionado a la Tierra. 

Esto se vuelve aún más relevante en los procesos para generar energía. Aunque también plantea varios desafíos. 

Aún hoy, gran parte de la matriz energética internacional se basa en combustibles fósiles como el carbón y el petróleo. Los científicos ya demostraron que la producción de estas sustancias dañan a los ecosistemas, incluido al ser humano. Por ese motivo, impulsan a los líderes globales a generar cambios profundos en poco tiempo. 

Sin embargo, realizar una transición de los combustibles fósiles a los renovables no es un camino sencillo. Este proceso requiere tiempo y recursos económicos, dos capitales que no todas las regiones del planeta tienen. Pero al ser una problemática que afecta a todos por igual, las naciones más ricas y las empresas con operaciones internacionales deben generar el contexto indicado para que la mayor parte de la población global se vuelque a la descarbonización

Qué es la descarbonización

La descarbonización es un proceso en el cual un país, una empresa e incluso una persona, aunque a menor escala, reducen o llevan a cero sus emisiones de dióxido de carbono (CO2). 

Por sus características, esta sustancia generada a partir de distintas actividades productivas del ser humano se concentra en la atmósfera y absorbe una buena parte de la radiación solar que llega a la Tierra. Esto provoca un aumento gradual de la temperatura en un proceso llamado “Efecto Invernadero” al que se atribuye el calentamiento global.  

Según un informe de la Organización de las Naciones Unidas (ONU), durante el 2021 las emisiones de este tipo relacionadas a la generación de energía fueron de 36.3 millones de toneladas, un 6% más en comparación al año anterior. Esta cifra representó un récord histórico y preocupó a los científicos que se dedican al estudio del medio ambiente. 

En 2020, debido a la pandemia y al cierre de gran parte de la actividad productiva global, la contaminación descendió. Pero con el final de la pandemia y de las restricciones, se recuperó e incluso se intensificó la emisión de carbono a la atmósfera. Cifras presentadas en el Consejo Mundial de Energía del 2021 revelan que el 30% de la generación de CO2 global ocurre en China, mientras que Estados Unidos el 13.8% y la Unión Europea el 7.9%.

Esto no solo ocurre por la generación de energía, sino también por otras actividades productivas humanas como la ganadería y la agricultura intensiva, que se practican en distintas regiones del planeta con el objetivo de generar alimentos para toda la humanidad. Al analizar este contexto, los expertos explican que es necesario reducir la tasa de emisión de carbono a cero en el futuro cercano. Y a este proceso se lo describe como descarbonización. 

«El cambio climático es generalizado, rápido y se está intensificando», afirma el último estudio llevado a cabo por el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático de la ONU. Mientras que Oliverio Álvarez, socio responsable del Área de Regulación en Energía de la consultora Deloitte, agrega que: “Para estabilizar el clima será necesario reducir de forma relevante, rápida y sostenida las emisiones de gases de efecto invernadero para, finalmente, lograr cero emisiones netas de dióxido de carbono (CO2), el principal causante del cambio climático». 

¿Cuál es el objetivo de la descarbonización?

El objetivo final es lograr la neutralidad de carbono, lo que significa volver a los niveles de CO2 presentes de forma natural en la atmósfera antes de la intervención humana.

Cómo se hace una descarbonización

En la actualidad, no existe un único proceso de descarbonización. En relación con la producción de energía, donde se concentra la mayor cantidad de emisiones de CO2, se pueden tomar acciones antes de extraer los recursos, una vez utilizada la energía pero antes de que los gases lleguen a la atmósfera y, por último, también existen procesos que retiran la contaminación ya acumulada. 

Acciones de prevención

Aquellas regiones con países catalogados como “Desarrollados” han firmado acuerdos internacionales en los cuales se comprometen a reducir sus emisiones de carbono. El más conocido es el Acuerdo de París. Este fue firmado por 196 países y entró en vigencia en 2016. Todas las naciones que participan acordaron “limitar el calentamiento mundial a muy por debajo de 2 Cº, preferiblemente a 1,5 grados centígrados, en comparación con los niveles preindustriales”.

Para lograr este objetivo, se entiende que la transformación global no solo debe ser social sino también económica. Es por esta razón que se toman medidas a largo plazo que incluyen financiamiento a países menos desarrollados, impulso a nuevas tecnologías que permitan un mayor grado de sustentabilidad en las actividades productivas y fomento de capacidades innovadoras. 

De todas formas, este acuerdo internacional no es el único porque también existen otros planes que implementan las regiones. El ejemplo más claro de esto es Europa, que se propuso ser el primer continente sin este tipo de contaminación por CO2 para el año 2050. Para conseguir esto elaboró una estrategia de acción con distintos hitos a cumplir. El primero de ellos es reducir las emisiones de carbono en un 55% en comparación a las cifras de 1990. 

A estas decisiones se las considera como “precombustión” porque tienen como objetivo atacar el problema de raíz. Es decir, evitar directamente la producción de combustibles fósiles. 

El mayor desafío de este tipo de políticas públicas es implementar un sistema energético sustentable al mismo tiempo que se descarta o minimiza el modelo anterior. En ese sentido, es prioritario entender que las poblaciones no pueden quedarse sin energía. Pero para adaptarse al nuevo paradigma deberán adquirir dispositivos que funcionen a partir de fuentes renovables. Esto puede ser caro y de difícil acceso, por lo que las naciones no solo deben imponer un modelo innovador sino también garantizar que los ciudadanos puedan acceder a él. 

Acciones post-combustión 

La principal fuente de contaminación que genera la producción de energía es la emisión de dióxido de carbono. El mismo se produce al realizar una combustión con compuestos de base fósil, como el petróleo o el carbón. Sin embargo, los expertos explican que capturar el CO2 antes de que llegue a la atmósfera es un accionar complicado de llevar a cabo porque, en general, se agrega nitrógeno a este proceso. 

“Separarlos resulta costosísimo», reconoce José Angel Peña, subdirector de infraestructuras, servicios, personal y relaciones institucionales del Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón, de la Universidad Zaragoza, en España.

Recientemente, varios grupos de científicos desarrollaron una nueva tecnología llamada “chemical looping combustion”, que podría resolver esta problemática. Básicamente, se utiliza inmediatamente después de la combustión y lo que se busca hacer es aislar el CO2 para evitar que se disperse. 

Algunos países y empresas ya la están utilizando, pero todavía no se masificó su uso. De todas formas, las pruebas realizadas hasta el momento han sido exitosas. Tanto, que algunos expertos tienen la esperanza de que esta tecnología capture el 100% del dióxido de carbono que se emite y queda almacenado en la atmósfera.  

Limpiar la atmósfera 

La consultora internacional de datos Statista indica que “desde la década de 1960, el nivel atmosférico de dióxido de carbono ha aumentado constantemente”. “En 2021, los niveles de dióxido de carbono superaron las 416 partes por millón, frente a las 317 partes por millón registradas en 1960”, destaca. 

Por lo tanto, otro desafío que se presenta es intentar “limpiar” la atmósfera del CO2 que ya se encuentra almacenado en ella. Esto implicaría el desarrollo de tecnología que permitan capturar el gas para luego pasarlo por un filtro que posibilite utilizarlo en otras actividades que lo requieran. 

Los científicos no quieren generar falsas expectativas al respecto, por lo que subrayan que la humanidad aún no tiene la capacidad de llevar a cabo esto de forma masiva. Por lo menos no a corto plazo. 

Es por ese motivo que proponen otras soluciones para el futuro cercano que implican, en su mayoría, aumentar de manera exponencial la masa vegetal del planeta. “Se conoce como sumidero de carbono a todo sistema o proceso por el que se extrae de la atmósfera un gas o gases y se almacena. Las formaciones vegetales actúan como sumideros porque absorben CO2”, destacan en el Ministerio para la Transformación Ecológica de España.

Así, grandes cantidades de dióxido de carbono quedarían fijados a la biomasa que luego podría usarse en otras actividades productivas. Por ejemplo, la fibra de plantas como el cáñamo, que puede absorber entre 8 y 15 toneladas de CO2 por hectárea de cultivo, puede servir como materia prima para la industria textil.  

¿Cómo funciona la descarbonización industrial? ¿Qué está haciendo el DOE para descarbonizar la economía estadounidense? La investigación, el desarrollo y la demostración (RD&D) de energía limpia se llevan a cabo en cuatro pilares clave:

Eficiencia energética y descarbonización

La eficiencia energética es una estrategia fundamental y transversal de descarbonización y es la opción más rentable para reducir las emisiones de GEI a corto plazo. Los esfuerzos de descarbonización incluyen:

  • Enfoques estratégicos de gestión energética para optimizar el rendimiento de los procesos industriales a nivel de sistema
  • Gestión de sistemas y optimización del calor térmico procedente de procesos de fabricación de calefacción, calderas y fuentes combinadas de calor y electricidad (CHP)
  • Fabricación inteligente y análisis de datos avanzados para aumentar la productividad energética en los procesos de fabricación

Electrificación Industrial 

Aprovechar los avances en electricidad con bajas emisiones de carbono tanto de la red como de fuentes de generación renovables in situ será fundamental para los esfuerzos de descarbonización. Los esfuerzos de descarbonización incluyen:

  • Electrificación del calor de proceso mediante inducción, calentamiento por radiación o bombas de calor avanzadas
  • Electrificación de procesos de rango de alta temperatura, como los que se encuentran en la fabricación de hierro, acero y cemento.
  • Sustitución de procesos impulsados ​​térmicamente por procesos electroquímicos

Combustibles y materias primas bajas en carbono

La sustitución de materias primas y combustibles bajos o sin carbono reduce las emisiones asociadas a la combustión para los procesos industriales. Los esfuerzos de descarbonización incluyen:

  • Desarrollo de procesos flexibles en combustible
  • Integración de combustibles y materias primas de hidrógeno en aplicaciones industriales
  • El uso de biocombustibles y biomateria prima

Captura, utilización y almacenamiento de carbono (CCUS)          

CCUS se refiere a la estrategia de múltiples componentes de capturar el dióxido de carbono (CO2) generado desde una fuente puntual y utilizar el CO2 capturado para fabricar productos de valor agregado o almacenarlo a largo plazo para evitar su liberación. Los esfuerzos de descarbonización incluyen:

  • Absorción química post-combustión de CO2
  • Desarrollo y optimización de la fabricación de materiales avanzados de captura de CO2 que mejoran la eficiencia y reducen el costo de captura
  • Desarrollo de procesos para utilizar el CO2 capturado en la fabricación de nuevos materiales

Qué es la descarbonización en las empresas

Más allá de los compromisos que tomen las regiones y los países con respecto a la descarbonización, todo esfuerzo resultaría ineficiente si las empresas no se suman a este proceso. Para alcanzar los objetivos establecidos hacia la mitad del Siglo XXI, las compañías de todos los sectores productivos deben realizar modificaciones en sus operaciones con el foco puesto en mitigar la generación de dióxido de carbono. 

Uno de los sectores donde se hace hincapié en esto con intensidad es el energético, sobre todo el área relacionada con la producción de combustibles fósiles. Las empresas dedicadas a producir petróleo y gas son, por un lado, las que más contaminación generan. Pero, por otro, las que afrontan más dificultades porque deben modificar la totalidad de sus procesos productivos. 

Si bien no se espera que logren esto en el corto plazo, sí se establecieron una serie de cambios que pueden llevar a cabo de forma paulatina. La electrificación de operaciones e incorporación de renovables para satisfacer las necesidades de energía, la adopción de combustibles de baja o nula emisión como el hidrógeno, efuels/combustibles sintéticos, biocombustibles y amoníaco y la mejora de la logística para reducir el consumo de combustible, son algunos de ellos. 

Una de las empresas que busca incorporar estos ítems a sus operaciones diarias es la multinacional energética y petroquímica española Repsol. “Hemos anunciado un incremento de nuestros objetivos, así como la disminución de la intensidad de carbono del 15% para 2025, del 28% para 2030 y del 55% para 2040, frente al 12%, 25% y 50%, respectivamente, fijados con anterioridad”, aseguran sus directivos. 

De todas formas, el resto de las industrias también deben acompañar este proceso. Por ejemplo, el sector bancario a nivel global también es un gran generador de CO2 y por ese motivo las instituciones que lo componen están tomando medidas para remediar su accionar. 

“Después de conseguir nuestro objetivo de ser 100% neutros en carbono en 2020, en Santander nos hemos fijado la ambición de lograr emisiones «netas cero» en todo el Grupo para 2050 con el fin de apoyar el Acuerdo de París sobre el cambio climático” destacan desde el Grupo Santander. “Para ello nos hemos marcado dejar de prestar servicios financieros a clientes de generación de energía eléctrica con más de un 10% de ingresos dependientes del carbón y eliminar la exposición a toda la producción minera de carbón en el mundo, un paso clave en nuestra lucha contra el cambio climático”, continúan. 

Desarrolladores de productos químicos, mineras y metalúrgicas son otras de las áreas productivas que deben embarcarse en este tipo de modificaciones. “Las organizaciones de estos sectores se están moviendo más rápido hacia la descarbonización y en gran medida es porque entienden que habrá oportunidades para crear nuevos modelos comerciales y flujos de ingresos”, subraya un informe hecho por la red de servicios profesionales internacional, Deloitte.

Cómo incentivar a las empresas a descarbonizar

A la par del compromiso internacional para reducir las emisiones de CO2 también se establecieron mecanismos de incentivos para conseguir este objetivo. En relación con las empresas internacionales, el más conocido se impuso en el Protocolo de Kioto firmado en 1997 y consiste en los “bonos de carbono”. 

En la base de este mecanismo se encuentra el ofrecimiento a las compañías privadas el derecho a emitir una tonelada de dióxido de carbono. A esto se lo denomina “bono” y el mismo no solo regula la emisión, sino que también es un bien canjeable al que los mercados financieros le otorgan un determinado valor.

A partir de estas normas, aquellas instituciones productivas que reducen o no emiten CO2 a la atmósfera se ven beneficiadas económicamente. Mientras que las que sí contaminan deben pagar más dinero por realizar este accionar que va en contra de todos los tratados internacionales para la protección del medio ambiente.   

En los últimos años, el concepto de “bono de carbono” también evolucionó. En la actualidad, se están pensando nuevas opciones que permitan aprovechar innovaciones como la tecnología blockchain. Un ejemplo de esto es la iniciativa llevada a cabo en la red Polygon donde los bonos de carbono son Tokens No Fungibles (NFT). 

Cada NFT de este tipo que se emite en la blockchain acumula información sobre las compensaciones en relación con el CO2 que llevó a cabo una empresa. Como esta tecnología permite la trazabilidad sin posibilidades de modificación, resulta ser beneficiosa para transparentar aún más el proceso. 

De esta manera, se puede conocer con exactitud cuántas toneladas de CO2 dejó de emitir una compañía, cómo es la comparación con años anteriores y hasta en qué meses fue más eficiente. Además, es una forma de evitar las estafas financieras que también suelen ocurrir con esta herramienta de incentivo ambiental. 

Según la consultora global MSCI, “el valor de mercado de los bonos de carbono de cumplimiento global negociados en 2021, fue de aproximadamente US$ 851 mil millones. “Esto representa un 164% más que en 2020 debido a los precios más altos del carbono y un aumento modesto en los volúmenes”, agregan. 

Esta cantidad de dinero genera que muchas personas y corporaciones internacionales simulen estar emitiendo menos CO2 para obtener parte de los beneficios económicos. Sin embargo, cuando se analizan sus operaciones con detenimiento se observa que en realidad continúan generando dióxido de carbono. Para quienes defienden la tecnología blockchain, esto dejaría de ocurrir con la implementación de NFTs o Tokens de carbono, ya que una vez que los datos se encuentran en la red, ya no pueden ser modificados, y rastrearlos resulta un proceso sencillo y veloz. 

Descarbonización a partir de hidrógeno

Una de las prioridades para implementar la descarbonización a nivel global es la implementación de nuevas fuentes de energía renovable. En ese sector entran las baterías de litio, la energía eólica y la solar. Aunque en los últimos años apareció un nuevo jugador que tiene consenso internacional y es descrito como uno de los mejores reemplazos para el petróleo y el gas: el hidrógeno. 

Cada vez es más común leer informes donde se explica que el hidrógeno puede ser la principal fuente de energía limpia en el futuro. Según DNV, una compañía que ofrece servicios de software y asesoramiento a empresas del sector energético,  “alrededor del 3% del consumo mundial de energía actual se utiliza para producir hidrógeno”. “Solo el 0.002% de este hidrógeno, aproximadamente 1,000 toneladas por año, se usa como portador de energía”, afirman los profesionales detrás de la investigación. 

Si se toman estas cifras, se observa que la implementación de hidrógeno aún es incipiente. Sin embargo, también hay grandes inversiones recientes que demuestran un avance en ese camino. A finales del 2021, la Argentina anunció inversiones por encima de los ocho mil millones de dólares para producir más de dos millones de toneladas de hidrógeno al año para 2030. 

Mientras tanto, en Chile ya se desarrolla un proyecto que tiene como objetivo final  generar exportaciones por US$ 25.000 millones en hidrógeno y amoniaco verdes para 2050. Y por su lado, la Unión Europea se comprometió a invertir US$ 430.000 millones en hidrógeno verde hasta 2030. Esto es parte de un plan que tiene la región y que lleva el nombre «Estrategia de hidrógeno para una Europa climáticamente neutra». 

Cómo funciona el hidrógeno

En todo el universo, el hidrógeno es el elemento químico más común. Además, como fuente de energía es poderosa y los expertos calculan que triplica la eficacia de la gasolina. Pero eso no es todo. Al utilizarlo para realizar una combustión, este gas emite agua y no dióxido de carbono, como lo hacen los combustibles de origen fósil. Por lo tanto, no contamina y genera que se instale como una sustancia crítica en el proceso de descarbonización.

“El hidrógeno puede ser un agente de descarbonización efectivo si su producción tiene una huella baja en carbono”, explican en DNV. Y suman: “Tal hidrógeno puede calentar edificios, transportar combustible, proporcionar calor a la industria y ser un medio para capturar el valor del excedente de las energías renovables”. 

Esto se vuelve especialmente atractivo para países como Canadá, Estados Unidos, Alemania, Inglaterra y Corea del Sur, donde la temperatura en invierno desciende considerablemente y la población requiere de una gran cantidad de energía para calefaccionarse. 

De todas formas, hay dos problemas que impiden actualmente que el hidrógeno se utiliza de forma masiva. El primero es que es altamente inflamable. Esto provoca que su transporte y almacenamiento sea dificultoso y costoso de realizar. Sin embargo, las empresas y países podrían encontrar formas de resolver esto y no centran sus preocupaciones allí. 

El desafío más relevante en relación con el hidrógeno es que en la Tierra no se lo encuentra en estado puro. Ya sea con el agua, en el oxígeno o con el carbono en los hidrocarburos, esta sustancia requiere de un sofisticado proceso para separarla y convertirla en hidrógeno verde, el combustible que podría solucionar el problema ambiental en el que está sumergido el ser humano. 

El gran desafío para la próxima década es desarrollar procesos que permitan producir hidrógeno sin el requerimiento de tanta energía. Porque esto lleva a que se usen combustibles fósiles para generar el hidrógeno, lo que a fin de cuentas establece un círculo vicioso que tampoco genera beneficios. 

Actualmente, existen procesos que demostraron alcanzar este objetivo con éxito. Sin embargo, son altamente costosos de realizar y, por lo tanto, de popularizar a escala global. De todas formas, los expertos del sector trabajan con nuevas herramientas tecnológicas para innovar en esta área y establecer una producción de hidrógeno limpia y a bajo costo

Trasnsición del carbón a las energías renovables

El carbón representa el 44%  de las emisiones de CO2 y el 40% de la capacidad de generación de energía instalada a nivel mundial. Para alcanzar los objetivos climáticos globales, todo el carbón sin disminuir tendría que eliminarse gradualmente para 2040.

Más del 75 % de la capacidad de carbón está instalada en mercados emergentes y en desarrollo, donde se planean 500 GW adicionales en los próximos 10 a 15 años.

Qué se puede hacer

La eliminación del carbón debe ir acompañada de un aumento de la energía limpia que pueda compensar la capacidad perdida. Para 2030, el 99 % de las nuevas energías renovables serán más baratas que el carbón existente y las condiciones son cada vez más favorables para una expansión de las energías renovables para reemplazar la capacidad del carbón.

La transición, sin embargo, debe hacerse de manera justa, que considere y mitigue las implicaciones para las comunidades afectadas por las transformaciones implícitas.

Reutilización de carbón

La reutilización del carbón se perfila cada vez más como una solución viable y beneficiosa para abordar el retiro del carbón de una manera que reemplaza parcialmente la capacidad, aprovecha las conexiones a la red y la tierra existentes, al tiempo que ofrece nuevas oportunidades para las comunidades afectadas. Nuestra iniciativa explora opciones viables para transformar plantas de carbón en infraestructura de energía renovable.

Qué es la economía baja en carbono

Una economía baja en carbono ( LCE ) o economía descarbonizada es una economía basada en fuentes de energía que producen niveles bajos de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) . Las emisiones de GEI debidas a la actividad humana son la causa principal del cambio climático observado desde mediados del siglo XX. La emisión continua de gases de efecto invernadero provocará cambios duraderos en todo el mundo, lo que aumentará la probabilidad de efectos graves, generalizados e irreversibles para las personas y los ecosistemas . Cambiar a una economía baja en carbono a escala global podría traer beneficios sustanciales tanto para países desarrollados como para países en desarrollo. Muchos países alrededor del mundo están diseñando e implementando estrategias de desarrollo bajas en emisiones (LEDS). Estas estrategias buscan lograr objetivos de desarrollo social, económico y ambiental al tiempo que reducen las emisiones de gases de efecto invernadero a largo plazo y aumentan la resiliencia a los efectos del cambio climático. 

Por lo tanto, se proponen economías bajas en carbono implementadas a nivel mundial como un precursor de la economía más avanzada, sin carbono. El índice GeGaLo de ganancias y pérdidas geopolíticas evalúa cómo la posición geopolítica de 156 países puede cambiar si el mundo hace una transición completa a los recursos de energía renovable. Se espera que los antiguos exportadores de combustibles fósiles pierdan poder, mientras que se espera que se fortalezcan las posiciones de los antiguos importadores de combustibles fósiles y los países ricos en recursos de energía renovable.

Por Agustín Jamele

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