Articulo de referencia

Carbfix

Carbfix es una empresa islandesa fundada en 2007. Ha desarrollado un método para almacenar permanentemente CO₂ disolviéndolo en agua e inyectándolo en rocas basálticas . Una vez...

Carbfix es una empresa islandesa fundada en 2007. Ha desarrollado un método para almacenar permanentemente CO₂ disolviéndolo en agua e inyectándolo en rocas basálticas . Una vez en el subsuelo, el CO₂ inyectado reacciona con la roca huésped formando minerales carbonatados estables, lo que permite el almacenamiento permanente del CO₂ inyectado [ 1 ] .

Aproximadamente 200 toneladas de CO₂ se inyectaron en basaltos subterráneos en una inyección piloto pionera en el suroeste de Islandia en 2012. Los resultados de la investigación publicados en 2016 mostraron que el 95 % del CO₂ inyectado se solidificó en calcita en 2 años, utilizando 25 toneladas de agua por tonelada de CO₂ . [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] Desde 2014, esta tecnología se ha aplicado a las emisiones de la central geotérmica Hellisheiði. El H₂S y el CO₂ se capturan conjuntamente del flujo de emisiones de la central eléctrica y se almacenan de forma permanente y segura mediante mineralización de carbono in situ en el sitio de reinyección de Húsmúli. [ 5 ] El proceso captura aproximadamente un tercio de las emisiones de CO₂ (12 000 tCO₂ / año ) y el 60 % de las emisiones de H₂S (6 000 tH₂S / año ) de la central eléctrica. El proyecto Silverstone tiene como objetivo implementar la captura, inyección y almacenamiento mineral de CO₂ a gran escala en la central geotérmica Hellisheiði a partir de 2025. [ 6 ]

Actualmente, Carbfix opera cuatro puntos de inyección en Islandia relacionados con la central geotérmica de Hellisheiði: la central geotérmica de Nesjavellir, la planta de captura directa de aire Orca cerca de Hellisheiði y dentro del proyecto CO 2 Seastone en Helguvík (véase el capítulo "Estado actual").

Fondo

Carbfix fue fundada por el entonces presidente de Islandia, el Dr. Ólafur Ragnar Grímsson , Einar Gunnlaugsson de Reykjavík Energy, Wallace S. Broecker de la Universidad de Columbia, Eric H. Oelkers del CNRS de Toulouse (Francia) y Sigurður Reynir Gíslason de la Universidad de Islandia para limitar las emisiones de gases de efecto invernadero en Islandia. [ 7 ] Reykjavík Energy proporcionó la financiación inicial para Carbfix. La Comisión Europea y el Departamento de Energía de los Estados Unidos han aportado financiación adicional. Además de encontrar un nuevo método para el almacenamiento permanente de dióxido de carbono , otro objetivo del proyecto era capacitar a científicos. [ 8 ]

Método

Imagen de calcita formada en basalto debido a la interacción agua-roca cargada con CO₂ en el sitio Carbfix .

El CO₂ capturado se disuelve en agua, ya sea antes o durante la inyección en formaciones máficas o ultramáficas , como los basaltos. La disolución de CO₂ en agua se puede expresar como:

CO 2 (g) + H 2 O (l) ⇌ H 2 CO 3 (ac)

↔ H 3 O + (aq) + HCO 3 - (aq)

↔ 2H 3 O + (acuoso) + CO 3 2- (acuoso)

Al disolver el CO₂ en agua se logra una captura de solubilidad instantánea, que es el segundo mecanismo de captura más seguro para el almacenamiento de CO₂ : [ 9 ] No hay burbujas de CO₂ presentes en el agua cargada con CO₂ , que además es más densa que el agua presente en la formación, por lo que el agua cargada con CO₂ tiene más tendencia a hundirse que a migrar hacia la superficie. [ 10 ]

El agua saturada con CO₂ es ácida, con un pH típico de 3 a 5, dependiendo de la presión parcial de CO₂ , la composición del agua y la temperatura del sistema. El agua saturada con CO₂ reacciona con las rocas del subsuelo y disuelve cationes como calcio, magnesio y hierro. [ 11 ] La disolución de minerales de silicato que contienen cationes; por ejemplo, la disolución del piroxeno , un mineral común en el basalto y la peridotita , puede expresarse como:

2H₃O⁺ + ( Ca ,Mg , Fe ) SiO₃ = Ca²⁺ , Mg²⁺ , Fe²⁺ + H₄SiO₄ + H₂O

Los cationes pueden reaccionar con el CO₂ disuelto para formar minerales carbonatados estables, como la calcita (CaCO₃ ) , la magnesita (MgCO₃ ) y la siderita (FeCO₃ ) , una reacción que se puede expresar como:  

Ca 2+ ,Mg 2+ ,Fe 2+ (aq) + CO 3 2- (aq) → CaCO 3 (s), MgCO 3 (s), FeCO 3 (s)

Las formaciones rocosas ultramáficas y máficas son las más eficientes debido a su alta reactividad y su abundancia en cationes metálicos divalentes. El grado en que los cationes liberados forman minerales depende del elemento, el pH y la temperatura. [ 1 ]

Aspectos prácticos

Se ha estimado que perforar e inyectar agua carbonatada a alta presión en rocas basálticas en Hellisheiði costará menos de 25 dólares por tonelada de dióxido de carbono secuestrado. [ 12 ]

Este proyecto comenzó la inyección de carbono en 2012. [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] La financiación fue proporcionada por la Universidad de Islandia , la Universidad de Columbia , el Centro Nacional de Investigación Científica de Francia , el Departamento de Energía de los Estados Unidos , la UE , fondos nórdicos y Reykjavik Energy . [ 14 ]

Estas fuentes de financiación incluyen el programa de investigación e innovación Horizonte 2020 de la Unión Europea en virtud de los acuerdos de subvención n.º 764760 y 764810. La Comisión Europea a través de los proyectos CarbFix (acción coordinada CE 283148), Min-GRO (MC-RTN-35488), Delta-Min (PITN-GA-2008-215360) y CO 2 -REACT (proyecto CE 317235). El fondo nórdico 11029-NORDICCS; el fondo islandés de investigación geotérmica GEORG (09-02-001) para SRG y Reykjavik Energy; y el Departamento de Energía de los Estados Unidos en virtud del premio n.º DE-FE0004847.

El costo es de alrededor de US$25 por tonelada de CO2 . [ 17 ]

Desafíos

La reinyección de fluido geotérmico de la central geotérmica Hellisheiði comenzó en el campo de reinyección de Húsmúli en septiembre de 2011. La puesta en marcha del sitio de reinyección provocó una sismicidad inducida significativa que se sintió en las comunidades cercanas. [ 18 ] [ 19 ] Este problema se abordó introduciendo un nuevo flujo de trabajo donde se toman medidas preventivas para minimizar este riesgo, incluido el ajuste de las tasas de inyección. [ 20 ] La implementación del flujo de trabajo resultó en la disminución del número anual de eventos sísmicos mayores de magnitud 2 en el área de 96 en 2011 a uno en 2018, [ 21 ] lo cual se considera satisfactorio y demuestra que las operaciones actuales están dentro de los límites regulatorios.

Carbfix comenzó a inyectar CO₂ capturado de la central geotérmica Hellisheiði y disuelto en el condensado de las turbinas de la central en uno de los pozos de reinyección existentes en el campo de reinyección de Húsmúli en abril de 2014. [ 22 ] No se observó un aumento de la sismicidad después de que comenzó la inyección de CO₂, lo que implica que la sismicidad no es inducida por la inyección de CO₂ disuelto en el condensado . [ 23 ]

Estado actual

La central geotérmica de Hellisheiði es el emplazamiento del proyecto original Carbfix, que inyectó aproximadamente 200 toneladas de CO2 en el subsuelo y lo fijó en forma de minerales carbonatados estables.

Actualmente, Carbfix opera cuatro sitios de inyección en Islandia, con énfasis en la inyección de CO₂ capturado de fuentes puntuales de CO₂ , CO₂ que se captura y transporta a un sitio de inyección, y CO₂ que se captura directamente de la atmósfera utilizando la tecnología de captura directa de aire (DAC). [ 24 ]

Captura de CO₂ en fuente puntual y almacenamiento mineral de CO₂

Desde junio de 2014, Carbfix ha capturado e inyectado CO₂ y sulfuro de hidrógeno (H₂S ) de la central geotérmica Hellisheiði. Los gases geotérmicos se disuelven en el condensado de las turbinas de la central en una torre de depuración especialmente diseñada y se inyectan a una profundidad de 750 m bajo tierra en rocas basálticas. [ 5 ] [ 25 ] Actualmente, se captura e inyecta aproximadamente el 68 % del H₂S y el 34 % del CO₂ de las emisiones de la central, lo que equivale a unas 12 000 toneladas de CO₂ al año y unas 5000 toneladas de H₂S al año. [ 5 ] Los resultados muestran que más del 60 % del CO₂ inyectado se mineralizó en los 4 meses posteriores a la inyección, y más del 85 % del H₂S inyectado en el mismo plazo. [ 26 ]

Actualmente, Carbfix trabaja en la ampliación de las operaciones de la central geotérmica Hellisheiði a través del proyecto Silverstone del Fondo de Innovación de la UE, con el objetivo de lograr una producción de energía geotérmica prácticamente nula a partir de 2025 mediante la captura de más del 95 % del CO₂ y el 99 % del H₂S procedente de las emisiones de la central. Esto supone hasta 40 000 toneladas de CO₂ y hasta 12 000 toneladas de H₂S al año. [ 27 ]

Desde principios de 2023, Carbfix ha comenzado la captura e inyección de CO₂ y H₂S de la central geotérmica de Nesjavellir en el suroeste de Islandia como parte del proyecto GECO, financiado por el programa Horizonte 2020 de Europa. [ 28 ] Se utiliza el mismo método que en la central geotérmica de Hellisheiði, pero con una eficiencia de captura optimizada de la torre de depuración. Los gases se disuelven en el condensado de las turbinas de la central y se inyectan en el subsuelo basáltico a más de 900 m de profundidad. [ 29 ]

Inyección y almacenamiento mineral de CO₂ capturado de la atmósfera mediante tecnologías de captura directa de aire.

La primera inyección mundial de CO₂ capturado de la atmósfera se llevó a cabo en Hellisheiði, en el suroeste de Islandia, en 2017, como parte del proyecto CarbFix2, financiado por el programa Horizonte 2020 de Europa. El CO₂ se capturó mediante una unidad de captura directa de aire (DAC) desarrollada por la empresa suiza de tecnología verde Climeworks . Posteriormente, el CO₂ se disolvió en agua y se inyectó en el subsuelo basáltico. [ 30 ] [ 31 ]

En 2021, se puso en marcha en Hellisheiði la primera planta comercial de captura directa de aire (DAC) combinada con almacenamiento, Orca , en colaboración entre Climeworks y Carbfix. La planta tiene capacidad para capturar hasta 3600 toneladas de CO₂ directamente de la atmósfera, que se inyectan en basaltos para el almacenamiento permanente de minerales. [ 32 ]

En 2024, Climeworks y Carbfix pondrán en marcha la planta DAC Mammoth, con capacidad para capturar hasta 36.000 toneladas al año que se inyectarán en el basalto para el almacenamiento permanente de minerales en el Parque Geotérmico de Hellisheiði. [ 33 ] [ 34 ]

Captura, transporte y almacenamiento de CO₂

El transporte transfronterizo de CO₂ se demostró por primera vez como parte del proyecto DemoUpCarma en agosto de 2022. [ 35 ] El proyecto fue financiado por las Oficinas Federales Suizas y liderado por la ETH. [ 36 ] [ 37 ] El CO₂ se capturó de una planta de mejora de biogás en Berna, Suiza, y se transportó a Islandia, donde se inyectó por primera vez en el sitio de Hellisheiði. El sitio de inyección actual del proyecto DemoUpCarma está en Helguvík, Islandia, donde el CO₂ se coinyecta con agua de mar como parte del proyecto de I+D CO₂ Seastone . [ 38 ]

En julio de 2021, Carbfix recibió la mayor subvención de investigación jamás otorgada a una empresa islandesa, al ser nominada para la subvención del Fondo de Innovación de la UE de 15 millones de euros para el proyecto Coda Terminal. [ 39 ] [ 40 ]

La terminal Coda se construirá en Straumsvík, al suroeste de Islandia, y será el primer centro transfronterizo de transporte y almacenamiento de carbono del país. El CO₂ se capturará en instalaciones industriales del norte de Europa, centrándose en el sector de difícil mitigación, y se transportará a la terminal, donde se descargará en tanques terrestres para su almacenamiento temporal. Posteriormente, el CO₂ se bombeará a una red de pozos de inyección cercanos, donde se disolverá en agua durante su inyección en el lecho rocoso basáltico. Las operaciones se ampliarán gradualmente hasta alcanzar hasta 3 millones de toneladas de CO₂ por año a partir de 2031. [ 41 ] A modo de comparación, las emisiones de CO₂ de Islandia, un país de aproximadamente 400 000 personas , variaron entre 3 340 000 toneladas (3 290 000 toneladas largas; 3 680 000 toneladas cortas) (2020) y 3 810 000 toneladas (3 750 000 toneladas largas; 4 200 000 toneladas cortas) (2008) en el período 2007-2023. [ 42 ] El sector energético de Islandia se encuentra entre los que emiten menos carbono por unidad de electricidad producida debido a la alta penetración de energía hidroeléctrica y geotérmica. Sin embargo, el consumo de electricidad per cápita es inusualmente alto debido a la gran demanda de energía de las fundiciones de aluminio de Islandia.

Premios

En julio de 2025, la empresa fue una de las ganadoras de los Premios Mundiales de la OMPI en la categoría de medio ambiente para pequeñas y medianas empresas (PYME) . [ 43 ] [ 44 ]

Referencias

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  • Carbfix.com – Sitio web del proyecto
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