Tres tecnologías electroquímicas para CCUS
Aunque el papel de la electroquímica es evidente para construir la economía del hidrógeno mediante electrolizadores de agua, el informe de IDTechEx ‘Carbon Capture, Utilization, and Storage (CCUS) Markets 2026-2036: Technologies, Market Forecasts, and Players’ explora las aplicaciones emergentes de la electroquímica en la captura y utilización de carbono.
Captura de carbono con pilas de combustible
Una pila de combustible convierte directamente la energía química de un combustible en electricidad. Para la captura de carbono, las pilas de combustible de carbonato fundido son de especial interés. Estas pilas funcionan con gas natural, agua, CO₂ y O₂, pero son más eficientes que la generación eléctrica convencional con gas, ya que no requieren combustión para producir electricidad. Lo más relevante es que el CO₂ puede ser un subproducto reciclado de la propia pila o suministrarse desde los gases de combustión de un proceso industrial, generando electricidad adicional a partir de la captura de carbono.
En el complejo de fabricación de ExxonMobil en Róterdam avanza un proyecto piloto con pilas de carbonato fundido de FuelCell Energy. También existe interés en aplicar esta tecnología a la captura de carbono a bordo en el sector marítimo. El proveedor de tecnología naval Ecospray trabaja en la comercialización de pilas de carbonato fundido para la propulsión de buques, utilizando bio-GNL como combustible y capturando el CO₂ resultante.
Electrólisis de CO₂ para e-combustibles y productos químicos
Una vez capturado el dióxido de carbono, puede valorizarse para crear productos que lo contengan. Las rutas de síntesis más maduras para combustibles y productos químicos son las termo-catalíticas. Sin embargo, las start-ups están explorando vías alternativas basadas en conversión biológica, tecnologías de plasma, procesos fotocatalíticos y dispositivos electroquímicos.
La co-electrólisis de CO₂ y H₂O puede producir gas de síntesis. Posteriormente, se pueden generar hidrocarburos más largos como gasolina y queroseno mediante la madura síntesis termoquímica Fischer-Tropsch. Los enfoques de electrólisis analizados en el informe de IDTechEx ‘Carbon Dioxide Utilization 2025-2045: Technologies, Market Forecasts, and Players’ incluyen electrolizadores de óxido sólido y ensamblajes de membrana-electrodo de baja temperatura.
Eliminación electroquímica de dióxido de carbono
La eliminación de dióxido de carbono consiste en extraer emisiones históricas de CO₂ de la atmósfera. Se estima que será necesario eliminar a escala de gigatoneladas más allá de los sumideros naturales de la Tierra para alcanzar los objetivos de neutralidad climática en 2050. Los enfoques duraderos incluyen la captura directa del aire (DAC) y la captura directa del océano (DOC).
La captura directa del aire lleva más de una década en camino hacia la comercialización a gran escala, con la mayoría de start-ups centradas en enfoques basados en temperatura y presión. Sin embargo, un diseño electroquímico mediante electrólisis, electrodíalisis o especies redox activas podría mejorar la eficiencia energética. Además, la DAC electroquímica se adapta bien a la naturaleza intermitente de las fuentes renovables de bajo coste como la eólica y la solar. Los sistemas pueden aumentar rápidamente su actividad cuando hay abundancia de electricidad y producir en exceso ácidos y bases para almacenamiento químico inherente. Esto abre aplicaciones secundarias como herramienta para evitar la limitación de renovables.
Lo mismo ocurre con la captura directa del océano. Aunque se encuentra en una fase más temprana que la DAC, los niveles de CO₂ en el mar son superiores a los de la atmósfera, lo que hace que la captura de carbono desde el océano sea teóricamente más sencilla. Empresas líderes en este ámbito, como Captura y Equatic, ya tienen capacidad para eliminar miles de toneladas de CO₂ al año.
Conclusión
Desde la generación de energía durante la captura de carbono mediante pilas de carbonato fundido hasta la evitación de la limitación de energía renovable intermitente con DAC, el desarrollo de tecnologías electroquímicas podría redefinir la captura de carbono como un activo energético. No obstante, el progreso de los electrolizadores de hidrógeno verde demuestra que escalar dispositivos electroquímicos presenta desafíos. Aún no se ha demostrado un despliegue generalizado de tecnologías electroquímicas de CCUS a gran escala.
