Por qué capturar metano es tan difícil
Evitar los peores impactos del cambio climático puede requerir eliminar el metano de las corrientes de emisiones industriales y de la atmósfera, pero los investigadores hasta ahora no saben cómo capturar el potente gas que calienta el planeta.
El metano dura en la atmósfera solo una década o dos, en comparación con los siglos del dióxido de carbono. Pero atrapa 80 veces más calor, lo que ayuda a impulsar el calentamiento a corto plazo y, potencialmente, a iniciar un circuito de retroalimentación que liberaría aún más gas de fuentes naturales.
Una tecnología que eliminó el metano del aire podría cambiar significativamente la tasa de calentamiento global en un futuro relativamente cercano, dijo Desirée Plata, profesora de ingeniería civil y ambiental en el Instituto Tecnológico de Massachusetts.
“La mayoría de la gente piensa que va a desaparecer por sí solo, pero el problema con ese pensamiento es que el metano causará la misma cantidad de daño que el CO2 durante la próxima década, aunque es menos abundante en la atmósfera”, dijo Plata en una entrevista.
Los legisladores federales se han centrado en gran medida en la necesidad de capturar carbono para limitar el calentamiento global a menos de 2 grados centígrados, además de reducir las emisiones de combustibles fósiles. Los incentivos en la Ley de Reducción de la Inflación han fomentado aún más un auge en los proyectos planificados para eliminar el dióxido de carbono tanto del aire como de las emisiones industriales.
El campo de la eliminación de metano está muy rezagado. Las empresas pueden evitar que se produzcan emisiones de metano o usar "digestores" anaeróbicos para reducir el gas en los desechos orgánicos, pero los investigadores todavía están lidiando con la forma de eliminar el metano una vez emitido.
Mientras tanto, los proyectos globales de petróleo y gas continúan filtrando alrededor de 70 megatones de metano cada año, o el equivalente a quemar casi 2 millones de libras de carbón.
Pronto, las instalaciones estadounidenses pagarán por cada tonelada métrica de metano que liberen, luego de que la Ley de Reducción de la Inflación pusiera un precio a las emisiones de metano por primera vez.
El problema con el metano
El metano es emitido por proyectos de petróleo y gas, ganado e incluso vertederos a medida que se descomponen los desechos.
Pero a medida que el planeta se calienta, el metano también puede escapar de fuentes naturales. Un estudio de 2021 de investigadores de la Universidad de Stanford descubrió que las emisiones históricas de gases de efecto invernadero ya han puesto en marcha ciclos de retroalimentación naturales que podrían causar liberaciones masivas de metano del permafrost y otras fuentes.
La eliminación de metano, concluyeron los investigadores, "puede ser necesaria para compensar la liberación continua de metano y limitar la contribución al calentamiento global de este potente gas de efecto invernadero".
Pero el metano es 200 veces menos abundante en la atmósfera que el CO2 — una escasez que hace que eliminarlo sea un desafío técnico.
Capturar metano requeriría procesar una gran cantidad de aire, lo que podría requerir una cantidad de energía inviablemente grande. También es más resistente que el CO2 a la conversión en una forma sólida o líquida, dijo Jack Lewnard, director del programa de Reducción de Emisiones de Metano Todos los Días del Año en la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada del Departamento de Energía-Energía.
"CO2 puede capturar del aire o puede capturar del gas de combustión porque tiene una estructura química que le permite ponerle un "gancho", pero la molécula de metano no lo hace, por lo que capturar metano es muy, muy difícil. ”, dijo Lewnard en una entrevista.
Por lo tanto, la mayoría de las tecnologías de eliminación de metano se enfocan en oxidar el gas de efecto invernadero en lugar de "engancharlo" del aire, dijo Lewnard.
Los minerales porosos llamados zeolitas, por ejemplo, atrapan metano en sus poros microscópicos, oxidan el gas y lo liberan como CO2.
El potencial de las zeolitas se pasó por alto durante décadas porque no convierten de manera eficiente el metano en productos químicos que tienen aplicaciones comerciales obvias, como el metanol, dijo Plata, profesor del MIT.
Pero los minerales son eficientes para convertir metano en CO2, que rebaja el impacto del calentamiento global del gas, dijo Plata. que CO2 también podría convertirse en etanol, dijo, que tiene un mercado establecido.
Plata lidera un equipo que está trabajando en la incorporación de pequeños gránulos de minerales de zeolita en una cámara de reacción que podría ser utilizada por los sectores de combustibles fósiles y agricultura. El dispositivo podría funcionar particularmente bien en las minas de carbón, donde las concentraciones de metano son relativamente altas, dijo Plata.
Otros investigadores están desarrollando tecnologías de captura de metano que aprovechan el metabolismo de los organismos vivos.
Algunas bacterias producen enzimas que oxidan el metano, atrapando el gas de efecto invernadero y provocando una reacción química. Los investigadores esperan construir biorreactores que puedan albergar esas bacterias, oxidando el metano cerca de las fuentes de emisión.
Thomas Wood, profesor de ingeniería química en la Facultad de Ingeniería de la Universidad Estatal de Pensilvania, dijo en una entrevista que un biorreactor de este tipo podría capturar metano en los puntos de producción de energía, incluidos los sitios de fracturación hidráulica.
Algunos sitios de fracking actualmente atrapan el metano antes de que ingrese a la atmósfera y lo transportan a las refinerías, donde se convierte en metanol, un alcohol líquido que se puede usar para fabricar una variedad de productos químicos industriales. Pero esa solución ha generado críticas de grupos ambientalistas, ya que se pueden liberar grandes volúmenes de metano durante el transporte.
Un biorreactor bacteriano eliminaría el riesgo y el gasto de transportar el metano capturado del fracking u otros sitios de emisión, porque convertiría el gas de efecto invernadero en químicos útiles en el acto, dijo Wood.
El equipo de investigación de Wood demostró previamente que sus bacterias modificadas pueden convertir el metano en acetato, un químico industrial, y polilactato, que puede usarse para fabricar polímeros biodegradables.
Las perspectivas para el petróleo y el gas
La industria del petróleo y el gas es una de las mayores fuentes de emisiones de metano, lo que la convierte en un cliente potencial para la captura exitosa de metano.
Pero las tecnologías de oxidación de metano deberán alcanzar una escala industrial antes de que puedan implementarse de manera efectiva, dijo Samantha Ruelas, científica de materiales en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore. Ruelas trabaja en un equipo de investigación que está construyendo biorreactores bacterianos para la oxidación del metano.
“Tendríamos que estar realmente seguros de que nuestra tecnología puede satisfacer sus necesidades de producción”, dijo Ruelas en una entrevista, refiriéndose a las empresas de petróleo y gas. “Entonces, si están produciendo demasiado metano y nuestras células no pueden seguirles el ritmo, eso podría ser un problema potencial”.
Mejores tecnologías de detección de metano también ayudarían a que los biorreactores que destruyen metano sean soluciones efectivas para las compañías de petróleo y gas, dijo Ruelas.
La tecnología funciona mejor cuando se alimenta con una corriente de gas con una concentración de metano relativamente alta. Idealmente, las instalaciones podrían identificar una fuente de emisiones específica, como una fuga en una tubería, y "conectar" un reactor en ese sitio, dijo.
Ese método de implementación también tendría sentido económicamente, dijo Sam Abernethy, autor del estudio de Stanford, candidato a doctorado en física aplicada en la universidad y asistente de investigación en su Escuela de Sostenibilidad Doerr.
El costo de oxidar el metano se debe en gran parte a la concentración de metano en el aire, dijo. Los sitios de producción de petróleo y gas tienen concentraciones más altas de metano que pueden ser especialmente adecuadas para las tecnologías de oxidación.
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