Transformant el CO2 en un recurs

A Matgas, agrupació d'interès econòmic creat per l'empresa Carburos Metálicos, el grup Air Products, el CSIC i la UAB, s'investiga per convertir les emissions de CO2 en un recurs. Aquest gas, un dels principals causants de l'efecte hivernacle, té aplicacions en el tractament d'aigües, en l'alimentació, en l'obtenció de plàstics o de materials d'alt valor afegit.

TOT EL QUE NECESSITA SABER SOBRE LA CAPTURA DE CO2  'El CO2 com a recurs' és una llibre de divulgació escrit per Lourdes Vega, investigadora científica del CSIC i actualment directora de MATGAS i directora d' R+D de l'empresa Carburos Metálicos. En el llibre, editat per la Fundció Gas Natural, s'aborda de manera didàctica pràcticament tots els aspectes sobre la captura del CO2 i el seu ús industrial en noves aplicacions. Si alguna cosa sobrarà en el futur amb un escenari d’escalfament global és CO2. Una de les formes de lluitar contra el canvi climàtic és intentar reduir les emissions de d'aquest gas, un dels principals causants de l'efecte hivernacle. Es poden retenir les emissions procedents de la crema de combustibles fòssils, i emmagatzemar el CO2 per destinar-lo a altres usos, evitant així part d'aquestes emissions? La resposta és sí, tot i que implica no pocs reptes tecnològics.

Aquesta és una de les línies principals de treball de MATGAS, que s'ha convertit en referència internacional en aquesta àrea de recerca. Aquest Laboratori de recerca i desenvolupament en materials i gasos és una agrupació d'interès econòmic creat per l'empresa Carburos Metálicos, el grup Air Products, el CSIC i la UAB, que celebra aquests dies el seu 10 aniversari.

Per aconseguir retenir i reutilitzar el CO2 s'ha de capturar al punt d'origen, allà on es produeix l'emissió dels gasos, emmagatzemar, transportar i aplicar-ho als diferents usos o emmagatzemar permanentment. Donada la quantitat de CO2 que es produeix cada dia, no existeixen encara en el mercat aplicacions suficients per utilitzar-lo, per la qual cosa és un repte i una oportunitat treballar en aquest camp.

En els laboratoris de MATGAS s'investiguen nous processos i sistemes per aplicar aquest CO2. Alguns d'ells permeten retenir permanentment el gas, transformant-lo en un nou material. En altres casos, es tracta d'utilitzar el CO2 en aplicacions que ja existeixen però que utilitzen compostos nocius per als éssers humans i el medi ambient: en aquests casos, el CO2 no queda segrestat però el seu ús permet evitar altres compostos molt més perjudicials amb el medi ambient.

Algunes d'aquests processos i tecnologies s'investiguen en el marc d'aquests grans projectes: SOST-CENIT (Nous Usos industrials i sostenibles del CO2), que ha tingut un finançament de 26,4 milions d'euros i que finalitzarà aquest any, i el projecte CIUDEN, que suposa el desenvolupament d'una planta pilot per experimentar la captura i l'emmagatzematge de CO2 i amb el qual MATGAS col estudiant l'efecte del CO2 en les roques en què serà emmagatzemat.

Materials i plàstics fets amb CO2

A MATGAS es treballa per obtenir materials d'alt valor afegit a partir de CO2. Una aplicació interessant que permetria retenir permanentment el CO2 és el seu ús per a obtenir materials plàstics, concretament policarbonats. Hi ha diverses formes de sintetitzar policarbonats i dues molècules principals: el bisfenol A i el fosgeno.

Estudis recents han demostrat que és possible substituir el fosgen, un compost altament tòxic, per CO2. Un altre procés que s'està investigant en MATGAS és la reacció de CO2 per obtenir carbonat càlcic i el seu ús per al blanqueig del paper. Permet obtenir un paper amb propietats mecàniques millorades i és un procés ambientalment més net, ja que s'evita part dels compostos clorats blanquejadors.

Altres aplicacions del carbonat càlcic són la producció de vidre i ciment, en la formulació de pastes dentals o en medicina, com a suplement del calci.

Tractament de l'aigua

El CO2 es pot usar per al tractament de l'aigua. Aplicat a aigües residuals, permet canviar el pH de l'aigua, el que té com a efecte directe la precipitació de la brutícia i impureses, la qual cosa facilita la seva separació.

També es pot aplicar al tractament parcial de l'aigua de piscines i similars, el que permet reduir la quantitat necessària de desinfectants clorats, que acaben tenint repercussions sobre la salut. La supressió de tot o part del clor permet, a més, reduir la quantitat de compostos clorats que es dispersen en el medi ambient i que tenen efectes sobre l'ecosistema. En MATGAS s'estudia per optimitzar aquest tipus de tractament que ja s'aplica a nivell comercial.

A nivell de potabilització d'aigua, s'està desenvolupant un equip de tractament d'aigua d'ús domèstic basat en l'ús de CO2. Una altra aplicació per l'aigua destinada a l'ús domèstic és la remineralització-aporta carbonat-de l'aigua tractada en dessalinitzadores, que han perdut els seus minerals en el procés de dessalinització.

El CO2 en l'alimentació

El CO2 en condicions supercrítiques té aplicació com a dissolvent verd, permet extreure compostos de forma selectiva i substitueix altres dissolvents orgànics més nocius per a la salut humana, com el glicol, el toluè o l'acetona. Així, s'aplica a l'extracció de la cafeïna del cafè i el te, del llúpol per produir cervesa, per extreure el greix del cacau o els pesticides dels cereals.

El mateix procés d'extracció amb CO2 s'usa en altres àmbits diferents de l'alimentació: per extreure el greix de la pell o de peces mecàniques, per netejar microxips o per extreure biodièsel de biomassa.

La conservació d'aliments envasats en atmosferes protectores és una altra de les aplicacions. Normalment aquestes atmosferes es componen d'una barreja de CO2, nitrogen i oxigen. El CO2 inhibeix el creixement de la majoria de patògens aeròbics (que necessiten oxigen).

Però, com es captura i emmagatzema l'emissió de CO2?

Per capturar i emmagatzemar el CO2 es necessiten materials específics, capaços de reaccionar amb aquest gas i retenir-lo, talment com si fos un filtre. També es necessiten materials per al seu emmagatzematge i transport. És el que s'estudia en el laboratori de reactivitat de gasos de MATGAS, on s'investiguen materials que puguin ser aplicats tant a la sortida de l'emissió de CO2, en els llocs de combustió, com a les canonades o en cisternes on ha de ser transportat en condicions supercrítiques.

Un altre dels aspectes investigats té a veure amb la millora de les condicions de combustió per retenir el CO2. I és que retenir el CO2 implica separar el CO2 dels altres compostos (fonamentalment nitrogen) que formen l'emissió, ja que es tracta d'una filtració selectiva. En la combustió de carbó "només" un 14% del fum que s'emet és CO2. I en la combustió de gas natural, només hi ha un 4% de CO2 a les emissions.

Com la filtració i retenció de CO2 és més eficaç quant més gran és el percentatge de CO2, s'estan investigant mètodes per augmentar aquest percentatge. És el que es fa en el Projecte CIUDEN, en què participa MATGAS, en el qual s'està desenvolupant una planta pilot per a segrestar les emissions de CO2. En aquesta planta pilot s'està assajant l'anomenada oxicombustió, la combustió en una atmosfera rica en oxigen en lloc d'aire, de manera que en filtrar les emissions no s'han de separar el nitrogen (que és un dels elements majoritaris de l'aire).