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Arena verde de la playa Papakōlea Beach en Hawái (EE. UU.). Crédito: Proyecto Vesta

Biotecnología

Capturar billones de toneladas de CO2 poniendo arena verde en la playa

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La meteorización de minerales consiste en pulverizarlos y esparcirlos para que sean disueltos por el carbono del agua de lluvia para formar productos carbonatados que acaban en el océano, donde se fija de forma permanente en conchas de moluscos. Suena bien, pero todavía hay muchas incógnitas

  • por James Temple | traducido por Ana Milutinovic
  • 02 Julio, 2020

Un par de calas atiborradas de palmeras forman dos muescas estrechas, separadas por unos 400 metros, en la costa de una isla secreta en algún lugar del Caribe. Después de una visita a este paraíso a principios de marzo, los investigadores de la organización sin ánimo de lucro Proyecto Vesta de San Francisco (EE. UU.) determinaron que estas bahías gemelas son la ubicación ideal para estudiar un extraño método de capturar el dióxido de carbono que se acumula en la atmósfera y provoca el cambio climático.

En algún momento de este año, el Proyecto Vesta planea esparcir en una de las playas un mineral volcánico verde conocido como olivino, reducido hasta el tamaño de partículas de arena. Las olas lo descompondrán aún más para que su alta reactividad acelere una serie de reacciones químicas que capturan el gas de efecto invernadero del aire y lo atrapan en las conchas y esqueletos de moluscos y corales.

Este proceso, junto con otras formas de lo que se conoce como meteorización mejorada de minerales, permitiría almacenar cientos de billones de toneladas de dióxido de carbono, según un informe de las Academias Nacionales de EE. UU. del año pasado. Eso es mucho más dióxido de carbono del que los humanos han producido desde el comienzo de la Revolución Industrial.

A diferencia de los métodos de captura de carbono que dependen del suelo, las plantas y los árboles, este sería efectivamente permanente. El Proyecto Vesta cree que también podría resultar barato, del orden de 10 dólares (8,9 euros) por tonelada de dióxido de carbono almacenado si se realiza a gran escala.

Pero también hay grandes dudas sobre este enfoque. ¿Cómo se extrae, tritura, envía y esparce la gran cantidad de mineral necesaria sin producir más emisiones de las que elimina el material? ¿Y quién lo va a pagar?

También existen desafíos particulares. Los investigadores aún no saben cuántas olas acelerarían estos procesos, cómo se podrían medir y verificar la absorción de carbono, qué tipo de efectos ambientales se producirían, o si la sociedad adoptaría tan fácilmente la idea de verter minerales verdes molidos a lo largo de las costas. "Mucho de esto no ha sido comprobado", destaca el profesor asociado de la Universidad Heriot-Watt (Escocia) Phil Renforth que estudia la meteorización mejorada.

Una oportunidad desaprovechada

La meteorización de minerales representa uno de los principales mecanismos que el planeta utiliza para reciclar el dióxido de carbono a través de las escalas de tiempo geológico. El dióxido de carbono capturado en el agua de lluvia, en forma de ácido carbónico, disuelve las rocas y minerales básicos, especialmente aquellos ricos en silicato, calcio y magnesio, como el olivino. Esto produce bicarbonato, iones de calcio y otros compuestos que buscan su camino hacia los océanos, donde los organismos marinos los digieren y los convierten en el carbonato de calcio sólido y estable que forma sus conchas y esqueletos.

Estas reacciones químicas liberan hidrógeno y oxígeno en el agua para extraer más dióxido de carbono del aire. Mientras tanto, a medida que los corales y los moluscos mueren, sus restos se depositan en el fondo del océano y forman capas de piedra caliza y rocas similares. El carbono permanece capturado allí durante millones a cientos de millones de años, hasta que se vuelve a liberar de nuevo a través de la actividad volcánica.

Este mecanismo natural atrapa al menos 500 millones de toneladas métricas de dióxido de carbono al año. El problema es que la sociedad emite constantemente más de 35.000 millones de toneladas anuales. Así que, la pregunta clave es: ¿Podemos acelerar y ampliar radicalmente este proceso?

La idea de aprovechar la meteorización para combatir el cambio climático no es nueva. Un artículo publicado en Nature hace 30 años propuso el uso de silicatos para capturar el dióxido de carbono. Cinco años más tarde, el investigador de Exxon Haroon Kheshgi sugirió emplear cal viva para el mismo propósito, y ese mismo año el pionero en la eliminación de carbono, Klaus Lackner, analizó una variedad de posibles tipos de rocas y métodos.

Pero la meteorización mejorada ha recibido poca atención en las siguientes décadas en comparación con otros enfoques más directos como plantar árboles, cambiar las prácticas agrícolas o incluso construir máquinas de succión de CO2. El motivo es, en gran parte, porque es difícil llevarla a cabo, destaca la profesora de ingeniería química que estudia la captura de carbono en el Instituto Politécnico de Worcester en Massachusetts (EE. UU.) Jennifer Wilcox. Cada método tiene sus desafíos específicos y compensaciones, pero conseguir los minerales correctos en el tamaño adecuado en el lugar idóneo en las condiciones apropiadas siempre es una tarea costosa y compleja.

Sin embargo, a medida que la urgencia de eliminar el dióxido de carbono aumenta, cada vez más investigadores empiezan a estudiar más de cerca esta tecnología, y cada vez más estudios concluyen que existen formas de mantener sus costes en línea con otros enfoques. Si resulta lo suficientemente asequible a gran escala, se espera que las compensaciones corporativas de carbono, las políticas públicas como los impuestos al carbono o los subproductos vendibles del proceso, como el agregado que se utiliza en el hormigón, ofrezcan los incentivos necesarios para que las organizaciones lleven a cabo estas prácticas.

Ya hay varios proyectos en marcha. Los investigadores en Islandia han estado canalizando una solución de dióxido de carbono, obtenida de las centrales eléctricas y las máquinas de captura de carbono, en formaciones de basalto en las profundidades subterráneas, donde la roca volcánica la convierte en minerales de carbonato estables. El Centro Leverhulme para la Mitigación del Cambio Climático de Sheffield (Inglaterra), está realizando pruebas de campo en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign (EE. UU.) para evaluar si el polvo de roca de basalto añadido a los campos de maíz y soya podría actuar como un fertilizante y medio para extraer dióxido de carbono.

Por otro lado, el profesor de la Universidad de Columbia Británica (Canadá) Gregory Dipple, junto con sus colegas de otras universidades de Canadá y Australia, está explorando diversos usos de los minerales altamente reactivos y molidos producidos como un subproducto de la minería de níquel, diamante y platino. Una idea consiste en colocarlos en un campo, añadir agua y cultivar el compuesto. Esperan que los llamados relaves mineros absorban y mineralicen rápidamente el dióxido de carbono del aire, formando un bloque sólido que podría ser enterrado. Sus modelos muestran que sería posible eliminar la huella de carbono de ciertas minas, o incluso que las operaciones resulten negativas en carbono, es decir, que capturen más de lo que emitan.

"Esta es una de las grandes oportunidades desaprovechadas en la eliminación de dióxido de carbono", asegura el jefe de la Iniciativa de Carbono en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, Roger Aines. Señala que un kilómetro cúbico de roca ultramáfica, que contiene altos niveles de magnesio, puede absorber 1.000 millones de toneladas de dióxido de carbono. Y añade: "Minamos rocas en esa escala todo el tiempo. No hay ninguna otra solución disponible que tenga ese tipo de escalabilidad".

Probarlo en la naturaleza

El Proyecto Vesta dio a conocer sus planes de avanzar con su estudio piloto en el Caribe en mayo. Eso ocurrió justo después del comunicado de la empresa de pagos online Stripe de que pagaría por adelantado a la organización sin ánimo de lucro para eliminar 3,333 toneladas de dióxido de carbono por 75 dólares (67 euros) por tonelada, como parte de su compromiso de invertir al menos un millón de dólares (891.000 euros) anuales en proyectos de emisiones negativas.

El Proyecto Vesta ha obtenido el permiso local para comenzar a realizar muestreos en las playas y tiene intención de hacer pública la ubicación cuando tenga todas las aprobaciones para seguir adelante con el experimento, según el director ejecutivo Tom Green. Estima que el costo total del proyecto sería alrededor de un millón de dólares (891.000 euros).

El objetivo principal del estudio, que dejará la segunda playa en su estado normal como lugar de control, consiste en empezar a abordar algunas de las incógnitas científicas que rodean la meteorización mejorada costera.

Una playa de arena verde

Las investigaciones y las simulaciones de laboratorio sugieren que las olas acelerarán significativamente la descomposición del olivino, y un artículo concluyó que si se llevara a cabo este proceso en el 2 % de las "plataformas marinas más energéticas del mundo" sería posible compensar todas las emisiones humanas anuales.

Pero un desafío importante es que los materiales deben ser molidos hasta un tamaño muy fino para garantizar que la gran mayoría de la eliminación de carbono se desarrolle en cuestión de años en lugar de en décadas. Algunos investigadores han descubierto que esto consumiría mucha energía y produciría tantas emisiones que el planteamiento no sería viable. Aun así, otros concluyen que eliminará significativamente más dióxido de carbono del que produce.

Green señala: "Hay un corpus de investigación bastante grande que demuestra que esto funciona y que tiene potencial. Pero ahora tenemos que hacer algunos experimentos reales en la naturaleza".

El Proyecto Vesta espera llevar a los científicos in situ para comenzar el experimento real al final del año. Después de esparcir el olivino en una de las playas, controlarán la rapidez con la que las partículas se descomponen y se van al agua. También medirán cómo cambian la acidez, los niveles de carbono y la vida marina en la cala, así como la modificación de esos niveles al alejarse de la playa y cómo se comparan las condiciones con el lugar de control.

Es probable que el experimento dure un año o dos. Al final, el equipo espera generar datos que demuestren lo rápido que funciona el proceso y lo bien que se capturaría y verificaría la absorción de dióxido de carbono adicional. Todos esos hallazgos se podrán usar para perfeccionar los modelos científicos.

Otra área de preocupación, que también supervisarán de cerca, son los posibles efectos ambientales secundarios.

Los minerales son antiácidos geológicos, por lo que deberían reducir la acidificación del océano, al menos, en niveles muy locales, y eso podría beneficiar a algunas especies costeras sensibles. Pero el olivino también puede contener trazas de hierro, silicato y otros materiales, que podrían estimular el crecimiento de ciertos tipos de algas y fitoplancton, y alterar los ecosistemas y las cadenas alimentarias de maneras difíciles de predecir, destaca el investigador visitante de ecología marina en la Universidad de Ámsterdam (Holanda) y asesor científico del Proyecto Vesta Francesc Montserrat.

"Futuro apoyo masivo"

Algunos sugieren que el Proyecto Vesta podría estar exagerando el potencial o rebajando las dificultades de su enfoque, especialmente la probable reacción pública en contra de las propuestas de verter materiales por las costas. Renforth, quien trabajó como revisor científico de las compras de carbono de Stripe, opina: "No creo que nadie haya comprobado aún la parte de la aprobación social".

Green reconoce las muchas incertidumbres en torno a la meteorización costera. Pero subraya que el objetivo del proyecto consiste en completar algunos de los espacios científicos en blanco y demostrar que es posible realizarlo por 10 dólares (8,9 euros) por tonelada. Si lo consiguen, cree que los mercados, los políticos y la sociedad apoyarán cada vez más su idea, especialmente a medida que aumenta el riesgo del calentamiento global descontrolado.

El responsable concluye: "El mundo se está acercando hacia un lugar donde la gente empieza a creer más en el cambio climático y en que debemos hacer algo al respecto. Dentro de entre cinco y 10 años, creo que viviremos en un mundo donde habrá un apoyo masivo para la captura de carbono".

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