Los marcos legales, el alto costo de diseño y la falta de estandarización en presión, temperatura y inyección directa o carga/descarga a una terminal, son algunos de los desafíos que enfrenta la captura, almacenamiento y transporte de CO₂

La Captura y Almacenamiento de Carbono (CAC), un método prometedor de descarbonización, requiere una cadena de valor de transporte y almacenamiento de CO₂ para atender las demandas futuras estimadas. Mathias Sørhaug de DNV examina el estado, los desafíos y las oportunidades del transporte de CO₂ dentro de la cadena de valor de la CAC, con ideas clave de la empresa energética Equinor y la compañía naviera y de servicios intermedios Ecolog con sede en Atenas.

La Agencia Internacional de Energía (IEA, por sus siglas en inglés) estima en su Hoja de Ruta hacia la Neutralidad en Carbono que, para lograr el límite de calentamiento global de 1,5°C establecido por el Acuerdo de París, necesitamos capturar 7.600 millones de toneladas de CO₂ anualmente para 2050. En su actualización de julio de 2023, el Instituto Global de la CAC (GCCSI, por sus siglas en inglés) informa que los proyectos actuales de CAC en operación pueden capturar y almacenar alrededor de 50 megatoneladas de CO₂ anualmente. Esto implica que desde 2023 hasta 2050, la capacidad de CAC debe aumentar al menos 100 veces para capturar los proyectados 7.600 millones de toneladas de CO₂.

“La CAC no es una solución competitiva con los precios actuales del carbono. Pero el precio aumentará a medida que las asignaciones disminuyan”, afirma Mathias Sørhaug, director de Desarrollo de Negocios de Transporte de CO₂ en DNV Maritime.

En Europa, la CAC se enumera como una de las tecnologías clave de la transición en la Ley de Industria con Emisiones Netas Cero de marzo de 2023 y muchos proyectos han recibido financiación para la innovación. El GCCSI destaca un aumento del 48% en proyectos de captura de CO₂ solo en los 12 meses desde 2022 hasta 2023, lo cual es un indicador muy positivo para el futuro. Sin embargo, hasta ahora hay muy pocas decisiones finales de inversión en su lugar. Mucho depende de la trayectoria del precio del carbono en el EU ETS y el potencial para recibir apoyo financiero de entidades como el Fondo de Innovación de la UE.

“La CAC no es una solución competitiva con los precios actuales del carbono. Pero se espera que el precio aumente a medida que la suma de las asignaciones disminuya. Esencialmente, para que la CAC sea una opción comercialmente atractiva para la descarbonización, el costo de captura, transporte y almacenamiento de CO₂ debe ser más bajo que el precio del carbono”, afirma Mathias Sørhaug, director de Desarrollo de Negocios de Transporte de CO₂ en DNV Maritime.

Uno de los únicos proyectos firmes que está avanzando es la Fase 1 de Northen Lights en Noruega. Esta iniciativa une a TotalEnergies, Shell y Equinor para desarrollar transporte y almacenamiento transfronterizo de CO₂ para emisores en toda EuropaCon el objetivo de iniciar sus operaciones en 2025, es parte del esquema piloto a gran escala financiado por el gobierno noruego llamado ‘Longship’, que incluye una fábrica de cemento en Brevik. Northen Lights también tiene acuerdos de extracción de CO₂ con Yara en los Países Bajos y Ørsted en Dinamarca, para un total de alrededor de 1,6 millones de toneladas por año (mtpa) durante la Fase 1.

Equinor también tiene una licencia concedida por el gobierno noruego para las instalaciones de almacenamiento de CO₂ de Smeaheia en el Mar del Norte noruego. El proyecto tiene como objetivo inyectar 5 mtpa de CO₂ de clientes europeos allí para 2028. En general, la ambición de la empresa es desarrollar cadenas de valor para el transporte y almacenamiento de CO₂ con una capacidad anual de 30 a 50 millones de toneladas de CO₂ (participación de Equinor) para 2035. “El proyecto está explorando dos conceptos de transporte: una solución de oleoducto y una solución de transporte marítimo junto con una terminal de importación terrestre”, comparte Knut Maråk, Investigador Principal en Equinor.

“Europa está liderando los esfuerzos para poner en marcha toda la cadena y parece que el mercado está desarrollándose rápidamente”, dice Jasper Heikens, director Comercial de Ecolog, una empresa de servicios intermedios de CO₂. No todos los proyectos se materializarán, pero espera que muchos lleguen a decisiones finales de inversión y comiencen la construcción cerca de 2030.

Ecolog, una empresa de GasLog y DryLog controlada por Peter Livanos, tiene como objetivo construir un negocio que pueda licuar, transportar y almacenar CO₂ en cualquier parte del mundo utilizando una flota dedicada de transportistas de CO₂ líquido (LCO₂) y terminales. “Inicialmente estamos buscando terminales de 5 mtpa y, donde sea posible, escalar a 10 mtpa. La tecnología en la cadena de valor se comprende bastante bien, así que no hay demasiados obstáculos técnicos para alcanzar la escala necesaria. Mucho dependerá de decisiones regulatorias y financiamiento gubernamental”, explica Heikens.

“Estados Unidos está avanzando mucho en el desarrollo de una capacidad extensa de almacenamiento terrestre. Sin embargo, aún queda mucho trabajo por hacer para desarrollar aún más toda la cadena que vincula a los emisores de carbono con las empresas de almacenamiento”, afirma Heikens. La Ley de Reducción de la Inflación (IRA, por sus siglas en inglés), introducida por el presidente Biden en 2022, ha servido para incentivar las actividades de CAC al aumentar el valor del crédito fiscal 45Q, lo que eleva efectivamente el precio del CO₂ a un nivel más rentable. El crédito se otorga por cada tonelada métrica de CO₂ capturada y almacenada de forma segura.

Al observar las actividades de CAC en Asia, Heikens señala que la captura de carbono también se está explorando extensamente allí. Uno de los motivos para emprender la CAC es que las industrias en Asia necesitarán adherirse al próximo Mecanismo de Ajuste de Fronteras de Carbono (CBAM, por sus siglas en inglés) de la UE si desean vender sus productos en la UE. Esto requiere que se pague un precio por el carbono incrustado en los productos vendidos en la UE. Si los fabricantes asiáticos no reducen sus emisiones de carbono, sus productos podrían volverse potencialmente menos competitivos al venderse en la UE.

“Asia surgirá como el mayor mercado de transporte de CO₂ con los barcos más grandes porque Japón y Corea tienen una capacidad de almacenamiento muy limitada y necesitarán transportar su CO₂ a mayores distancias que la UE, por ejemplo, a Malasia, Indonesia o Australia. Los proyectos potenciales de almacenamiento en esos países y en los Estados Unidos ayudarán a la proliferación del transporte de CO₂. En el futuro, también veremos grandes buques de CO₂ entregando en la ubicación de almacenamiento de carbono más competitiva, donde sea que esté”, dice Heikens.

Los únicos transportistas de LCO₂ que ya operan son cuatro barcos de pequeña escala clasificados por DNV que transportan CO₂ de grado alimenticio a presión media. Varios armadores, astilleros y empresas de diseño están trabajando actualmente en esquemas para buques más grandes, pero hasta ahora ha habido pocos pedidos concretos. Northern Lights dispone de tres buques de 7.500 metros cúbicos en pedido en Dalian Shipbuilding Offshore Co. Ltd. en China, también basados en presión media (15 bar a -28°C). Actúa como propietario de los tres, pero en diciembre también acordó un contrato de fletamento a tiempo para un cuarto buque similar reservado por el propietario alemán Bernard Schulte.

“Los propietarios son reacios a hacer pedidos antes de que haya decisiones finales de inversión en proyectos y volúmenes a transportar. Capital Maritime es la excepción, habiendo firmado dos buques de 22.000 metros cúbicos en Hyundai Mipo Dockyard en Corea. MOL tiene un buque de 1.450 metros cúbicos en Mitsubishi Heavy Industries (MHI). Este fue entregado en 2023 y es un buque de demostración para probar operaciones de LCO₂”, dice Sørhaug. “Un aspecto crítico adicional es la disponibilidad de espacio en los astilleros relevantes. Muchos proyectos de CAC en discusión apuntan a la primera inyección alrededor de 2028 y 2029. Con el mercado actual de nuevos buques, donde otros comercios como el GNL también necesitan nuevos buques, un pedido debe realizarse bastante pronto para tener un buque listo para 2028”.

Cuando la CAC despegue, Heikens señala que el mercado, si asumimos que las suposiciones de la IEA sobre la CAC se mantienen por debajo de un calentamiento de 1,5°C, podría ser mucho más grande que el del GNL, requiriendo 800-900 buques para 2050 (20 años después de que los primeros proyectos entren en línea). “Así como GasLog no tenía ningún buque de GNL en 2010 y 42 para 2023, podemos hacer lo mismo. Los transportistas de GNL son mucho más caros, por lo que construir de 40 a 60 transportistas de LCO₂ en un período similar es manejable desde una perspectiva de Capex. El desarrollo de proyectos de CAC y la disponibilidad de espacio son los factores limitantes en este momento”.

DNV ha otorgado una serie de AiP’s (aprobación de principios) para diseños de buques/tanques a varios astilleros y diseñadores diferentes. El transporte de LCO₂ a baja presión (8 bar y menos) es reconocido como la opción más rentable para distancias y volúmenes más largos. “La logística más barata supera el costo adicional de energía requerida para enfriar el CO₂ a -50°C”, dice Sørhaug. “El principal impulsor para la baja presión es permitir buques más grandes a un costo menor. Se trata de economías de escala”, agrega Maråk.

DNV está trabajando con Shell, Equinor, Total Energies y Gassco en un Proyecto de Interés Común llamado CETO (‘Transporte Eficiente de CO₂ a través del Océano’), que está a punto de finalizar la calificación técnica de un diseño de buque de baja presión de 30.000 metros cúbicos. Dentro del proyecto, se ha desarrollado un diseño detallado de buque y tanque de carga para abordar adecuadamente los desafíos principales de los diseños de tanques de carga de CO₂ grandes, incluidas pruebas de materiales, fatiga y operación de carga cerca del punto triple. También se llevaron a cabo extensas pruebas de manejo de carga para investigar la posible formación de hielo seco al operar cerca del punto triple de CO₂ (-56.6°C y 5.12 bar) que podría obstruir los tanques y tuberías.

“Dado la alta presión, carga pesada y baja temperatura, el desafío principal es la resistencia del material, incluida la tenacidad a la fractura y la resistencia a la fatiga. Para reducir los costos, necesitamos un acero a base de carbono con propiedades de alta resistencia y rendimiento a baja temperatura”, explica Sørhaug. Astilleros en Japón, China y Corea, así como acerías, están investigando actualmente para identificar el material apropiado.

Otro tema clave en la industria en este momento es la discusión sobre la especificación del CO₂ y el efecto de las impurezas en las diferentes partes de la cadena de valor de la CAC. Sin una consideración adecuada, estas impurezas pueden tener efectos altamente corrosivos. El desafío es establecer los límites correctos para estas impurezas que sean aceptadas en la corriente de CO₂, o identificar barreras de corrosión potenciales que se puedan implementar.

“El efecto de las impurezas en la corriente de CO₂ es un desafío intersectorial que requiere colaboración en toda la cadena de valor de la CAC. Al final, es un problema tecno-económico. ¿Cuál es la solución más barata para mitigar los riesgos causados por las impurezas en la corriente de CO₂?”, indica Sørhaug.

DNV ha estado trabajando junto con Northern Lights en la evaluación de los riesgos de reacciones químicas y tasas de corrosión  del CO₂ .

Ecolog ha trabajado mucho con DNV para ampliar la especificación de composición con el propósito de permitir que los emisores reduzcan el costo de purificación de CO₂, lo cual es importante para escalar la cadena de valor. “Pero necesitamos ponernos de acuerdo sobre los requisitos mínimos y tener más claridad sobre la transferencia de custodia”, señala Panos Deligiannis, jefe de Envíos en Ecolog.

DNV también ha estado trabajando junto con Northern Lights en la evaluación de CO₂, sobre los riesgos de reacciones químicas y tasas de corrosión con el objetivo de actualizar la especificación de CO₂ que los emisores conectados a Northern Lights deben cumplir antes de cargar el CO₂ a bordo del buque. Las especificaciones actualizadas están disponibles aquí.

Maråk está seguro de que la CAC jugará un gran papel en abordar el problema climático. “Suponiendo que haya suficientes impulsores políticos y comerciales para abordar realmente las emisiones, soy muy optimista sobre una industria de transporte de CO₂. Puede surgir en diferentes niveles de presión y capacidades, al igual que el GLP, que es un mercado que funciona bien”.

Para Deligiannis de Ecolog, el principal desafío sigue siendo el alto riesgo y la incertidumbre sobre cómo alinear todos los componentes en la cadena de valor de la CAC, incluidos los marcos legales, el alto costo de diseño y la falta de estandarización en presión, temperatura e inyección directa o carga/descarga a una terminal. “Hay tantos proyectos y requisitos diferentes; una mayor estandarización ayudará a ahorrar tiempo y dinero”.

DNV puede proporcionar orientación sobre los principales riesgos técnicos, de mercado y de seguridad para la CAC. “Junto con DNV Energy Systems, estamos a la vanguardia del desarrollo de una práctica recomendada a lo largo de toda la cadena de valor de la CAC, incluida la dirección de un Informe Técnico ISO sobre transporte de CO₂ que se finalizará este verano. Es un momento emocionante”, concluye Sørhaug.