miniatura|350px|Maneres de tractar el diòxid de carboni capturat La captura i emmagatzematge de diòxid de carboni (CEDC) és el conjunt de processos que capturen diòxid de carboni (CO₂) i que el fixen o emmagatzemen. L'objectiu és evitar que el CO₂, un dels principals gasos amb efecte d'hivernacle (GEH), s'escapi a l'atmosfera terrestre.
Amb la mera reducció de les emissions no n'hi ha prou per frenar el canvi climàtic, sinó que calen tecnologies netes per treure CO₂ i altres GEH de l'atmosfera a gran escala. En aquest context, es parla de produir «emissions negatives», que podrien contribuir a assolir els objectius de l'Acord de París. Les tecnologies encara se'n troben en fase d'experimentació i tenen un cost econòmic molt elevat.
Hi ha dues estratègies possibles i complementàries per realitzar la CEDC: d'un costat intervenir per a fomentar o accelerar el processos naturals de fixació i d'una altra costat les solucions industrials.
En lloc de CEDC, de vegades es fa servir les sigles CCS, dels termes en anglès carbon capture and storage o carbon capture and sequestration.
L'estat de la qüestió El 2018 a nivell mundial, prop del 79,9 per cent de l'energia dimanava de la crema de combustibles fòssils (carbó, petroli i gas natural); el 2,2 per cent, d'energia nuclear; el 6,9 per cent, de la crema tradicional i ineficient de llenya, i només l'11,5 per cent de combustibles realment renovables. El 2019, un 27,3 per cent de l'energia elèctrica provenia de producció renovable (2018: 26,2%).
La gestió de l'excedent de CO₂ i la seva influència en el canvi climàtic es fa per tres vies. En primer lloc hi ha les intervencions per reduir-ne les emissions rebaixant el consum d'energia, entre d'altres per l'aïllament tèrmic, el desenvolupament de motors i mètodes de producció més eficients. En segon lloc, pel desenvolupament d'energia neta, i en tercer lloc per la captura i emmagatzematge de diòxid de carboni per reduir-ne la concentració a l'atmosfera. Si bé s'espera atènyer algun dia els nivells preindustrials de GEH, molts països s'adhereixen a un objectiu intermedi, compromès amb les Nacions Unides, de reduir les emissions en un 40 per cent per a l'any 2030 respecte a les de 2005.
L'any 2015, per primera vegada en 800.000 anys, el nivell de diòxid de carboni a l'atmosfera va superar de manera sostinguda les 400 ppm (parts per milió). Per contrarestar el sobrant de CO₂ a l'atmosfera acumulat des de la Revolució Industrial hi ha diferents vies. Es pot millorar l'eficàcia dels fenòmens naturals d'absorció, es poden desenvolupar productes nous que facin servir el carboni com a primera matèria i es pot captar i emmagatzemar el gas nociu. Alternativament, es poden reemplaçar productes que emeten molts GEH durant tot el cicle de vida per alternatives que més aviat els fixen.
miniatura|350px|Part d'emissions de diòxid de carboni per país (1751-2019) A principi de la dècada de 2020, l'estat espanyol produïa anualment uns 300 milions de tones de diòxid de carboni, un 19 per cent més que l'any 1990. Segons un estudi de la Universitat de Barcelona del 2021, s'estima que es podria captar i emmagatzemar una bona cinquena part d'aquest gas contaminant. Fins ara, els projectes de CEDC rendibles en altres països s'han realitzat a prop de plantes petroquímiques i altres indústries que produeixen molt de CO₂, la qual cosa facilita la captura dels gasos en quantitats útils i el tractament a un cost més o menys assequible. El cost d'un projecte de CEDC depèn de l'equip i la quantitat d'energia que calen en tres etapes principals: captar, transportar i dipositar el gas. Una vegada dipositat, és indispensable vigilar-ne el dipòsit, car es poden produir fuites o altres efectes secundaris en el medi ambient.
Hi ha empreses, ciutats, estats i altres entitats que aspiren a una neutralitat climàtica en compensar les emissions de GEH ineluctables per la mateixa quantitat d'emissions negatives, és a dir, fomentar altres activitats que fixen una quantitat de CO₂ i altres GEH equivalent a les emissions. De vegades resulta difícil distingir entre els esforços reals i el mer intent de rentat d'imatge verd. Així, per exemple, el Pacte Verd Europeu rep fortes crítiques i al Regne Unit, l'autoritat reguladora de la publicitat, Advertising Standards Authority, actuarà per impedir que les empreses es facin passar per més ecològiques del que són.
+Estocs de carboni a la Terraatmosfera 800.000 milions Tot i que els intercanvis naturals entre els tres primers estocs són de l'ordre de 100.000 milions de tones de carboni per any, les emissions antropogèniques de gasos amb efecte d'hivernacle (GEH) són només d'uns 10.000 milions de tones de carboni per any, però suficients per pertorbar l'equilibri de carboni preindustrial i per canviar les concentracions de GEH a l'atmosfera.biosfera2.500.000 milionshidrosfera40.000.000 milionslitosfera65.000.000 milions
Cal energia per fixar carboni Per a qualsevol mètode per extraure CO₂ o accelerar processos naturals és menester energia i això té, per tant, un cost. Cremar més energia fòssil per rentar emissions sembla una estratègia més aviat absurda. La regeneració dels solvents utilitzats en instal·lacions industrials consumeix quantitats considerables d'energia, la recerca d'alternatives menys costoses roman en estadi experimental.
Tot i que el cost de l'energia resulta un obstacle major per captar carboni, la situació podria canviar aviat, segons l'informe Rethinking Climate Change publicat el 2020 per la fàbrica d'idees RethinkX. En aquest informe descriuen dos camins que en els anys vinents podrien aplanar prestament la situació. Primer el preu de l'energia neta (sol, vent) continuarà baixant igual que el preu de les bateries. El vent i el sol són fonts variables; caldrà, per tant, una sobrecapacitat de producció per assegurar-ne el proveïment en moments de màxim consum. Fora d'aquests moments, el corrent sobrant —que quasi surt de franc, perquè no cal cremar primeres matèries— es podria fer servir, entre d'altres, per captar diòxid de carboni, dessalinitzar aigua de mar i regar terres àrides o fabricar hidrogen. Ja avui en certes regions de la Xina i Alemanya cal parar aerogeneradors quan hi ha sobrecapacitat per evitar una sobrecàrrega de la xarxa elèctrica. Aquest corrent es perd, tot i que podria servir per a molts processos útils, si hi hagués infraestructures adients.
Fixació natural de diòxid de carboni Hi ha tres fenòmens naturals que capten CO₂: la biofixació per fotosíntesi, la fixació en roques sedimentàries i l'absorció pels oceans.
Biofixació
La biofixació és la captura i emmagatzematge de diòxid de carboni a través de processos biològics, principalment la fotosíntesi. La capacitat global continua minvant per l'activitat humana. Els principals processos en són la desforestació, i sobretot la desforestació de les selves pluvials, l'erosió accelerada de terra arable i desertificació per l'agricultura industrial, la urbanització i la consegüent impermeabilització del sòl, l'afebliment del fitoplàncton calcari —bo per al 50 al 70 per cent de la fotosíntesi mundial— així com l'acidificació dels oceans.
Biofixació a la terra ferma La natura va reaccionar a l'augment de diòxid de carboni i es va accelerar el creixement dels boscos, i això augmentà la capacitat de biofixació, a condició que l'aigua i la temperatura romanguin apropiades al creixement. De vegades caldrà introduir espècies adaptades a les noves condicions climàtiques. No és la solució per a les 600 gigatones que l'espècie humana ha alliberat a l'atmosfera des del , però podria contribuir a mitigar-ne una mica l'efecte; segons les primeres estimacions, una 0,64 gigatona per any a Occident, sobretot pels boscs del Canadà i Rússia.
Fomentar la capacitat de biofixació necessita en primer lloc parar la desforestació i l'erosió de terra llaurable, així com reduir els efectes de la impermeabilització del sòl. Alternativament es pot considerar la possibilitat de fomentar conreus que creixen ràpidament i fixen molt de diòxid de carboni, així com la millora vegetal. Tot i això, s'ha d'actuar amb prudència en la introducció de (mono)cultius utilitaris per evitar-ne els efectes negatius en hàbitats i ecosistemes.
Biofixació als oceans miniatura|Prochlorococcus marinus Microalgues i els cianobacteris Synechococcus i Prochlorococcus, que són al peu de la piràmide dels aliments, formen el 97 per cent de la biomassa dels oceans. Però, la llum només passa als primers 100 metres de l'oceà, i sense llum solar no hi ha fotosíntesi. Alguns petits crustacis planctònics també en mengen i en morir porten una ínfima part d'aquest CO₂ cap al mar profund.
Alguns investigadors van experimentar l'efecte «d'adobar» amb pols de ferro els oceans per estimular les microalgues. El ferro també és essencial per als cianobacteris. Volien veure si així es pot augmentar la capacitat de biofixació dels oceans. En una prova sobre una superfície de cinquanta quilòmetres quadrats, aquestes algues adobades van fixar en poc de temps unes 400 tones de CO₂. A curt termini sembla molt, però quan entren en la cadena alimentària, menjades per crustacis unicel·lulars (els ciliats), la major part del CO₂ s'allibera aviat.
Adobar els oceans amb ferro, excepte en petits experiments, és difícil i car: si no s'oxida abans, tendeix a enfonsar-se en fondàries on ja no hi ha llum i, per tant, tampoc fotosíntesi. La quantitat de ferro que cal és molt superior a la que s'havia estimat al començament. És clar que amb la quantitat i la freqüència amb la qual caldria adobar-los, els vaixells emetran més CO₂ que les microalgues mai no podran fixar. Els biòlegs marins temen, a més, efectes negatius impredictibles en una intervenció a gran escala: no se sap el que passaria en l'ecosistema subtil que és un oceà. Queden qüestions per resoldre, com ara: què passaria si també proliferessin algues nocives, si creéssim una eutrofització, o quin serà l'efecte en el balanç de l'oxigen de l'aigua? Ja hi ha hagut plagues d'algues que amenacen la vida aquàtica.
Fixació en roques per meteorització
El 80 per cent del carboni de la Terra es troba fixat en formacions calcàries. Quan les roques es meteoritzen, el CO₂ de l'aire i de la pluja reacciona amb els silicats i es fixa en bicarbonats que per la pluja i els rius mouen cap als oceans, on es fixen en capes de dolomita i pedra calcària. Aquest procés és molt lent, segueix un ritme geològic no adaptat al ritme frenètic de l'activitat industrial humana. Tot i això, cada any s'estima que uns 1000 milions de tones de carboni es fixen en minerals. A més, aquest carboni hi roman fixat quasi per sempre, excepte quan es crema pedra calcària en les fàbriques de ciment. És una quantitat impressionant, però, nogensmenys, una part molt minsa de les 30.000 milions de tones que l'activitat humana produeix per any.
Els investigadors intenten accelerar aquest procés de diverses maneres i, alhora, convertir fluxos residuals difícils, com ara residus miners, en materials útils. El carboni fixat en bicarbonats és químicament estable i no amenaça amb cap perill, al contrari del diòxid de carboni emmagatzemat, que sempre pot escapar-se o provocar reaccions químiques. En augmentar la pressió, una solució d'aigua i de pols del mineral olivina molt fina reacciona amb CO₂. El resultat de la reacció és silici, bicarbonats —dues primeres matèries molt útils— i un augment de temperatura fins a 500 °C que es pot fer servir per generar electricitat. En altres experiments es fa servir escòria, residus de la fabricació de ferro o altres metalls. També s'estudia la possibilitat de neutralitzar residus d'asbest en provocar una reacció amb diòxid de carboni.
Absorció pels oceans