En las últimas semanas, un equipo de empleados de la empresa Charm Industrial ha estado trabajando en los campos de maíz de Kansas (EE UU), subiendo alpacas de paja y tallos de esta planta en un semirremolque blanco.

En el interior, un artilugio llamado pirolizador utiliza altas temperaturas en ausencia de oxígeno para descomponer el material vegetal en una mezcla de biocarbón y biopetróleo. El primero de ellos regresará a los cultivos para aportar carbono y otros nutrientes al suelo.

Sin embargo, el biopetróleo se lleva a los llamados pozos profundos regulados por la EPA (Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos, por sus siglas en inglés) que se utilizan para residuos industriales, o a cavidades salinas abandonadas. Charm Industrial explica que allí se solidifica y el carbono queda almacenado durante miles o millones de años. De lo contrario, volvería al aire cuando los agricultores quemaran los residuos de las cosechas o los dejaran pudrirse.

Empresas como Microsoft, Shopify y Stripe pagan a Charm 600 dólares (572 euros) por cada tonelada de carbono que pone bajo tierra, ya sea para compensar sus propias emisiones o para ayudar a construir una industria que debería tener un papel fundamental en la lucha contra el cambio climático, extrayendo enormes cantidades de gases de efecto invernadero del aire y almacenándolos después.

Esta start-up de San Francisco lleva los últimos dos años secuestrando carbono de esta manera. A finales del año pasado, la empresa anunció que su proceso había almacenado de forma segura casi el equivalente a 5.500 toneladas de CO2 hasta el momento, alegando que era la mayor cantidad de eliminación de carbono a largo plazo hasta la fecha. Pero es una pequeña porción de los miles de millones de toneladas al año que los científicos del clima advierten que el mundo debería absorber en las próximas décadas para llevar el calentamiento del planeta a una zona más segura. Además, hay muchas dudas e inquietudes sobre lo fiable, escalable y económico que resultará este enfoque.

Esta compañía va por delante de las demás principalmente porque tiene un método simple. Se basa en los cultivos agrícolas para capturar el carbono y utiliza las formaciones ya existentes para su almacenamiento. Charm Industrial no tiene que construir grandes proyectos y así evita algunos de los desafíos de desarrollo, permisos y capital que las start-ups como Climeworks o Carbon Engineering han tenido al intentar construir fábricas de absorción de carbono.

Pero esa ventaja en un campo que apenas existe no es necesariamente un buen indicador sobre cómo le irá a la empresa a medida que se desarrolle el mercado, especialmente teniendo en cuenta que la próxima generación de plantas de captura directa de aire que se pondrán en marcha tiene el objetivo de eliminar un millón de toneladas al año, 180 veces más de lo que Charm Industrial ha logrado hasta ahora.

La start-up también se enfrentará a evidentes desafíos a medida que vaya escalando, incluidos los crecientes costes de transporte de residuos entre los campos y los pozos, las exigencias competitivas de los subproductos agrícolas de los que depende y las dudas sobre cuánto carbono neto elimina su método al final.

Además, la empresa tendrá el mismo riesgo que otras compañías jóvenes en el ámbito de la eliminación y el almacenamiento de carbono: apostar a que las grandes corporaciones estarán dispuestas a seguir pagando la elevada factura de la limpieza de la atmósfera y que los gobiernos promulgarán las políticas necesarias para este sector tan costoso.

Tallos de maíz como créditos de carbono

El CEO de Charm Industrial, Peter Reinhardt, de 32 años, antes dirigió Segment, la empresa de software de datos de clientes que Twilio adquirió en 2020 por 3.200 millones de dólares (3.052 millones de euros). Reinhardt empezó a interesarse por la eliminación de carbono como una forma de compensar las emisiones de Segment, explorando primero las posibilidades de financiar la protección de la selva tropical.

En 2018, Reinhardt y otras tres personas fundaron Charm (una mezcla de "char", de carbón, y "farm", granza) para crear un negocio en torno a lo que vieron como un enfoque más prometedor. El plan inicial era gasificar la biomasa, un proceso similar a la pirólisis pero realizado a temperaturas más altas, para producir biocarbón e hidrógeno. Esperaban que el hidrógeno fuera el gran negocio.

Pero la empresa descubrió que recoger la biomasa y transportarla a una instalación de gasificación centralizada era demasiado costoso, porque la biomasa es "muy esponjosa". Es voluminosa, pesada y difícil de manejar, lo que aumenta el coste de su manipulación y transporte, una lección dolorosa que aprendieron las empresas de biocombustibles hace más de una década.

En 2020, el científico jefe de Charm y otro cofundador, Shaun Meehan, tuvo una idea brillante: si la empresa lograba lo que Reinhardt describe como "gasificación a medias", produciendo biopetróleo en vez de hidrógeno, el equipo podría caber en la parte trasera de un semirremolque. Es decir, que la empresa podría llegar directamente a las granjas y llevar a cabo el proceso en los propios campos.

Charm, que tiene alrededor de 30 empleados, paga a los agricultores para que le permitan recoger los materiales vegetales no deseados que quedan después de la cosecha. También quiere realizar el mismo proceso con árboles y plantas sacados de los bosques, por ejemplo, para la prevención de incendios o después de las sequías. Por otra parte, la empresa ha empezado a explorar si puede usar el biocombustible resultante para limpiar la producción de acero y hierro, el sector industrial más sucio (ver el artículo relacionado).

Este modelo de negocio no tendría sentido en ningún otro momento (y quizás no lo tenga en este tampoco). Pero un número creciente de empresas están dispuestas a pagar el alto precio de la eliminación y el almacenamiento de carbono como una forma de equilibrar sus propias emisiones, para ayudar a respaldar este mercado emergente o como una forma de filantropía climática. Hasta el momento, alrededor de 40 organizaciones han comprado toneladas de lo que la empresa ha recogido.

Foto: El CEO de Charm, Peter Reinhardt, en la sede de la empresa en San Francisco. Créditos: Winni Wintermeyer

Reinhardt señala que la compañía espera reducir con el tiempo el precio a 50 dólares (47,7 euros) por tonelada de dióxido de carbono eliminado y almacenado a medida que amplía sus operaciones. Por un lado, planea crear una flota de semirremolques equipados con pirolizadores rápidos de alta capacidad desarrollados internamente. La empresa espera también crear algún día un tipo de cosechadora con una unidad pirolizadora, capaz de recolectar y convertir los restos agrícolas dondequiera que caigan en los campos, ahorrando los costes de recoger, agrupar y mover el material.

Una economía complicada

El enfoque para la eliminación y el almacenamiento de carbono de Charm ofrece varias ventajas en relación con otros métodos, según los expertos.

Promete almacenar el carbono durante períodos muy largos, mientras que las opciones como plantar árboles o modificar los métodos agrícolas para retener más carbono en el suelo pueden revertirse rápido cuando los árboles mueren o los campos se labran. Previene emisiones que de otro modo parece muy probable que se produzcan.

También puede reducir parte de la contaminación del aire asociada con la quema agrícola, que, por ejemplo, los agricultores de California pueden realizar en ciertos períodos para deshacerse de las podas de los huertos, árboles, malezas, etc.

La empresa parece estar "sirviendo al mercado de una manera innovadora que satisface múltiples necesidades a través de una sola intervención", escribió en un correo electrónico la investigadora postdoctoral de la Universidad de Arizona Lauren Gifford, que estudia las compensaciones de carbono y la gobernanza climática.

La organización sin ánimo de lucro CarbonPlan, de San Francisco, que evalúa la integridad de los métodos de eliminación de carbono, también califica altamente el enfoque descrito por Charm.

Pero la economía del carbono de la empresa podría depender mucho de los cultivos o árboles en cuestión, y de lo que los agricultores o silvicultores habrían hecho con los restos vegetales.

Foto: Charm utiliza la pirólisis para convertir la materia vegetal en bioaceite, biocarbón y cenizas. Créditos: Winni Wintermeyer

Los cultivadores de maíz, por ejemplo, usan grandes cantidades de los residuos de la cosecha. Lo dejan en sus campos para evitar la erosión y para retener el agua, y lo aran para añadir nutrientes y carbono al suelo.

La cantidad óptima de estos residuos a conservar es difícil de determinar: depende de la rotación de los cultivos, de las condiciones del suelo, de los patrones climáticos, de la pendiente del campo y de otros factores. Pero los agricultores generalmente adoptan un enfoque conservador para evitar el coste de los nutrientes sintéticos, resalta el profesor de economía en la Universidad Estatal de Iowa (EE. UU.) Chad Hart.

"Intentan dejar el máximo posible en el suelo", indica el profesor.

Las sobras que empaquetan en fardos a menudo se venden localmente como alimento para el ganado o como cama para los animales.

La pregunta es: ¿será escalable el enfoque de Charm a largo plazo si los agricultores ya usan y venden gran parte de este material?

Hart añade que el transporte de bioaceite entre las granjas principalmente en las Grandes Llanuras y cavidades salinas agrupadas en el sur podría ser un gasto importante.

"¿La estructura del mercado de carbono apoyará eso?" pregunta Hart.

Además, la creciente demanda de los residuos agrícolas podría incrementar su precio. Otras compañías como LanzaJet, Mote Hydrogen y la empresa conjunta entre Chevron, Schlumberger New Energy, Microsoft y Clean Energy Systems, los utilizan para producir combustibles o electricidad dentro de las plantas diseñadas para capturar las emisiones resultantes.

La seguridad de los pozos

También existen dudas sobre la dependencia de Charm de las cavidades salinas y los pozos de inyección en Estados Unidos. Estos han tenido repetidas filtraciones en el pasado, a pesar de la supervisión y las regulaciones.

El biopetróleo producido a partir de los materiales vegetales tiene una química diferente a la del petróleo y el gas natural que actualmente se almacenan en las cavidades salinas, y es posible que se requieran años de trabajo para demostrar que se puede secuestrar de forma segura y permanente, explica Saeed Salehi, profesor de ingeniería geológica y petróleo en la Universidad de Oklahoma, quien se dedica a la integridad de los pozos y al almacenamiento geológico de carbono.

"Creo que no tenemos suficientes datos o prácticas consolidadas de gestión de campo para afirmar que esto será 100% seguro o que somos plenamente conscientes de todos los riesgos", señala el profesor.

Salehi cree que Charm también tendrá que pasar por los largos procesos de obtención de permisos con la EPA u otros reguladores antes de poder introducir grandes cantidades de biopetróleo en esas cavernas.

Reinhardt descarta las preocupaciones sobre el transporte y señala que hay muchos pozos o formaciones estadounidenses que "deberían ser convertibles a la inyección de biopetróleo", incluidos muchos en el Medio Oeste y las Grandes Llanuras.

Foto: Un semirremolque en la sede de la empresa. Créditos: Winni Wintermeyer

El CEO añade que gran parte del trabajo técnico de Charm hasta la fecha se ha centrado en la captura de carbono, incluidos los análisis para determinar la química del subsuelo y la geología más adecuadas para solidificar y almacenar el biopetróleo.

Pero resalta que el biopetróleo es un fluido denso que ya encaja dentro del proceso regulatorio para los tipos de pozos y cavernas que Charm tiene en mente, y que la empresa sigue las mejores prácticas y los requisitos de la EPA para evitar las fugas. Para ayudar a la compañía a "desarrollar las vías apropiadas para una inyección segura y permanente", escribió Reinhardt en un correo electrónico, hemos contratado a varios consultores que habían permitido, construido y operado otros pozos de inyección en el pasado.

"Por supuesto, continuaremos invirtiendo en las mediciones de campo, de laboratorio y en el trabajo computacional para seguir mejorando nuestra comprensión de lo que ocurre en el subsuelo", agregó Reinhardt.

El cálculo del carbono

Luego está la cuestión de calcular los beneficios climáticos y los costes.

La cantidad de carbono neto que almacena este proceso depende de lo que le habría pasado a ese material vegetal de otro modo. Por ejemplo, los cultivos que se aran y los árboles que se convierten en madera también pueden almacenar carbono durante ciertos períodos de tiempo. Además, Charm genera sus propias emisiones, por ejemplo, usando el diésel para iniciar el proceso de pirólisis y con el transporte de los biocombustible en sus camiones.

Los números se vuelven aún más complicados en las escalas más grandes. Si Charm y otras empresas compran grandes cantidades de residuos de maíz, los ganaderos podrían tener que cambiar a otras fuentes de alimentación de bajo coste, incluidas las plantas cultivadas para ese propósito. Si el mercado crece mucho, incluso podría crear incentivos económicos para que los agricultores amplíen sus operaciones.

Foto: El personal de Charm en las últimas semanas ha estado convirtiendo las alpacas de rastrojo del maíz de las granjas de Kansas. Créditos: Charm Industrial

La empresa tendría que calcular las emisiones liberadas o la tierra convertida como resultado.

Reinhardt asegura que Charm solo tomará la mitad del material agrícola de un campo determinado, y señala que poner el biocarbón y las cenizas resultantes en los campos mejorará la calidad del suelo. Añade que los usos competitivos de los residuos del maíz dependen de la región, pero que gran parte no se vende ni se ara, sino que se deja que se pudra y libere dióxido de carbono.

Pero Reinhardt resalta que Charm tendrá en cuenta los usos alternativos, los cambios en el uso de la tierra y estos otros factores.

Los cálculos internos de carbono de la empresa estiman que cuando la compañía utiliza sus propios pirolizadores, el proceso en general eliminará el equivalente a 0,85 toneladas de dióxido de carbono por cada tonelada de biomasa. Reinhardt cree que Charm mejorará esas cifras con el tiempo cambiando a gas neutro en carbono en lugar de diésel para iniciar el proceso de pirólisis, optimizando sus pirolizadores para convertir la materia vegetal en bioaceite y, finalmente, pasando a los camiones eléctricos.

El papel del Gobierno

El experto de la consultora especializada en la eliminación de carbono y políticas climáticas Marginal Carbon AB, Robert Höglund, señala que los clientes de Charm están pagando 600 dólares (572 euros) por tonelada para ayudar a "poner en marcha" este enfoque, apostando a que la empresa podrá reducir los precios. Pero indica que no está claro si el método de Charm demostrará estar entre los más efectivos, escalables o asequibles con el tiempo, o el mejor uso de esta biomasa a medida que crece cada vez más la necesidad de las fuentes de la energía renovable.

También es poco probable que las empresas sigan comprando tanta eliminación de carbono para alcanzar los miles de millones de toneladas por año que podrían ser necesarias, tanto para estabilizar las temperaturas del planeta como para sostener los negocios emergentes para eliminar los gases de efecto invernadero del aire.

En efecto, los inversores y las start-ups están apostando a que los gobiernos promulguen leyes que subsidien, incentiven o exijan estas prácticas. Reinhardt, por ejemplo, reconoce que la política del Gobierno será crucial para construir los mercados de la eliminación de carbono que permitirán que su empresa y otras prosperen.

El CEO resalta que Charm trabaja para educar a los legisladores en California y Washington, pidiéndoles un mayor apoyo para un sector naciente y normas que apuesten por las tecnologías neutras en carbono, además de permitir que investigadores y empresas exploren todas las vías.

"Los compradores corporativos como Microsoft, Stripe y Shopify solo alcanzarán una escala determinada… luego deberá intervenir la regulación. Como ha ocurrido tan a menudo en este campo, solo hace falta desbloquear la innovación", explica Reinhardt.