Diez años después del Acuerdo de París para limitar el calentamiento global a 1,5 ℃, el mundo sigue teniendo dificultades para cumplir los objetivos de reducción de emisiones. Se prevé que las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) aumenten un 1,1% en 2025, alcanzando un máximo histórico y agravando las perturbaciones relacionadas con el clima. Alcanzar las emisiones netas cero para 2050 es más urgente que nunca y requerirá una estrategia integral: transición a fuentes de energía renovables, mejora de la eficiencia energética, promoción de prácticas sostenibles de uso de la tierra y captura de dióxido de carbono (CO2).
La captura de emisiones de CO2 es una táctica fundamental para las industrias que dependen de los combustibles fósiles. Sectores como la fabricación de cemento y acero requieren temperaturas de proceso extremadamente altas y, aunque existen alternativas libres de emisiones como el hidrógeno verde, estas tecnologías aún están en fase de escalado y todavía no pueden satisfacer las necesidades energéticas industriales.
Los investigadores de materiales pueden utilizar CAS SciFinder para realizar búsquedas en la literatura sobre ciencia de materiales.
Más informaciónLa captura, utilización y almacenamiento de carbono (CCUS) se perfilan como herramientas vitales para mitigar las emisiones de las infraestructuras existentes, y la captura directa de aire (DAC) puede reducir los niveles actuales de CO2 atmosférico. Las tecnologías de captura de carbono son un componente importante de la mitigación global de emisiones y, como descubrimos en un análisis reciente de la CAS Content CollectionTM, el mayor repositorio de información científica curado por expertos, están ahora más cerca de una comercialización generalizada.
Últimas tendencias de publicación en captura de carbono
Los métodos de captura de carbono existen desde hace décadas y, como analizamos en un artículo anterior de CAS Insights, existen numerosos enfoques para capturar carbono, incluidos métodos biológicos, químicos y geológicos. Un avance significativo desde nuestra publicación anterior es el espectacular crecimiento en el número de patentes relacionadas con la captura de CO2, lo que denota un gran interés comercial en los últimos años (véase la Figura 1).
Figura 1: Número de patentes y publicaciones en revistas relacionadas con la captura de CO2 para el periodo 2009-2025. Datos de 2025 recopilados hasta mayo. Fuente: CAS Content Collection.
Hemos mapeado las publicaciones relacionadas con la captura de carbono utilizando datos de indexación de CAS, que asignan las publicaciones a secciones según su área de contenido. Este mapeo revela qué temas están recibiendo más atención investigadora y mayor actividad de patentes (véase la Figura 2). En general, los enfoques de ingeniería y conversión química lideran los esfuerzos de comercialización en este campo.
Figura 2: Mapa de publicaciones relacionadas con la captura de CO2 basado en las secciones de CAS junto con el número de publicaciones en cada rama. Los distintos nodos del mapa están codificados por colores según el porcentaje de patentes en las ramas. Fuente: CAS Content Collection.
La sección "Contaminación atmosférica e higiene industrial" cuenta con el mayor número de publicaciones, con más de 13.000. Sin embargo, a pesar de ese volumen, su porcentaje moderado de patentes (17%) sugiere que muchos estudios se encuentran todavía en la fase de investigación fundamental.
Por el contrario, las secciones "Operaciones y procesos unitarios" y "Catalizadores, cinética de reacción y mecanismos de reacción inorgánica" tienen volúmenes de publicación inferiores a los de "Contaminación atmosférica e higiene industrial", pero presentan porcentajes elevados de actividad de patentes. "Operaciones y procesos unitarios" cuenta con un 62% de patentes, lo que indica un fuerte enfoque comercial en temas como columnas de absorción, separaciones por membrana y sistemas de adsorción por oscilación de presión. "Catalizadores, cinética de reacción y mecanismos de reacción inorgánica" (37% de patentes) probablemente abarca catalizadores novedosos para convertir el CO2 en productos químicos y combustibles, en los que las empresas tienen un interés significativo.
Nuestro análisis reveló que la sección "Tecnología de energía electroquímica, radiacional y térmica" cuenta con un 24% de patentes, abarcando tecnologías como la reducción electroquímica de CO2 y las celdas de electrólisis de óxido sólido.
Resulta llamativo que las tres secciones relacionadas con las plantas y el secuestro de carbono de origen biológico —«Fertilizantes, suelos y nutrición vegetal» (5 %), «Bioquímica vegetal» (3 %) y «Bioquímica microbiana, de algas y fúngica» (11 %)— presenten porcentajes de patentes considerablemente bajos (indicados entre paréntesis). Esto parece una oportunidad comercial perdida, dada la capacidad de fijación de carbono de origen biológico mediante la fotosíntesis y el uso de microorganismos modificados.
Nuevos motores de la comercialización de la captura de carbono
¿Por qué aumenta la actividad de patentes? La comercialización de las tecnologías de captura de carbono está impulsada por múltiples factores, que van desde la creciente preocupación por el clima hasta los incentivos de mercado y los avances tecnológicos:
- Normativas medioambientales estrictas: Los gobiernos de todo el mundo están implementando normativas y políticas más rigurosas destinadas a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Entre ellas se incluyen impuestos sobre el carbono, sistemas de comercio de emisiones y mandatos para la adopción de soluciones de captura de carbono.
- Compromisos corporativos con la sostenibilidad: Las empresas se enfrentan a una presión creciente por parte de las partes interesadas, los inversores y los consumidores para reducir su impacto medioambiental y alcanzar la neutralidad de carbono. Muchas compañías están estableciendo objetivos ambiciosos e invirtiendo en CCUS para alinearse con las iniciativas medioambientales, sociales y de gobernanza.
- Incentivos económicos: Los gobiernos y las organizaciones internacionales están proporcionando una financiación sustancial, subvenciones, créditos fiscales y ayudas para apoyar la investigación, el desarrollo y el despliegue de las tecnologías CCUS.
- Aplicaciones de recuperación mejorada de petróleo (EOR): El uso de CO2 capturado en la EOR constituye un importante motor económico y de mercado para la CCUS.La inyección de CO2 en los pozos petrolíferos ayuda a extraer más crudo, lo que genera una fuente de ingresos que puede compensar parte de los costes asociados a la captura y el almacenamiento.
- Avances tecnológicos: La investigación y el desarrollo continuos están dando lugar a métodos de captura más eficientes, rentables y escalables. Esto incluye avances en nuevos materiales (es decir, disolventes, absorbentes, membranas), la optimización de procesos y la integración de la captura de carbono con otras tecnologías de energía limpia.
- Demanda del mercado de productos bajos en carbono: La creciente demanda de productos y procesos sostenibles y respetuosos con el medio ambiente en diversos sectores está impulsando la adopción de tecnologías de captura de CO2.
El coste de capturar una tonelada de CO2 es crucial para determinar la adopción y la viabilidad comercial de las tecnologías de captura de carbono. Las estimaciones de costes actuales varían en función de la fuente, la tecnología y la escala de la operación. Para los procesos industriales con altas concentraciones de CO2, como la producción de etanol o el procesamiento de gas natural, el coste puede oscilar entre 15 y 25 dólares por tonelada de CO2. Sin embargo, para las corrientes de gas diluido, como las que se encuentran en la producción de cemento y la generación de energía, los costes pueden ser más elevados, situándose entre 40 y 120 dólares por tonelada de CO2. La DAC cuesta actualmente entre 600 y 1000 dólares por tonelada, pero los expertos creen que estos costes podrían descender por debajo de los 200 dólares por tonelada para 2050 con suficientes inversiones en I+D y desarrollo de infraestructuras.
Los créditos de carbono son otro factor en la viabilidad económica de la captura de CO2. Los créditos de carbono son permisos o certificados trazables que representan la reducción o eliminación de una tonelada de equivalente de dióxido de carbono (tCO2e) de la atmósfera. Los precios de estos créditos también varían según el sector, el tipo de proyecto y la calidad del mismo. A pesar de los recientes descensos en los precios medios (hasta los 4,8 dólares/tonelada en 2024), existe una fuerte demanda de créditos verificados de alta calidad, lo que conlleva precios superiores para los proyectos con mayor durabilidad e impacto positivo.
Si estos precios suben, la viabilidad económica de capturar y almacenar CO2 resulta más atractiva en comparación con la emisión. Lograr un despliegue generalizado de la captura de carbono requerirá una inversión significativa, avances tecnológicos y normativas. Existen indicios de un futuro prometedor para estas tecnologías críticas en los próximos años, a medida que el mundo se esfuerza por cumplir ambiciosos objetivos climáticos y mitigar los graves impactos del cambio climático.
Conceptos de patentes con mayor crecimiento
Para comprender mejor cómo se está desarrollando la comercialización de la captura de carbono, analizamos las seis secciones de CAS con un alto número de patentes que se muestran en la Figura 2 e identificamos los conceptos de investigación más comunes dentro de ellas (véase la Figura 3).
Figura 3: Conceptos indexados dentro de las secciones de CAS con un alto porcentaje de patentes. Fuente: CAS Content Collection.
En «Contaminación atmosférica e higiene industrial», la adsorción y la absorción son predominantes, siendo el tratamiento de gases de combustión el foco central. Los investigadores están trabajando en la optimización de adsorbentes con alta porosidad y superficie específica para capturar CO2 de las emisiones industriales. La presencia de la economía como concepto reitera que las consideraciones de costes son cruciales para la comercialización.
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Leer la historiaLa sección «Combustibles fósiles, derivados y productos relacionados» muestra una interesante combinación de enfoques de captura y utilización. Aunque la adsorción sigue siendo importante, la recuperación mejorada de petróleo aparece de forma destacada, lo que sugiere que se están realizando estudios para utilizar el CO2 capturado para extraer más petróleo. Esto crea un incentivo económico para la captura y una mayor necesidad de secuestro adicional.
«Tecnología de energía electroquímica, radiacional y térmica» revela un cambio hacia soluciones sostenibles, ya que la biomasa y las energías renovables son los conceptos principales. La presencia de la electrólisis sugiere una investigación sobre la reducción electroquímica de CO2. La producción de gas de síntesis indica estudios relacionados con la conversión de CO2 en productos químicos útiles.
La sección de "Operaciones y procesos unitarios", que cuenta con el mayor porcentaje de patentes, se centra en aspectos de ingeniería como el flujo, la separación y la optimización de la transferencia de calor. La presencia de intercambiadores de calor indica la importancia de la recuperación de energía para hacer que los procesos sean económicamente viables.
"Tratamiento y eliminación de residuos" combina la biomasa/carbón vegetal con el tratamiento de aguas residuales, lo que sugiere enfoques integrados. La sección de "Catálisis, cinética y mecanismos de reacción inorgánica" contiene marcos metal-orgánicos y reacciones de cicloadición para convertir CO2 en carbonatos cíclicos y productos químicos valiosos. Este hallazgo es coherente con nuestro análisis anterior (véase la Figura 2), que señala un énfasis creciente en la conversión química.
Al observar las sustancias presentes en la literatura sobre captura de carbono, el CO2 es, como era de esperar, la más citada, al ser tanto el objetivo de la captura como una posible materia prima para su utilización (véase la Figura 4).
Figura 4: (A) 15 sustancias más frecuentes en publicaciones relacionadas con la captura de CO2; (B) Número de publicaciones que contienen las sustancias seleccionadas y las funciones que desempeñan estas sustancias dentro de las tres secciones de CAS con altos porcentajes de patentes y un elevado número de publicaciones. Fuente: CAS Content Collection.
Otras sustancias clave incluyen materiales de carbono; el carbón activado, por ejemplo, es un adsorbente preferido debido a su gran superficie y a su capacidad para ser modificado. Otras sustancias citadas habitualmente incluyen el nitrógeno, que se utiliza como gas inerte durante la síntesis y regeneración de adsorbentes. El hidrógeno se menciona ampliamente, ya que se genera junto con el CO2 durante el reformado con vapor de metano. El metano en sí es un reactivo en el reformado con vapor, que genera cantidades considerables de CO2, y es el producto de la reducción de CO2 mediante la reacción de Sabatier. También es crucial separar el CO2 del gas natural, que es principalmente metano, para determinadas aplicaciones.
La Figura 4B revela las funciones de las principales sustancias en la investigación sobre captura de CO2 en tres secciones de CAS con altos porcentajes de patentes y grandes volúmenes de publicaciones.
En la sección de "Contaminación atmosférica e higiene industrial", la etanolamina sirve como el principal material de ingeniería para los sistemas de absorción de CO2 postcombustión, mientras que los compuestos a base de calcio (carbonato y óxido) permiten procesos de carbonatación mineral para el almacenamiento permanente de CO2. El metano aparece predominantemente como un contaminante en las corrientes de gases de combustión, lo que requiere su separación del CO2 capturado.
La sección de "Tecnología de energía electroquímica, radiacional y térmica" enfatiza la conversión de CO2 en productos valiosos, siendo el hidrógeno y el monóxido de carbono reactivos clave en la producción de combustible sintético mediante reducción electroquímica. Este enfoque transforma el CO2 capturado en metano a través de tecnologías de conversión de energía en gas (power-to-gas), creando soluciones de almacenamiento de energía renovable. Esta sección también presenta el metano, el hidrógeno y el monóxido de carbono como reactivos, centrándose en procesos como la conversión electroquímica.
El metano, el hidrógeno y el monóxido de carbono se investigan principalmente en "Combustibles fósiles, derivados y productos relacionados" para vías de utilización del CO2, incluido su papel como reactivos en la conversión de CO2 capturado en combustibles u otros productos químicos. El metano desempeña una doble función en esta sección: como material de proceso en el reformado de metano con vapor para la producción de hidrógeno y como objetivo de separación. La menor presencia de etanolamina en esta sección sugiere que se prefieren métodos de captura alternativos, como la adsorción por oscilación de presión, para corrientes de gas a alta presión.
La sílice aparece sistemáticamente como un material de ingeniería en todas las secciones, lo que probablemente representa el desarrollo de sorbentes sólidos para la adsorción de CO2. Las diversas funciones de las sustancias ponen de relieve cómo las estrategias de captura de carbono se adaptan a diferentes contextos industriales, desde el tratamiento de emisiones atmosféricas hasta la conversión de CO2 en productos químicos valiosos y la gestión de corrientes de procesamiento de combustibles fósiles.
Aplicaciones reales de la tecnología de captura de carbono
Podemos ver cómo los conceptos relacionados y los códigos de la CIP toman forma en los usos industriales actuales a través de los titulares de patentes (véase la Figura 5):
Figura 5: (A) Titulares de patentes con el mayor número de patentes; (B) Los grupos de la Clasificación Internacional de Patentes (CIP) y los conceptos indexados por CAS más frecuentes en las publicaciones de patentes de los principales titulares. Las columnas presentan los grupos de la CIP y los cuadrados representan los conceptos, donde el tamaño de los cuadrados es proporcional al número de publicaciones. Fuente: CAS Content Collection.
- L'Air Liquide, una empresa global de gases industriales, se centra intensamente en tecnologías de separación y purificación de gases basadas en sistemas de adsorción. Sus patentes relacionadas con el gas de síntesis sugieren una integración con instalaciones de producción de hidrógeno.
- China Petrochemical Corporation y China Huaneng demuestran un fuerte énfasis en el tratamiento de gases de combustión, lo que refleja la urgente necesidad de China de descarbonizar las centrales eléctricas de carbón y otras industrias. Su enfoque en los compuestos orgánicos que contienen oxígeno indica el desarrollo de vías de utilización del CO2 para la producción química, transformando el CO2 residual en materias primas valiosas utilizando microalgas.
- ARAMCO y Schlumberger son empresas de servicios petroleros con patentes que combinan equipos de perforación terrestre con tecnologías de captura de carbono. Esto sugiere el desarrollo de sistemas de recuperación mejorada de petróleo (EOR) donde el CO2 capturado se inyecta en yacimientos petrolíferos agotados, almacenando carbono simultáneamente y extrayendo recursos petrolíferos adicionales.
La prevalencia de sorbentes sólidos y tecnologías de adsorción en todas las empresas indica un cambio hacia materiales de captura de próxima generación que ofrecen menores penalizaciones energéticas en comparación con los sistemas tradicionales de aminas líquidas. Las innovaciones en el intercambio de calor sugieren un enfoque en la integración térmica y la recuperación de energía, que son fundamentales para reducir los costes operativos. Esta distribución de patentes demuestra cómo los diferentes sectores industriales están adaptando las tecnologías de captura de carbono a sus contextos operativos y modelos de negocio específicos.
Próximos pasos para la tecnología de captura de carbono
Como muestra nuestro análisis de la CAS Content Collection, la tecnología de captura de carbono se está diversificando y madurando, y esperamos una adopción continua en los próximos años. La necesidad de limitar las emisiones de gases de efecto invernadero, incluidas las emisiones de CO2, es cada vez más urgente, y estas tecnologías críticas serán importantes para esos esfuerzos, particularmente para los sectores industriales difíciles de descarbonizar.
Como señaló el Secretario General de la ONU, el mundo necesita adoptar un enfoque de "todo, en todas partes, al mismo tiempo" para mitigar los efectos del cambio climático. La comercialización de las tecnologías de captura de CO2 es otra estrategia importante para lograr ese objetivo.
