Diez años después del Acuerdo de París para limitar el calentamiento global a 1,5 °C, el mundo sigue luchando por cumplir los objetivos de reducción de emisiones. Se prevé que las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) aumenten un 1,1 % en 2025, hasta alcanzar un récord histórico y afectando aún más a las alteraciones relacionadas con el clima. Alcanzar cero emisiones netas para 2050 es más urgente que nunca y requerirá una estrategia integral: la transición a las fuentes de energía renovables, la mejora de la eficiencia energética, la promoción de prácticas sostenibles de uso del suelo y la captura del dióxido de carbono (CO2).
Capturar las emisiones de CO2 es una táctica clave para las industrias que dependen de los combustibles fósiles. Los 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 expansión y aún no pueden satisfacer los requisitos energéticos industriales.
La captura, utilización y almacenamiento de carbono (CCUS) están emergiendo como herramientas vitales para mitigar las emisiones de la infraestructura existente, 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 de las emisiones globales y, como descubrimos en un análisis reciente de la CAS Content CollectionTM, el mayor repositorio de información científica catalogado por humanos, ahora están más cerca de la 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, hay numerosos métodos para capturar carbono, incluidos los métodos biológicos, químicos y geológicos. Un avance significativo desde nuestra publicación anterior es el crecimiento dramático en el número de patentes relacionadas con la captura de CO2 , lo que indica un alto interés comercial en los últimos años (véase la Figura 1).
Figura 1: Número de publicaciones de patentes y revistas relacionadas con la captura deCO2 para el periodo 2009-2025. Datos de 2025 recopilados hasta mayo. Fuente: Colección de Contenidos de CAS.
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 la mayor atención en investigación y la mayor actividad de patentes (ver figura 2). En general, los procesos de ingeniería y conversión química lideran las iniciativas de comercialización en este campo.
Figura 2: Mapa de publicaciones relacionadas con la captura de CO2 basado en las Secciones del CAS junto con el número de publicaciones de cada sucursal. Los distintos nodos del mapa están codificados por colores según el porcentaje de patentes en las sucursales. Fuente: Colección de contenidos de CAS.
La sección de contaminación del aire e higiene industrial es la que tiene el mayor número de publicaciones, más de 13 000. A pesar de ese volumen, su porcentaje moderado de patentes (17 %) indican que muchos estudios aún están en fase de investigación básica.
Por el contrario, las secciones de operaciones unitarias y procesos y de catalizadores, cinética de reacción y mecanismos de reacción inorgánicos tienen volúmenes de publicación inferiores que la sección de contaminación del aire e higiene industrial, pero presentan altos porcentajes de actividad de patentes. La sección de operaciones y procesos unitarios cuenta con un 62 % de las patentes, lo que indica un gran interés comercial en temas como las columnas de absorción, las separaciones por membrana y los sistemas de adsorción por oscilación de presión. La sección de catalizadores, cinética de reacción y mecanismos de reacción inorgánicos (un 37 % de las patentes) probablemente incluya nuevos catalizadores para convertir el CO2 en productos químicos y combustibles en los que las empresas tienen un interés significativo.
Nuestro análisis detectó que la sección de tecnología electroquímica, radiacional y energía rérmica posee el 24 % de las patentes, abarcando tecnologías como la reducción electroquímica del CO2 y las celdas de electrólisis de óxido sólido.
Curiosamente, las tres secciones relacionadas con las plantas y el secuestro de carbono de origen biológico —la de fertilizantes, suelos y nutrición vegetal (5 %), la de bioquímica vegetal (3 %) y la de bioquímica microbiana, algal y fúngica (11 %)— mostraron porcentajes de patentes considerablemente bajos (indicados entre paréntesis). Esto parece una oportunidad comercial perdida debido al potencial de fijación biológica de carbono mediante la fotosíntesis y los microorganismos modificados.
Nuevos impulsores de la comercialización de la captura de carbono
¿Por qué está aumentando 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 del mercado y los avances tecnológicos:
- Regulaciones medioambientales estrictas: los gobiernos de todo el mundo están implementando normas y regulaciones más estrictas destinadas a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Estos incluyen impuestos al carbono, esquemas de comercio de emisiones y mandatos para adoptar 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 ambiental y lograr la neutralidad en carbono. Muchas empresas están estableciendo objetivos ambiciosos e invirtiendo en CCUS para alinearse con iniciativas medioambientales, sociales y de gobernanza.
- Incentivos económicos: los gobiernos y las organizaciones internacionales están proporcionando financiación sustancial, subvenciones, créditos fiscales y subvenciones para apoyar la investigación, desarrollo y despliegue de tecnologías CCUS.
- Aplicaciones mejoradas de recuperación de petróleo (EOR): el uso del CO2 capturado en la EOR está proporcionando un importante impulso económico y de mercado para la CCUS. La inyección de CO 2 en los pozos petrolíferos ayuda a extraer más petróleo, lo que proporciona un flujo de ingresos que puede compensar algunos costes asociados a la captura y el almacenamiento.
- Avances tecnológicos: la investigación y el desarrollo continuos están conduciendo a métodos de captura más eficientes, rentables y escalables. Esto incluye avances en materiales novedosos (es decir, disolventes, sorbentes, membranas), optimización de procesos e 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 medioambiente en varias industrias 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 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 costos pueden ser más altos, oscilando entre 40 y 120 dólares por tonelada de CO2. Actualmente, el DAC cuesta entre 600 y 1000 dólares por tonelada, pero los expertos creen que estos costes podrían bajar a menos de 200 dólares por tonelada en 2050 con inversiones suficientes en I y D y creación 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 rastreables que representan la reducción o eliminación de una tonelada de dióxido de carbono equivalente (tCO2e) de la atmósfera. Los precios de estos créditos también varían en función de la industria, el tipo de proyecto y la calidad del mismo. A pesar de las recientes caídas de los precios medios (hasta 4,8 dólares/tonelada en 2024), existe una fuerte demanda de créditos verificados de alta calidad, lo que lleva a precios superiores para proyectos con una mayor durabilidad e impactos positivos.
Si estos precios suben, la viabilidad económica de capturar y almacenar CO2 se vuelve más atractiva en comparación con emitirlo. Lograr una implementación generalizada 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, ya que el mundo se esfuerza por alcanzar ambiciosos objetivos climáticos y mitigar los graves impactos del cambio climático.
Conceptos de patentes que muestran el mayor crecimiento
Para comprender mejor cómo se está desarrollando la comercialización de la captura de carbono, analizamos las seis secciones de CAS de alta patente vistas 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 CAS con un alto porcentaje de patentes. Fuente: Colección de contenidos de CAS.
En la sección de contaminación del aire e higiene industrial predominan la adsorción y la absorción, con el tratamiento de los gases de combustión como objetivo central. Los investigadores están tratando de optimizar los adsorbentes con alta porosidad y superficie para capturar el CO2 de las emisiones industriales. La presencia de la economía como concepto reitera que las consideraciones de coste son cruciales para la comercialización.
La sección de combustibles fósiles, derivados y productos relacionados muestra una interesante combinación de conceptos de captura y utilización. Aunque la adsorción sigue siendo importante, la recuperación mejorada del petróleo está apareciendo 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 necesidad aumentada de secuestro adicional.
En la sección de tecnología de energía electroquímica, radiacional y térmica vemos una transición hacia las soluciones sostenibles, ya que la biomasa y la energía renovable son los principales conceptos. La presencia de electrólisis sugiere investigaciones electroquímicas sobre la reducción del CO2. La producción de gas de síntesis indica estudios que implican la conversión de CO2 en productos químicos útiles.
La sección de operaciones y procesos unitarios, que tiene el mayor porcentaje de patentes, se centra en los aspectos de ingeniería, como la optimización del flujo, la separación y la transferencia de calor. La presencia de intercambiadores de calor indica la importancia de la recuperación de energía para que los procesos sean económicamente viables.
En la sección sobre tratamiento y eliminación de residuos encontramos una combinación de la biomasa/el carbón con el tratamiento de aguas residuales, lo que sugiere métodos integrados. La sección de catálisis, cinética y mecanismos de reacciones inorgánicas contiene estructuras metal-orgánicas y reacciones de cicloadición para convertir el CO2 en carbonatos cíclicos y productos químicos valiosos. Este hallazgo es coherente con nuestro análisis anterior (véase la Figura 2), que señalaba un énfasis creciente en la conversión química.
Cuando analizamos las sustancias presentes en la bibliografía sobre captura de carbono, el CO2 es, comprensiblemente, el más citado, ya que es tanto el objetivo de las captura como una posible materia prima (véase la Figura 4).
Figura 4: (A) Las 15 sustancias más prevalentes en publicaciones relacionadas con la captura de CO2; (B) El número de publicaciones que contienen las sustancias seleccionadas y los roles de estas sustancias dentro de las tres secciones de CAS con altos porcentajes de patentes y un alto número de publicaciones. Fuente: Colección de contenidos de CAS.
Otras sustancias clave son los materiales de carbono. El carbón activado, por ejemplo, es uno de los adsorbentes más populares, debido a su gran área de superficie y a su capacidad de modificación. Otras sustancias comúnmente citadas son el nitrógeno, que se utiliza como gas inerte durante la síntesis y la regeneración de los adsorbentes. El hidrógeno se menciona ampliamente, ya que se genera junto con el CO2 durante la reforma del metano con vapor. El propio metano es un reactivo en el reformado con vapor, que genera cantidades considerables de CO2, y es el producto de la reducción del CO2 mediante la reacción de Sabatier. También es crucial separar el CO2 del gas natural, que es principalmente metano, para ciertas aplicaciones.
La Figura 4B indica los roles de las principales sustancias en la investigación de la captura de CO2 a través de tres secciones de CAS con altos porcentajes de patentes y altos volúmenes de publicaciones.
En la sección de contaminación del aire e higiene industrial, la etanolamina es el principal material de ingeniería para los sistemas de absorción de CO2 tras la combustión, mientras que los compuestos a base de calcio (carbonato y óxido) permiten los procesos de carbonatación de minerales para el almacenamiento permanente de CO2. El metano aparece predominantemente como contaminante en los flujos de gases de combustión, por lo que es necesario separarlo del CO2 capturado.
La sección de tecnología de energía electroquímica, radiactiva y térmica enfatiza la conversión de CO2 en productos valiosos; así, el hidrógeno y el monóxido de carbono reactivos son clave en la producción de combustibles sintéticos a través de la reducción electroquímica. Este concepto transforma el CO2 capturado en metano mediante tecnologías de potencia-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 la sección de combustibles fósiles, derivados y productos relacionados para determinar las vías de utilización del CO2, incluida su función como reactivos en la conversión del CO2 capturado en combustibles u otros productos químicos. El metano desempeña una doble función en esta sección: como material de proceso en la reforma del metano con vapor para la producción de hidrógeno y como objetivo de la separación. La menor presencia de etanolamina en esta sección indica que se prefieren métodos de captura alternativos, como la adsorción por oscilación de presión, para las corrientes de gas a alta presión.
La sílice aparece constantemente como un material de ingeniería en todas las secciones, lo que probablemente represente el desarrollo de sorbentes sólidos para la adsorción de CO2. Los distintos roles de las sustancias ponen de manifiesto cómo las estrategias de captura de carbono se adaptan a distintos contextos industriales, desde el tratamiento de emisiones atmosféricas hasta la conversión de CO2 en productos químicos valiosos y la gestión de los flujos de procesamiento de combustibles fósiles.
Aplicaciones en el mundo real de la tecnología de captura de carbono
Podemos ver cómo conceptos relacionados y códigos IPC toman forma en los usos industriales actuales a través de los cesionarios de patentes (véase la Figura 5):
Figura 5: (A) Cesionarios de patentes con el mayor número de patentes; (B) Los grupos de Clasificación Internacional de Patentes (IPC) y conceptos indexados por CAS más prevalentes en las publicaciones de patentes de los principales cesionarios de patentes. Las columnas presentan los grupos IPC, y los cuadrados representan los conceptos donde el tamaño de los cuadrados es proporcional al número de publicaciones. Fuente: Colección de contenidos de CAS.
- L'Air Liquide, una empresa internacional de gases industriales, se centra en gran medida en las tecnologías de separación y purificación de gases basadas en sistemas de adsorción. Sus patentes relacionadas con el gas de síntesis muestran una integración con las instalaciones de producción de hidrógeno.
- China Petrochemical Corporation y China Huaneng demuestran un fuerte énfasis en el tratamiento de los gases de combustión, lo que refleja la urgente necesidad de China de descarbonizar las centrales eléctricas de carbón y otras industrias. Su interés 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 valiosas materias primas mediante microalgas.
- ARAMCO y Schlumberger son empresas de servicios petroleros con patentes que combinan equipos de perforación de tierra con tecnologías de captura de carbono. Esto sugiere el desarrollo de sistemas EOR donde el CO2 capturado se inyecta en campos petrolíferos agotados, almacenando simultáneamente carbono y extrayendo recursos petroleros adicionales.
La prevalencia de sorbentes sólidos y tecnologías de adsorción en todas las empresas indica un cambio hacia los materiales de captura de próxima generación, que ofrecen menores penalizaciones energéticas en comparación con los sistemas tradicionales de amina líquida. Las innovaciones en el intercambio de calor sugieren centrarse 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 indica nuestro análisis de la Colección de contenido de CAS, la tecnología de captura de carbono se está diversificando y madurando, y esperamos una adopción constante en los próximos años. La necesidad de limitar las emisiones de GEI, incluidas las emisiones de CO2, se vuelve cada año más urgente, y estas tecnologías clave serán importantes para esas iniciativas, especialmente para los sectores industriales difíciles de eliminar.
Como señaló el secretario general de las Naciones Unidas, el mundo debe adoptar un método integral para mitigar los efectos del cambio climático. La comercialización de las tecnologías de captura de CO2 es otra estrategia importante para lograr ese objetivo.
