Sistema de inyección de CO2 para estudios ecotoxicológicos.

Sistema de inyección de CO2 para estudios ecotoxicológicos.

Su finalidad es la de simular en laboratorio procesos de acidificación del medio marino provocado por fugas de dióxido de carbono en sistemas de Captación y Almacenamiento de Carbono (CAC),

permitiendo evaluar los posibles efectos derivados de estas fugas en los ecosistemas marinos.

El dispositivo está compuesto por uno o varios acuarios (de capacidad variable dependiendo del test a realizar) conectados a un sistema de control automático, para la inyección variable de CO2 en forma gaseosa a través del sedimento, generando un rango concreto de pH. El pH establecido es constantemente monitoreado por un sensor que se encuentra conectado al sistema informático, y es ajustado mediante la adición de CO2 por la válvula solenoide, la cual permite el flujo de gas al interior del acuario de acuerdo con las instrucciones del sistema informático establecidas previamente por el usuario.

SISTEMA DE INYECCiÓN DE CO2 PARA ESTUDIOS ECOTOXICOLÓGICOS

SECTOR DE LA TÉCNICA

Realización de ensayos de toxicidad relacionados con escapes de CO2 en el medio marino.

GENERALIDADES

Actualmente, como medida de mitigación del cambio climático, se están proponiendo y desarrollando numerosos proyectos a nivel internacional para la captación del dióxido de carbono emitido por la industria y su posterior almacenamiento en estructuras geológicas estables (CAC) .

Dentro de los sectores que necesitan abordar urgentemente el problema de las emisiones de CO2 encontramos el sector eléctrico, donde se emplean combustibles fósiles como el carbón, gas natural y petróleo. Otros sectores como el del cemento, refino, siderúrgico o químico también destacan por ser los que más contribuyen a las emisiones de gases invernadero según el "Estudio del impacto de la propuesta de modificación de la directiva de comercio de emisiones" (Garrigues Madio Ambiente, 2008) .

Muchos países se han interesado en las tecnologías de Captación y Almacenamiento de Carbono. Varios proyectos de almacenamiento de CO2 en estructuras geológicas estables ya están en funcionamiento y otros muchos han sido propuestos. Entre los proyectos de almacenamiento de CO2 en funcionamiento encontramos el Proyecto Sleipner West y Snl2lhvit (Noruega) , Weyburn CO2 Flood Project (Canada) , In Salah (Algeria) , K12B (Holanda) y La Barge (Wyoming) . Por otro lado, existen numerosos proyectos pilotos y/o propuestos para los próximos años alrededor de todo el mundo, entre los que encontramos: Kaarsto y Mongstad (Noruega) , Lacq (Francia) , Ketzin, Schwarze Pumpe y Vattenfall (Alemania) , Gorgon (Australia) , Ferr y bridge, Teesside, Onllwyn, Killingholme, Hatfield (Reino Unido) , Hydrogen Energy California Project (California) , Aalborg (Dinamarca) , Abu Dhabi (Emiratos Árabes) , Rotterdam (Holanda) , GreenGen (China) .

A nivel nacional están previstos 2 proyectos para los próximos 5 años; el de Compostilla Endesa, que prevé una captura y almacenamiento de 2.75 millones de toneladas de CO2 al año, para el año 2015, y el de Unión Fenosa, para el año 2016, que tiene previsto almacenar 1 millón de toneladas de CO2 al año.

De los más de 40 proyectos propuestos para los próximos años, más de la mitad se realizarán en zonas costeras y/o marinas, en estructuras geológicas estables del subsuelo marino (ver mapa interactivo www.worldcoal.org)

Según establece el Grupo Intergubernamental de expertos sobre el Cambio Climático (IPCC (2007) : Cambio climático 2007: Informe de síntesis. Contribución de los Grupos de trabajo 1, " Y 111 al Cuarto Informe de evaluación del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático [Equipo de redacción principal: Pachauri, R.K. y Reisinger, A. (directores de la publicación) ]. IPCC, Ginebra, Suiza, 104 págs.) , las emisiones mundiales de gases invernadero emitidos por actividades antropogénicas han aumentado en un 70% entre 1970 y 2004. En cuanto a las emisiones de CO2, considerado el gas invernadero más importante, aumentaron en torno a un 80% en este mismo período, desde el valor pre-industrial de 280 a 379 ppm. Esto indica que la tasa anual de aumento de CO2 en la atmósfera de los últimos 10 años ha sido de 1.9 ppm/año, valor considerablemente mayor a la media registrada al inicio de esta medida (1.4 ppm/año) . Además, este incremento ha sido el más rápido producido en los últimos 650.000 años (Hauton C, Tyrrell T, Wil/iams J (2009) The subtle effects of sea water acidification on the amphipod Gammarus locusta. biogeosciences 6 (8) :1479-1489) .

Diversos encuentros y/o convenciones internacionales han tenido lugar con el fin de asimilar y acatar medidas destinadas a disminuir el problema del calentamiento global. La United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC, 1992) propone la estabilización de las concentraciones de los gases invernadero en la atmósfera a niveles que eviten interferencias antropogénicas en el sistema climático mundial. Para conseguir estos niveles sería necesario reducir las emisiones aproximadamente 1 GtC (gigatonelada de carbono) al año para el 2025 (el 15% de las emisiones actuales) y 4 GtC para el 2050 (el 60% de las emisiones) (Ametistova L, Twidell J, Briden J (2002) The sequestration switch: removing industrial C02 by direct ocean absorption. The Science ofthe total environment 289 (1-3) :213-223) .

A pesar de la contribución que establece el IPCC, de hasta un 55% del esfuerzo de mitigación esperado para el año 2100, el riesgo asociado a este tipo de tecnologías reside en la posibilidad de que se produzcan fugas o escapes de CO2 durante el proceso de inyección o desde su lugar de almacenamiento una vez el CO2 este almacenado.

Liberaciones sustanciales de CO2 en el lecho marino podría causar daños al entorno marítimo. El principal impacto que se espera tras un proceso de fuga o escape de CO2 es la acidificación del medio. La reducción del pH asociado al aumento de la concentración de CO2 puede dar lugar a cambios fisicoquímicos en la naturaleza de los sedimentos marinos, en la columna de agua y en la interfase agua-sedimento, afectando negativamente a los organismos y ecosistemas marinos. El grado del impacto de las fugas de CO2 dependerá de la naturaleza espacial y temporal de la liberación así como la hidrodinámica circundante. Por tanto, efectos a corto y largo plazo, tanto a nivel de poblaciones como a nivel de especies específicas, deben ser considerados (PNUMA (2006) , Gula simplificada del "Informe especial sobre captura y almacenamiento de Dióxido de Carbono del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el

Cambio Climático. División de Convenios Ambientales del Programa de las Naciones Unidas para el medio ambiente) .

La necesidad de reducir los impactos medioambientales debidos al incremento del CO2 atmosférico ha conllevado la toma de numerosas medidas globales para la reducción de las emisiones. Dentro de estas opciones de mitigación encontramos, el uso de tecnologías de inyección de dióxido de carbono y posterior almacenamiento en estructuras geológicas estables (medida de mitigación contemplada en el Protocolo de Londres (1996) ) . El informe especial sobre la Captación y Almacenamiento de Dióxido de Carbono (CAC) (2005) , define esta técnica como "un proceso consistente en la separación del CO2 emitido por la industria y fuentes relacionadas con la energía, su transporte a un lugar de almacenamiento y su aislamiento de la atmósfera a largo plazo". Numerosos estudios efectuados exponen que el desarrollo de esta técnica podría llegar a que en el año 2030 se redujesen emisiones que representan aproximadamente el 15% de las reducciones exigidas en el ámbito de la Unión Europea.

ESTADO DE LA TÉCNICA

"The guide of best practices for ocean acidification research and data reporting" (Riebesell U, Fabr y VJ, Hansson L, Gaftuso JP (2010) Guide to best practices for ocean acidification research and data reporting. Publications Office of the European Union) establece diferentes tipos de tratamientos para el estudio de los efectos de la acidificación de los océanos. Estos tratamientos de acidificación se pueden realizar mediante adición de ácidos y bases fuertes, adición de carbonatos y/o bicarbonatos al medio o mezcla de agua enriquecida con CO2• No obstante, esta guía considera los sistemas que inyectan CO2 gaseoso puro para manipular el sistema carbonato en agua de mar, como el método más eficiente para simular en laboratorio procesos de acidificación de los océanos debido al incremento de CO2.

La mayor parte de las técnicas utilizadas actualmente en estudios de acidificación, se basan en la acidificación del agua de mar, simulando la acidificación oceánica prevista para las próximas décadas a causa del aumento de la concentración de CO2 en la atmósfera (intercambio CO2 océano-atmósfera) , mediante la realización de experimentos en laboratorio (Berge JA, Bjerkeng B, Pettersen O, Schaanning MT, Oxnevad S (2006) Effects of increased sea water concentrations of C02 on growth of the bivalve Mytilus edulis. Chemosphere 62 (4) :681-687; Gazeau F, Quiblier C, Jansen JM, Gaftuso JP, Middelburg JJ, Heip CHR (2007) Impact of elevated C02 on shellfish calcification. Geophysical Research Lefters 34; Palacios SL, Zimmerman RC (2007) Response of eelgrass Zostera marina to C02 enrichment: possible impacts of climate change and potential for remediation of coastal habitats. Marine EcologyProgress Series-344:1; Suwa R, Nakamura M, Morita M, Shimada K, Iguchi A, Sakai K, Suzuki

S A (2010) Effects of acidified seawater on early life stages of scleractinian cora/s (Genus Acropora) . Fisheries Science 76 (1) :93-99; Dashfield...

1. Sistema de inyección de CO2 para estudios ecotoxicológicos, que comprende:

• Un ordenador desde el que se controlan todas las funciones del sistema mediante software y la conexión de una Interface PC a un puerto USB.

• Controlador electrónico de pH, que realiza mediciones y controla electrónicamente el pH en acuarios, y que está provisto de una interfase para conexión a PC, para la programación y monitorización de datos.

• Una o varias regletas alargadera de enchufes y conexiones USB a las que se conectan los electrodos de pH.

• Electrodos de pH, cada uno de los cuales va conectado por su correspondiente regleta y su función es la de monitorización continúa del valor de pH en cada acuario.

• Válvulas solenoides de interrupción electrónica de CO2, que, conectadas al controlador de pH, regulan la inyección de CO2 en el acuario.

• Uno o más acuarios de volumen variable en función de los ensayos a realizar.

• Central semiautomática de suministro de CO2 que puede constar de alimentación para varios grupos de botellas, lo que permite el paso automático de un grupo agotado hacia otro en reserva para evitar interrupciones de alimentación.

• Botellas de CO2 industrial. caracterizado porque incluye mangueras agujereadas, colocadas en la parte inferior de cada acuario y conectadas a cada válvula solenoide, a través de las cuales se realiza la inyección de CO2 gaseoso.

2. Sistema de inyección de CO2 según la reivindicación 1, caracterizado porque las mangueras a través de las cuales se realiza la inyección de CO2 gaseoso es de silicona y presenta una geometría en forma de espiral.

3. Sistema de inyección de CO2 según la reivindicación 1, caracterizado porque cada válvula solenoide está a su vez conectada a la central semiautomática de suministro de C02, la cual es operada a través de un controlador de pH provisto de una interfase para conexión a ordenador para la programación y monitorización de datos.

4. Uso del sistema de inyección de CO2 según las reivindicaciones 1 a 3 para el control de la cantidad de CO2 liberado, a presión atmosférica, a través de las medidas de pH del agua de los acuarios.

5. Uso del sistema de inyección de CO2 según las reivindicaciones 1 a 3 para simular procesos de acidificación del medio marino provocados por fugas de dióxido de carbono en sistemas de captación y almacenamiento de dióxido de carbono.

6. Uso del sistema de inyección de CO2 según las reivindicaciones 1 a 3 para desarrollar ensayos de toxicidad sobre organismos marinos bajo condiciones controladas de laboratorio.

7. Uso del sistema de inyección de CO2 según las reivindicaciones 1 a 3 para la evaluación de efectos causados por fugas de CO2 almacenados en formaciones geológicas marinas estables en los ecosistemas marinos.