Estudio de la captura de CO2 mediante reforestación a gran escala del Desierto del Sahara.

Abstract

[ES] El alcance de este proyecto es el estudio de cómo la reforestación puede contribuir a limitar el cambio climático mediante la captura de CO2. En este caso, se ha simulado una reforestación en el desierto del Sahara, ya que es un buen representante del escenario de reforestación a gran escala, pero desafiante y complicado, debido a su clima desértico principalmente árido y su escasez de agua. Los siguientes temas se han desarrollado a lo largo del proyecto en el mismo orden:

¿ En los primeros cuatro capítulos, se establece un marco descriptivo sobre los aspectos ecológicos del área de estudio. Por lo tanto, se realiza un análisis de los tipos de suelo, el clima y los recursos hídricos. El área de estudio también se clasifica según sus ecorregiones.

¿ En el quinto capítulo, se realiza una simulación de la reforestación seleccionando los árboles más adecuados para las áreas en cuestión, sus ecuaciones alométricas para estimar la biomasa y su contenido de carbono, calculando el CO2 que podría capturar, así como las necesidades de riego y, por lo tanto, las necesidades de agua del proyecto. Además, se seleccionan tres regiones específicas de 10.000 km2 de superficie como representante de tres escenarios muy diferentes y contrastados del área de estudio, tales como: costas desérticas, interiores desérticos y tierras de cultivo que actualmente sufren deforestación debido al cambio climático.

¿ En el sexto capítulo, dado que es un área con escasez de recursos hídricos, se han estudiado dos de las tecnologías de desalinización más utilizadas: una que utiliza membranas, como plantas de desalinización basadas en tecnología de ósmosis inversa; y otro a través de procesos de sistemas térmicos, tales como plantas de desalinización basadas en Multi Stage Flash (MSF). Se hace referencia a la descripción de los componentes y procesos, incluidos los análisis termodinámicos de dichos procesos, los parámetros operativos y de eficiencia. Además, se analizaron las necesidades energéticas de ambas tecnologías de desalinización, sus emisiones de CO2, sus posibles fuentes de energía y las tendencias futuras para reducir el consumo de energía.

¿ En el séptimo capítulo, se desarrolla una evaluación final del proyecto, donde se adjunta toda la información previa y se proporciona una entidad al proyecto. Se realiza un enfoque técnico para diseñar y calcular las plantas de desalinización, centrales eléctricas y redes de distribución de agua más adecuadas. Además, se ha considerado un enfoque ambiental para calcular los equilibrios de CO2, entre el secuestro y las emisiones.

¿ En el octavo y último capítulo, se ha desarrollado el análisis de costes del proyecto. El coste general del proyecto incluye los costes de desalinización, los costes de la red de distribución de agua y los costes de explotación forestal. Con todo, se ha logrado un precio por kilogramo de CO2 secuestrado.

[EN] The scope of this project is the study of how reforestation can contribute to limiting the climate change by capturing CO2. In this case, a reforestation has been simulated in the Sahara Desert, since it is a good representative of large-scale but challenging and complicated reforestation scenario, because of its mainly arid desert climate and its water scarcity. The following topics have been developed along the project in the same order:

¿ In the first four chapters, a descriptive framework of the ecological aspects of the study area is established. Therefore, an analysis of the soil types, climate and water resources is carried out. The study area is also classified according to its ecoregions.

¿ In the fifth chapter, a simulation of the reforestation is made by selecting the most suitable trees for the areas in question, their allometric equations for estimating biomass and their carbon content, calculating the CO2 that could capture, as well as the irrigation needs and hence, the water needs of the project. Moreover, three specific regions of 10.000 km2 surface are selected as a representative of three very different and contrasted scenarios of the study area, such as: desert coastal, desert interior and cropland currently suffering deforestation due to climate change.

¿ In the sixth chapter, since it is an area with scarcity of water resources, two of the most commonly used desalination technologies have been studied: one using membranes, such as desalination plants based on Reverse Osmosis technology; and another through thermal system processes, such as desalination plants based on Multi Stage Flash (MSF). Reference is made to the description of both components and processes, including thermodynamic analyzes of said processes, operational and efficiency parameters. In addition, the energy needs of both desalination technologies, their CO2 emission, their possible energy sources and the future trends for reducing energy consumption have been analyzed.

¿ In the seventh chapter, a final evaluation of the project is developed, where all the previous information is attached and an entity is provided to the project. A technical approach is done to design and calculate the most suitable desalination plants, power plants and water distribution networks. Besides, an environmental approach has been considered to calculate the CO2 balances, between sequestration and emissions.

¿ In the eighth and last chapter, the cost analysis of the project has been developed. The overall cost of the project includes desalination costs, water distribution network costs as well as the forestry running costs. With all, a price per kilogram of CO2 sequestered has been achieved.