Reciclando el CO2

El CO2 es un gas con muy mala fama a nivel mundial, seguramente debido a que es el acusado principal dentro de una trama de origen antropogénico que pretende atentar contra la Tierra en lo que se conoce como el "CAMBIO CLIMÁTICO". De hecho, este compuesto fue motivo  de nuevas publicaciones en diversos medios de comunicación, el pasado mes de mayo, cuando la estación de Mauna Loa (en Hawai) registró un promedio diario superior a 400 ppm.

Sin embargo, el CO2 no es un "gas malo" en si mismo, ni se produce por actividades que sean irresponsables o ineficientes desde el punto de vista ambiental, sino más bien al contrario, forma parte del ciclo natural del carbono y se identifica como emisión asociada a actividades de combustión optimizadas y procesos naturales.

De hecho, el CO2 es un gas presente de forma natural en la atmósfera, que ha experimentado fuertes fluctuaciones a lo largo de la dilatada historia del planeta, y que proviene en su mayor parte de fuentes de emisión naturales. Eso sí, es evidente que la presión antropogénica, desde múltiples frentes, incrementa los niveles presentes en inmisión y desplaza de forma evidente el equilibrio natural de este gas.

Su generación por parte del hombre se produce principalmente en procesos de combustión (tráfico, transporte, calefacción, generación eléctrica y algunos procesos industriales). Y si se genera directamente en los mismos como CO2 (y no como CO o monóxido de carbono) lo que implica es que se está produciendo una combustión óptima con un porcentaje de oxígeno adecuado y sin inquemados, razón por la que antes se comentaba que no era necesariamente un indicador de una actividad ineficiente.

¿Qué hacer con el CO2?

Evidentemente, la forma más efectiva de acabar con el CO2 en exceso es evitar su generación, lo cual se conseguiría mediante políticas que lleven a restringir y/o optimizar aquellos procesos que estén directamente relacionados con la emisión de este contaminante. Sin embargo, esta se devela como una tarea difícil para los gobiernos, ya que parece que podría limitar nuestro crecimiento económico actual, crecimiento que evidentemente no está basado en la capacidad de asimilación del entorno en el que se produce.

Si no podemos acabar con las emisiones de CO2, lo que está claro es que este sigue estando en la atmósfera, y si en algo han contribuido las políticas sobre el fenómeno del "Cambio Climático" es a que se emprendan multitud de trabajos, proyectos e  investigaciones, muchas de ellas encaminadas a estudiar su secuestro o retirada de la atmósfera, en el intento de contrarrestar las emisiones generadas.

La forma más efectiva y rentable de retirar el CO2 de la atmósfera es aprovechando los mecanismos naturales que ya lo hacen por nosotros, en lo que se conoce como "sumideros naturales de carbono", potenciando así las soluciones que aporta la propia naturaleza, en lugar de dilapidarlas.

Sin embargo estas soluciones parece que podrían ser lentas, en cuanto a su adopción, y costosas en cuanto a la optimización de rendimientos, presentando además trabas al actual desarrollo económico de ciertos países, que no quieren "plantar bosques" sino crecer al modelo "de los países ricos". 

En este punto surgen los "sumideros artificiales de CO2" que buscan capturar este contaminante con aminas, y deshacerse de él mediante su inyección en depósitos geológicos u oceánicos. Algunas actividades petroleras ya están empleando de hecho esta técnica para conseguir incrementar la producción de pozos prácticamente agotados, consiguiendo a su vez deshacerse de grandes cantidades de CO2.  

Sin embargo, ¿responden estas "soluciones" a todas las necesidades de reducción del CO2?

Reciclando el CO2.

Hace ya tiempo que el CO2 se ha convertido en materia prima para sectores tan importantes como el agroquímico, utilizándose para la fabricación de fertilizantes derivados de la urea, o el farmacéutico. 

Grandes empresas como BASF llevan tiempo planteándose su introducción como materia prima para la fabricación de compuestos plásticos carbonatados, y determinados invernaderos de alta tecnificación lo utilizan ya dosificado al ambiente interior con el objeto de potenciar el crecimiento de la biomasa de las plantas, fomentando el efecto de sumidero natural de las mismas.

Pero además, en los últimos años surge la visión de ciertos científicos y genios de nuestra época, que piensan ya en reciclar el CO2, llevando a cabo precisamente una reacción química contraria a la de la habitual combustión.

De esta forma si, por ejemplo, el metanol reacciona con el oxígeno para generar CO2 y agua....

2 CH3OH + 3 O2 ----> 2 CO2 + 4 H2O

... la idea es dar la vuelta a la reacción para, con el CO2 capturado y agua, conseguir generar un hidrocarburo, que podrá utilizarse como combustible, permitiendo así reducir la dependencia de muchos países de los combustibles fósiles y, a su vez, contribuir a la reducción de los niveles de CO2 atmosférico.

Esta visión ya era compartida en 2.012 por el Premio Nóbel de Química, el Dr. Ei-ichi Negishi que apostaba por reciclar el CO2, rebajando su nivel de oxidación. El investigador japonés señalaba entonces que era algo normal que ya hacía la naturaleza mediante procesos biológicos, y que se podía conseguir mediante procesos catalíticos o de biosintetización.

Lo cierto es que ya se han llevado a cabo experimentos de catálisis con CO2 que han conseguido producir hidrocarburos a partir de este contaminante, una fuente de hidrógeno y altas cantidades de energía, lo cual confirma la idea y aporta esperanzas a una salida sostenible a partir del reciclado de este contaminante.

Sin embargo, la conversión se ha llevado a cabo hasta ahora con catalizadores de origen metálico, que son extraordinariamente costosos de obtener y cuyas materias primas son escasas. Además, los rendimientos de dichas reacciones han sido siempre bajos, muy costosos, con riesgos de toxicidad y finalmente terminaban por deteriorar el catalizador.

Pero el año 2013 está siendo un año de grandes avances en este sentido. En febrero, y tras más de 10 años de investigación, la Universidad de Granada anunciaba la patente de un nuevo material, consistente en un gel de carbón dopado con una baja cantidad de metales pesados que permite, mediante una transformación electrocatalítica, convertir el CO2 de nuevo en hidrocarburos.

Aún en fase de estudio en laboratorio, el material parece muy prometedor, según los últimos resultados obtenidos, por lo que se decidió su patente en la OTRI y la extensión internacional de la misma, pasando a su desarrollo en la línea de prototipos y experiencias piloto de la propia Universidad de Granada.

Por otro lado, hace una semana, la Universidad Laval de Canadá publicó un artículo científico en el Journal of American Chemical Society donde hacía públicos los detalles de un nuevo descubrimiento. El profesor Frédéric-Georges Fontaine y su equipo habían llevado a cabo experimentos de catálisis del CO2 para convertirlo en metanol en una sola fase y utilizando un proceso energéticamente eficiente.

Para ello, han creado un catalizador formado por dos grupos: un hidroborano (formado por boro, carbono e hidrógeno) y una fosfina (formada por fósforo, carbono e hidrógeno). El nuevo catalizador proporciona una reacción dos veces más eficaz que las obtenidas hasta el momento por otros procesos de catálisis, genera menos residuos de la reacción y, sobretodo, no daña el catalizador, que puede ser reactivado. Además, el hecho de que no tenga componentes metálicos en su composición evita la aparición de productos tóxicos y abarata los costes de la producción.

Sin embargo, y en palabras del propio investigador, se encuentra todavía un escollo en este nuevo sistema que deberá solventarse antes de proceder a su lanzamiento a otras escalas. A pesar de que el proceso en sí es eficiente, la obtención del hidroborano como catalizador es hoy en día más cara que la obtención del propio metanol a escala industrial, por lo que la viabilidad económica de esta opción no está garantizada.

No obstante, su investigador no tira la toalla y continúa su investigación buscando sustitutivos al borano o medios para hacer más eficiente el proceso.

Más información las investigaciones del Dr. Frédéric Fontaine en su correo electrónico.

Más información de las investigaciones realizadas por el equipo de la Universidad de Granada en el correo electrónico del Dr. Agustín Francisco Péres, o en su página web de la universidad.