Foto: La compleja estructura altamente porosa de los marcos orgánicos covalentes las hace especialmente adecuadas para captar el dióxido de carbono.
Aunque se han logrado avances en la limitación de las emisiones de carbono en algunos países, particularmente en Europa y Norte América, está claro que encontrar maneras de capturar el dióxido de carbono emitido por las chimeneas industriales – o de la atmósfera – se está volviendo bastante imperativo. Los sistemas disponibles actualmente aumentan de forma dramática los costes energéticos de las plantas equipadas con esta tecnología. Y qué hacer con todo ese dióxido de carbono después de que se aísle sigue siendo problemático.
Ahora un equipo de científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y la Universidad de Califo ia en Berkeley (EEUU) han desarrollado un método que emplea estructuras moleculares superporosas conocidas como marcos orgánicos covalentes. Estas formaciones incorporan catalizadores que convierten el dióxido de carbono en monóxido de carbono que luego se puede utilizar para fabricar un amplio abanico de materiales incluidos combustibles, plásticos y hasta fármacos.
Los nuevos materiales, dice Chris Chang, un químico de la División de Ciencias Químicas del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y uno de los colíderes del equipo de investigación, están basados en "una estructura porosa y altamente estable decorada con todos estos catalizadores". Aunque la investigación aún se encuentra en una fase temprana, muy lejos de llegar a la escala de las plantas energéticas, representa un paso importante hacia el descubrimiento de nuevos métodos prácticos para absorber y emplear el dióxido de carbono tanto en forma de desechos como del aire.
Foto: La incrustación de catalizadores químicos en los marcos los estabiliza para convertir el dióxido de carbono en monóxido de carbono, que después puede emplearse como material base para útiles productos químicos.
Desarrollado en la primera mitad de la década de 2000 por Omar Yaghi, ahora profesor de químicas de la universidad de Califo ia en Berkeley y codirector del Instituto de Nanociencias Energéticas Kavli, los marcos orgánicos covalentes son formaciones complejas de cristales y altamente porosas que tienen muchas posibles aplicaciones en el almacenaje de gases, en la fotónica y en varios procesos químicos. Son especialmente valiosos como materiales para la captación del carbono porque funcionan en presencia de agua, lo que significa que se puede prescindir de los tóxicos solventes orgánicos que se utilizan en otras formas de captura de carbono; ya no se "arregla un problema para crear otro", como lo expresa Yaghi.
La captura de carbono es la mitad de la solución; convertirlo en materiales útiles es la segunda mitad. "El reto siempre ha sido, ¿se podría convertir en algún material base que pueda emplearse como materia prima para crear productos químicos útiles?", dice Yaghi. "Este trabajo es el primer paso hacia ese reto".
Los trabajos sobre la captura de carbono en forma de desechos producidos por las plantas energéticas se han paralizado en años recientes. Los enfoques actuales se centran en la captura postcombustión, generalmente mediante el uso de solventes de aminas; los métodos de precombustión, como la gasificación del carbón antes de su quema; y la oxicombustión, que quema el carbón en oxígeno puro en lugar de aire. Todos ellos son efectivos, pero resultan caros e ineficientes. Y ninguno funcionará para la captura del carbono de la atmósfera (ver ¿De verdad se puede absorber el CO2 de la atmósfera?).
El trabajo sobre técnicas novedosas, como la investigación de Yaghi, Chang y su equipo, podría abrir nuevas avenidas para que la captura de carbono resulte más viable. Una limitación es que la catálisis requiere energía: por tanto, el sistema para capturar y convertir el dióxido de carbono consumiría electricidad. Chang dice que uno de los objetivos es conectar los dispositivos de la captura y la conversión de carbono a paneles solares.
"La captura selectiva de carbono representa un reto abrumador", dice Yaghi. "Y convertirlo en un material útil aumenta la dificultad. Hace cinco años no habríamos dicho que lo resolveríamos, pero ahora estamos posicionados para poder afirmar que es viable".