Dióxido de carbono: de contaminante a materia prima

Onintze Parra Ipiña.

Investigadora predoctoral en Ingeniería Química.
Universidad del País Vasco / Euskal Herriko Unibertsitatea. 

Ander Portillo Bazaco.

Doctor en Ingeniería Química. 
Universidad del País Vasco / Euskal Herriko Unibertsitatea. 

Recientemente, investigadoras e investigadores del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad del País Vasco hemos logrado obtener gasolina a partir de CO₂ e hidrógeno.

El dióxido de carbono (CO₂) es uno de los gases de efecto invernadero que más contribuye al cambio climático y al calentamiento global. En las últimas décadas, las actividades humanas han generado un aumento exponencial en las emisiones de CO₂ debido principalmente a la quema de combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural) y al cada vez mayor consumo de energía.

Los últimos estudios sobre emisiones de CO₂ revelan el nivel alarmante que ha alcanzado su concentración en la atmósfera. Esto ha desencadenado un aumento en la temperatura global, lo que tiene impactos graves en nuestro planeta, como el aumento en la frecuencia de eventos climáticos extremos y la acidificación de los océanos.

En este contexto, es fundamental buscar soluciones que aborden el problema que suponen estas emisiones.

Capturar y almacenar CO₂

La captura de CO₂ y su posterior almacenamiento se ha consolidado como una estrategia esencial en la mitigación de las emisiones de gases de efecto invernadero.

El proceso consiste en la captura del CO₂, tanto directamente desde el aire como mediante captura en las chimeneas de procesos industriales, y su posterior concentración y transporte hasta un lugar en el que se almacenará permanentemente. Si bien la captura directa desde el aire está todavía en fase de investigación, las tecnologías de captura en el foco emisor ya son una realidad en la industria.

Como se ha comentado, la estrategia principal tras capturar el CO₂ es su almacenamiento permanente. Pero ¿y si pudiéramos darle una nueva vida?

Recientemente, investigadoras e investigadores del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad del País Vasco hemos logrado obtener gasolina a partir de CO₂ e hidrógeno.

Utilización del CO₂: más allá de la captura

El dióxido de carbono es una molécula relativamente inerte, por lo que se puede utilizar directamente en la industria de las bebidas, siendo uno de los compuestos más utilizados para carbonatar refrescos y otras bebidas. Del mismo modo, los sistemas de extinción de fuego emplean el CO₂ para sofocar las llamas gracias a su naturaleza poco inflamable.

Más interesante que su uso directo resulta la conversión de CO₂ a compuestos de mayor valor añadido. Pero, como ya hemos comentado antes, el CO₂ es una molécula inerte, por lo que su transformación a otros compuestos es difícil debido a su estabilidad. Por eso los procesos de conversión de este compuesto suponen un gran reto en muchos sentidos: costes de energía altos, condiciones de operación severas (presiones y temperaturas altas) y el uso de catalizadores que activen las reacciones químicas.

No obstante, cada vez son más las líneas de investigación que trabajan este tema, ampliando el abanico de compuestos que pueden ser producidos a partir de este gas presumiblemente contaminante.

Plástico, materiales de construcción y combustibles

El CO₂ puede convertirse en productos interesantes mediante rutas biológicas o químicas.

La transformación biológica hace uso de microorganismos como fuente de energía, y estos ayudan a convertir el CO₂ en un bioproducto como almidón, etanol y bioplásticos, entre otros.

También se puede imitar la fotosíntesis mediante procesos biológicos para fabricar algas utilizando CO₂, nutrientes inorgánicos y una fuente de luz.

Por otro lado, los procesos químicos son más amplios, permitiendo transformar el CO₂ en diferentes productos de gran utilidad. Entre otros, el dióxido de carbono puede ser la materia prima para la obtención de polímeros como el polietileno o el polipropileno, que nos servirán después para la producción de plásticos.

Otro proceso especialmente interesante es la conversión de CO₂ a metanol, un precursor muy importante para la producción de plásticos y otros productos químicos.

El dióxido de carbono también se ha utilizado en la fabricación de materiales de construcción, como el cemento o el hormigón, lo que ayuda a reducir significativamente las emisiones asociadas a estos procesos.

En nuestro caso, para convertir el dióxido de carbono y el hidrógeno en gasolina, hemos utilizado catalizadores compuestos de metales como el zinc o el circonio y zeolitas –un mineral de origen volcánico–. Un catalizador es una sustancia que acelera una reacción química al reducir la energía de activación necesaria para que ocurra. También ayuda a disminuir las condiciones de operación del proceso y a hacer que sea viable económicamente.

Hemos conseguido convertir a gasolina más de un 30 % del CO₂ con el que hemos alimentado al reactor, y podemos decir que es una gasolina de calidad.

Si seguimos trabajando en desarrollar este tipo de procesos, el CO₂ pasará de ser tan solo un contaminante a ser también una materia prima valiosa.

Fuente:
The Conversation