Crean un método que aprovecha el CO2 para purificar metales

En las Cumbres del Clima, como la recién celebrada en Madrid, se busca crear medidas y acuerdos que obliguen a las empresas y fábricas a contaminar menos. Pero el obstáculo que siempre aparece es cómo lograrlo, y es un problema complicado de abordar.

Pensemos en una central termoeléctrica. Su función es la de producir electricidad a partir de la quema de material orgánico. Si usa combustibles fósiles como el carbón, la central generará un enorme volumen de dióxido de carbono o CO2, el mismo compuesto químico que emitimos al respirar. Este gas es altamente contaminante y se libera a la atmósfera a través de las enormes chimeneas de la central. El problema es que, aun sabiendo lo perjudicial que es, la reacción química de funcionamiento de la central no puede cambiar: si quema combustible fósil, tendrá que generar de manera inevitable el CO2.

En un caso así, sólo tendremos tres opciones para reducir la contaminación: cerrar la central, transformarla para que no funcione con combustible fósil, o disminuir su rendimiento. Tres soluciones que no siempre son factibles en ciertos países y zonas. ¿Existe alguna manera de mantener la central termoeléctrica abierta, pero hacer que contamine menos?

Filtrando el aire

Una de las soluciones propuestas por la ciencia a esta pregunta es engañosamente simple pero coherente: filtremos el CO2 de la fábrica y no dejemos que salga a la atmósfera. Las soluciones de este tipo reciben el descriptivo nombre de “procesos de recogida y almacenamiento de dióxido de carbono”, y se suelen mencionar en las Cumbres del Clima y reuniones políticas como la solución favorita para reducir la contaminación por CO2 de ciertas industrias y mantener la economía.

Pero estos sistemas tienen dos puntos débiles. El primero es que necesitan electricidad para funcionar. Si esa electricidad no proviene de una fuente renovable y limpia realmente no estaremos haciendo nada: solo recogiendo el CO2 por un lado y provocando la emisión en otra central diferente. Para solucionarlo, la energía tendría que provenir de una fuente sostenible dedicada de manera exclusiva a este proceso. Por ejemplo, situando un molino de viento al lado de la central termoeléctrica.

El otro punto débil reside en qué hacer con el CO2 que recogemos. No debemos dejarlo libre en la naturaleza, y transformarlo mediante reactores biológicos que imiten la fotosíntesis requiere demasiado tiempo. Por ahora la mejor solución que se ha encontrado es el almacenamiento bajo tierra, inyectándose a varias decenas de metros bajo el suelo para que no interfiera demasiado con el medio ambiente.

Estos sistemas son caros y costosos, y normalmente no se implementan porque las empresas no están interesadas en perder su dinero y los gobiernos tampoco tienen suficiente dinero como para financiarlos. Por este motivo, los científicos buscan mejorar este proceso haciéndolo más rentable y atractivo para los que van a usarlo. Y una posible estrategia es aprovechar el dióxido de carbono que recogemos.

Matar dos pájaros de un tiro

Con el objetivo de aprovechar directamente el CO2 recogido, unos investigadores franceses han creado una mezcla de varios compuestos químicos con una propiedad especial: si se le inyecta CO2, es capaz de purificar ciertos metales.

La purificación de metales es una tarea ardua y muy contaminante. Normalmente los metales que necesitamos en la industria no están presentes de manera pura en la naturaleza, sino que existen en algún compuesto químico derivado. En la purificación se somete al compuesto a varios ácidos y bases fuertes que reaccionan químicamente para aislar el metal deseado. Estos procesos químicos suelen generar desechos especialmente tóxicos y contaminantes, por lo que la purificación industrial está bastante limitada a unos pocos metales.

El equipo de científicos desarrolló varias combinaciones de ligandos, compuestos químicos capaces de reaccionar y unirse de manera específica a un elemento determinado. Estos ligandos funcionan como una pinza química. Si no hay CO2 en la mezcla el ligando permanece cerrado, pero al añadirlo cambia de forma y se une al metal que se quiere purificar. Esto provoca que si el metal está diluido se vuelva sólido y caiga al fondo del vaso, donde puede ser recogido fácilmente.

El sistema es tan efectivo que los investigadores hacen una demostración conectando la mezcla directamente al tubo de escape de un coche. Por ahora, solo han desarrollado ligandos para purificar lantano, níquel y cobalto; precisamente los metales necesarios para hacer baterías de coche. Esto abre posibilidades interesantes a pequeña escala, ya que purificar estos metales permitiría renovar la batería por la acción del CO2 que el propio coche expulsa.

Lo más interesante de este estudio es cómo combina los dos problemas para generar una solución. Si usamos el CO2 de las fábricas para purificar metales, evitaremos liberar ese CO2 a la atmósfera y también lograremos purificar metales de una manera más respetable con el medio ambiente. Además, como la purificación de metales es un proceso tan valioso, muchas centrales y empresas estarán interesadas en instalar un sistema de captación de CO2 y contaminar menos. Eso sí que es matar varios pájaros de un tiro al mismo tiempo. O más bien, salvarlos de la contaminación.

QUE NO TE LA CUELEN:

• Aunque estos sistemas capten el CO2, existen muchos más contaminantes que emitimos y que debemos erradicar, como el ozono o el óxido nitroso. Aun no tenemos ningún método efectivo para deshacernos por completo de la contaminación y lo más eficaz sigue siendo emitir menos.
• Como hemos indicado, los sistemas de captación de CO2 necesitan electricidad y esta debe provenir de una fuente sostenible. Si no, no servirá de nada. Por este motivo es importante seguir investigando energías renovables nuevas y mejorar las existentes.

REFERENCIAS:

• Septavaux, Jean, et al. “Simultaneous CO2 Capture and Metal Purification from Waste Streams Using Triple-Level Dynamic Combinatorial Chemistry.” Nature Chemistry, Jan. 2020
• Jacobson, Mark Z. “The Health and Climate Impacts of Carbon Capture and Direct Air Capture.” Energy & Environmental Science, Royal Society of Chemistry (RSC), 2019