Carbono: Si no puedes con tu enemigo, captúralo

Algunos científicos se han dado cuenta de que, ya que, de momento, no podemos prescindir de él, deberíamos al menos aprovecharnos de él. Porque el CO2 que sale por las chimeneas no es solo un demonizado gas, sino una materia prima que -tras ser capturada y tratada- puede llegar a ser muy valiosa. En el Centro Tecnológico Ainia , de Valencia, un grupo está trabajando en un proceso para capturar ese anhídrido carbónico, tratarlo y alimentar con él microalgas, que más tarde servirán para alimento de piscifactorías, colorantes, pinturas, fármacos , alimentación, bioplásticos o energía.

Para los investigadores del Cenit-Vida de Ainia, respaldado por el CDTI e Iberdrola , la primera fase es capturar ese dióxido de carbono de sus fuentes de emisión. Su sistema de captura selectiva ha alcanzado, en simulaciones a escala piloto, purezas de hasta el 95 por ciento en el gas capturado y tratado. «Se trata de atrapar de forma selectiva el CO2 con unas bolitas de material poroso », explica Elvira Casas, técnico responsable del programa, «así, tras eliminar aromas, hacer analíticas o tratar polímeros, lo que antes era contaminante lo convertimos en una materia prima».

El material empleado son aminas, una base, cuyos radicales libres atrapan al dióxido de carbono, un ácido, generando un compuesto fácil de descomponer . Este sistema, que estará en fase de pruebas hasta 2016, ha logrado hasta el momento reducir en un 20 por ciento el coste de producción del dióxido de carbono.

En una sala anexa del centro, una estantería metálica sostiene varios pisos con tubos rellenos de una pasta verde iluminados por fluorescentes y rodeados por un semicírculo reflectante. Este fotobiorreactor es, por así decirlo, un invernadero de microalgas . El objetivo es emplear el CO2 capturado para, mediante la acción de la luz, estimular el crecimiento de esta biomasa.

Los valores químicos o de temperatura están monitorizados en todo momento. «Demasiada luz quema a las microalgas, necesitamos encontrar determinadas condiciones y que, al mismo tiempo, el coste sea lo más reducido posible», explica Casas.

El sistema reflectante funciona como un intensificador lumínico, para que tanto la luz directa, la difusa y el albedo vayan hacia las algas. «Incrementa el factor limitante, que es la luz», dice Carlos Padilla, director del proyecto Cenit-Vida para la Valorización Integral de Algas. En este dispositivo, patentado por el centro, las algas reciben «un 80 por ciento más de luz que un tubo desnudo. Con otros intensificadores se ha logrado hasta un 14 por ciento más en biomasa », dice Padilla. El objetivo último es «abaratar el coste de producción de las microalgas», explica.

Los investigadores han diseñado tres tipos de fotobiorreactores como éste con la idea de exportar la tecnología , «y potenciar que llegue a países con menos intensidad de luz», dice Padilla.

A día de hoy, cultivar microalgas de una forma económicamente sostenible requiere un extenso terreno . La idea detrás de estos fotobiorreactores es mejorar la eficiencia para así reducir el coste de producción. Es prometedor, pero aún falta dar ese paso del laboratorio a las grandes superficies. Otro de los proyectos en cartera es combinar el cultivo con los huertos termosolares o fotovoltaicos .

Las microalgas, que se componen básicamente de proteínas, lípidos e hidratos de carbono , son una materia prima excelente tanto para fabricar biofuel como fármacos, enriquecer galletas o yogures o alimentar a los peces en un criadero. En función de su uso, el kilo de biomasa seca oscila entre 30 y 100 euros.

En el mismo polígono industrial de Paterna, a las afueras de Valencia, está Altex, una «spin-off» (empresas de base tecnológica) montada por el centro de investigación para encontrar aplicaciones industriales para el dióxido de carbono. «Llevamos apostando desde hace 25 años», dice José García, director de Seguimiento, Sistemas y Procesos del CDTI, quien financia parte de la iniciativa, «por CO2 para sustituir disolventes orgánicos».

Una de las grandes ventajas del dióxido de carbono es que basta con comprimirlo a 73 bares y 31ºC de temperatura para que alcance su punto supercrítico, convirtiéndose en un fluido entre líquido y gaseoso. Así, el CO2 pasa de ser un gas contaminante a un disolvente totalmente ecológico y reutilizable.

Uno de los mayores problemas del corcho, cuando se usa, por ejemplo, como tapón para el vino , es una sustancia llamada tricloroanisol o TCA. Se encuentra únicamente en una proporción de un miligramo por cada tonelada de corcho y aún así, es suficiente para estropear el sabor o el olor de un vino. Esta planta utiliza el CO2, inyectado a presión, para sacar el TCA del corcho , recuperando tras el proceso entre el 96 y el 99 por ciento del gas.

«Es un ejemplo de cómo ese CO2 que se captura puede utilizarse y generar valor añadido », dice Elvira Casas. Además de la eliminación del olor o sabor del corcho, esta planta pionera está ofreciéndose a otras empresas, otras industrias, en las que estos procesos de extracción, son más caros o contaminantes.

Por ejemplo, es accesible para la industria farmacéutica y cosmética a la hora de aislar o purificar principios activos vegetales con efectos medicinales, obtener extractos herbales a partir de plantas aromáticas o eliminar disolventes residuales.

Uno de los aspectos más lucrativos de estos usos del dióxido de carbono parece estar en la industria alimentaria, ya que, por una parte, pueden valerse del CO2 para extraer grasas de, por ejemplo, el cacao o eliminar plaguicidas , pero también para obtener obtener extracto de lúpulo, especias para colorantes naturales, aromas, esencias, vitaminas, antioxidantes de plantas, aceites esenciales o aceites de pescado. Y más allá de la extracción, el CO2 supercrítico también se emplea para mejorar los parámetros de calidad -desinfectando- o conservación de los productos en atmósferas especiales.

Además de sus crecientes usos en la industria del presente, el dióxido de carbono está comenzando a emplearse en la confección de nanomateriales , en ocasiones sin precedentes. En uno de los ensayos más recientes, un grupo de químicos e ingenieros polacos ha empleado el CO2, y la reacción que a éste presentan ciertos compuestos químicos de diseño, para crear un material microporoso fluorescente con más luminiscencia que los actuales OLED (diodos orgánicos emisores de luz).

«Nuestra investigación no se limita a la fabricación de materiales, sino que es importante porque abre una nueva ruta sintética para los nanomateriales basados en carbonatos y óxidos de metales , donde el dióxido de carbono juega un papel fundamental», explica el profesor Janusz Lewiski, del Instituto de Física y Química de la Academia Polaca de Ciencias y autor principal de este trabajo.

En este caso, al combinar bloques de carbonato de zinc con dióxido de carbono, la reacción entre ambos llevaba a la creación del nuevo material. «Usando el dióxido de carbono como ladrillo, pudimos construir un material altamente poroso y muy altamente luminiscente», dice Kamil Sokołowski, investigador en el proyecto, «y nos preguntamos: ¿podría ser usado para construir diodos luminosos o sensores? El descubrimiento es reciente, el trabajo de investigación sobre el nuevo material aún está en progreso, pero estamos convencidos de que la respuesta es sí».

Cada día aparecen nuevas aplicaciones para un gas que, en realidad, lleva usándose en la industria desde hace décadas, por ejemplo, para carbonatar bebidas . Sin embargo, aún queda muchísimo trecho hasta que las cifras de CO2 capturado y reutilizado alcancen una mínima representatividad.

De acuerdo con Lourdes Vega, directora del centro de investigación en materiales y gases (MATGAS) de la Universidad Autónoma de Barcelona y coordinadora del monográfico «Usos del CO2: un camino hacia la sostenibilidad», editado por la Plataforma Tecnológica del CO2, en 2011, la actividad humana emitió a la atmósfera 31.200 millones de toneladas de dióxido de carbono mientras la industria utilizaba -para extintores, refrescos, etcétera- apenas 128 millones, es decir, un 0,4% del total emitido.

El presidente de la PTCO2, Francisco Javier Alonso, coincide en que «la demanda mundial actual y previsible para el dióxido de carbono en usos se sitúa en varios órdenes de magnitud por debajo del nivel de emisiones antropológicas que se producen», por lo que este tipo de tecnologías no pueden, en principio, rivalizar con otras iniciativas como el almacenamiento geológico del gas. «Sin embargo, por su contribución en la lucha contra el cambio climático, sí constituyen en sí mismas un campo de desarrollo tecnológico muy interesante, que se debe apoyar y cuya demostración y práctica merecen ser favorecidas hasta donde sea posible».