Convirtiendo el CO2 en un recurso

En Matgas, una agrupación de interés económico creado por la empresa Carburos Metálicos, el grupo Air Products, el CSIC y la UAB, se investiga para convertir las emisiones de CO2 en un recurso. Este gas, uno de los principales causantes del efecto invernadero, tiene aplicaciones en el tratamiento de aguas, en la alimentación, en la obtención de plásticos o de materiales de alto valor añadido.

TODO LO QUE NECESITA SABER SOBRE LA CAPTURA DE CO2  El CO2 como recurso es un libro de divulgación escrito por Lourdes Vega, investigadora científica del CSIC y actualmente directora de MATGAS y directora de I+D de la empresa Carburos Metálicos. En el libro, editado por la Fundación Gas Natural, se aborda de forma didáctica prácticamente todos los aspectos sobre la captura del CO2 y su uso industrial en nuevas aplicaciones. Si hay algo que sobrará en el futuro con un escenario de cambio climático es CO2. Una de las formas de luchar contra el cambio climático es intentar reducir las emisiones de de este gas, uno de los principales causantes del efecto invernadero. ¿Se pueden retener las emisiones procedentes de la quema de combustibles fósiles, y almacenar el CO2 para destinarlo a otros usos, evitando así parte de esas emisiones? La respuesta es sí, aunque implica no pocos retos tecnológicos.

Esta es una de las líneas principales de trabajo de MATGAS, que se ha convertido en referencia internacional en esta área de investigación. Este Laboratorio de investigación y desarrollo en materiales y gases es una agrupación de interés económico creado por la empresa Carburos Metálicos, el grupo Air Products, el CSIC y la UAB, que celebra estos días su 10 aniversario.

Para conseguir retener y reutilizar el CO2 hay que capturarlo en el punto de origen, allá donde se produce la emisión de los gases, almacenarlo, transportarlo y aplicarlo a los diferentes usos o almacenarlo permanentemente. Dada la cantidad de CO2 que se produce a diario, no existen aún en el mercado aplicaciones suficientes para utilizarlo, por lo que es un reto y una oportunidad trabajar en este campo. En MATGAS se investigan nuevos procesos y sistemas para aplicar ese CO2. Algunos de ellos permiten retener permanentemente el gas, transformándolo en un nuevo material. En otros casos, se trata de usar el CO2 en aplicaciones que ya existen pero que utilizan compuestos nocivos para los seres humanos y el medio ambiente: en estos casos, el CO2 no queda secuestrado pero su uso permite evitar otros compuestos mucho más perjudiciales para el medio ambiente.

Algunas de estos procesos y tecnologías se investigan en el marco de estos grandes proyectos: SOST-CENIT (Nuevos Usos industriales y sostenibles del CO2) , que ha tenido una financiación de 26,4 millones de euros y que finalizará este año; y el proyecto CIUDEN, que supone el desarrollo de una planta piloto para experimentar la captura y el almacenamiento de CO2 y con el que MATGAS colabora estudiando el efecto del CO2 en las rocas en las que será almacenado.

Materiales y plásticos hechos con CO2

En MATGAS se trabaja para obtener materiales de alto valor añadido a partir de CO2. Una aplicación interesante que permitiría retener permanentemente el CO2 es su uso para obtener materiales plásticos, concretamente policarbonatos. Hay varias formas de sintetizar policarbonatos y dos moléculas principales: el bisfenol A y el fosgeno. Estudios recientes han demostrado que es posible sustituir el fosgeno, un compuesto altamente tóxico, por CO2.

Otro proceso que se está investigando en MATGAS es la reacción de CO2 para obtener carbonato cálcico y su uso para el blanqueo del papel. Permite obtener un papel con propiedades mecánicas mejoradas y es un proceso ambientalmente más limpio, ya que se evita parte de los compuestos clorados blanqueadores. Otras aplicaciones del carbonato cálcico son la producción de vidrio y cemento, en la formulación de pastas dentales o en medicina, como suplemento del calcio.

Tratamiento del agua

El CO2 se puede usar para el tratamiento del agua. Aplicado a aguas residuales, permite cambiar el pH del agua, lo que tiene como efecto directo la precipitación de la suciedad e impurezas , lo que facilita su separación.

También se puede aplicar al tratamiento parcial del agua de piscinas y similares, lo que permite reducir la cantidad necesaria de desinfectantes clorados, que acaban teniendo repercusiones sobre la salud. La supresión de todo o parte del cloro permite además reducir la cantidad de compuestos clorados que se dispersan en el medio ambiente y que tienen efectos sobre el ecosistema. En MATGAS se estudia para optimizar este tipo de tratamiento que ya se aplica a nivel comercial.
A nivel de potabilización de agua, en MATGAS se está desarrollando un equipo de tratamiento de agua de uso doméstico basado en el uso de CO2. Otra aplicación para el agua destinada al uso doméstico es la remineralización -aporta carbonato- del agua tratada en desalinizadoras, que han perdido sus minerales en el proceso de desalinización.

El CO2 en la alimentación

El CO2 en condiciones supercríticas tiene aplicación como disolvente verde, permite extraer compuestos de forma selectiva y sustituye a otros disolventes orgánicos más nocivos para la salud humana, como el glicol, el tolueno o la acetona. Así, se aplica a la extracción de la cafeína del café y el té, del lúpulo para producir cerveza, para extraer la grasa del cacao o los pesticidas de los cereales.

El mismo proceso de extracción con CO2 se usa en otros ámbitos diferentes de la alimentación: para extraer la grasa de la piel o de piezas mecánicas, para limpiar microchips o para extraer biodiesel de biomasa.

La conservación de alimentos envasados en atmósferas protectoras es otra de las aplicaciones del CO2. Normalmente estas atmósferas se componen de una mezcla de CO2, nitrógeno y oxígeno. El CO2 inhibe el crecimiento de la mayoría de patógenos aeróbicos (que necesitan oxígeno).

Pero ¿cómo se captura y almacena la emisión de CO2?

Para capturar y almacenar el CO2 se necesitan materiales específicos, capaces de reaccionar con el CO2 y retenerlo, como si fuera un filtro, y materiales para su almacenamiento y transporte. Es lo que se estudia en el laboratorio de reactividad de gases de MATGAS, donde se investigan materiales que puedan ser aplicados tanto en la salida de la emisión de CO2 como en las tuberías o en cisternas donde debe ser transportado en condiciones supercríticas.

Otro de los aspectos investigados tiene que ver con la mejora de las condiciones de combustión para retener el CO2. Y es que retener el CO2 implica separar el CO2 de los otros compuestos (fundamentalmente nitrógeno) que forman la emisión, ya que se trata de una filtración selectiva. En la combustión de carbón “sólo” un 14% del humo que se emite es CO2. Y en la combustión de gas natural, sólo hay un 4% de CO2 en las emisiones.

Como la filtración y retención de CO2 es más eficaz cuanto mayor sea el porcentaje de CO2, se están investigando métodos para aumentar ese porcentaje. Es lo que se hace en el Proyecto CIUDEN, en el que participa MATGAS, en el cual se está desarrollando una planta piloto para secuestrar las emisiones de CO2. En esta planta piloto se está ensayando la denominada oxicombustión, la combustión en una atmosfera rica en oxígeno en lugar de aire, de forma que al filtrar las emisiones no tienen que separar el nitrógeno (que es uno de los elementos mayoritarios del aire).