Eliminación de gases de efecto invernadero. La imprescindible contribución de los plásticos
Todos hemos oído hablar de las emisiones excesivas de CO2, gas absolutamente necesario para la vida en nuestro planeta, pero que en concentraciones elevadas provoca este implacable aumento del efecto invernadero. De hecho, está fehacientemente demostrado una correlación entre la emisión de CO2 a la atmósfera y el aumento global de temperatura desde los tiempos de la revolución industrial, a partir de la segunda mitad del siglo XVIII. Luego, a partir de estos hechos, se describen terribles escenarios proporcionales al aumento de temperatura. Estamos en 1.1ºC, y el límite se asegura en 2.0. Este es el punto de partida de toda una serie de fenómenos impredecibles que pueden ir desde la inundación de las principales ciudades costeras (Londres, Nueva York, Barcelona, Shangai, Tokyo), hasta la extinción masiva de especies animales y vegetales. Escenarios inaceptables desde cualquier punto de vista. 
Los datos están ahí, y se hace inevitable luchar contra este proceso creciente reduciendo de manera efectiva las emisiones de CO2 a la atmósfera. La fuente de este exceso es muy variada, difícilmente controlable y muy dependiente de nuestro actual “way of life”, de ahí la complejidad para corregir y redirigir el problema. CO2 tenemos en nuestras ciudades, los medios de transporte basados en tecnologías de combustión, calefacciones, comercios… Y, sobre todo, en la industria. Siderurgia, centrales de energía, cementeras. Los datos son incontestables: el CO2 contribuye en más del 60% al efecto invernadero, y tenemos la concentración más elevada de los últimos 650,000 años, cuando la actividad volcánica del planeta estaba en toda su plenitud.
Desde luego, la mitigación de las emisiones, la modificación de los sistemas productivos y mejora de los mismos es una condición innegociable para poder revertir la situación actual y futura. Sin embargo, estoy convencido que el mundo de los plásticos, cuya producción también es parte responsable de las emisiones actuales, puede suponer un gran campo fértil de soluciones que reduzcan de manera notable la persistencia de CO2 en la atmósfera. De manera indirecta, la implantación sostenible de medios de transporte eléctricos, construcción verde y sostenible, necesita de manera clara el desarrollo de materiales plásticos con nuevas funcionalidades. Mejoras en aislamientos, baterías, reducción de peso, y sistemas inteligentes de actuación son ejemplos que nos vienen a la mente. De manera directa, los plásticos tienen mucho que decir en la mejora de las poco efectivas actuales metodologías de captura y almacenamiento de CO2.
Captura y almacenamiento de Carbono
La captura y almacenamiento de carbono (llamado con las siglas CCS) es una de las pocas opciones para reducir drásticamente las emisiones de CO2 a la atmósfera y es una línea potenciada en Europa a todos los niveles con el fin de cumplir los objetivos de reducción de CO2 definidos en la International Climate Change Conference que tuvo lugar en París en 2015. Hay intenciones claramente definidas en esos encuentros: estabilización de las concentraciones de CO2 a 450 ppm, lo que equivale a un aumento de temperatura global equilibrado en unos 2ºC, una reducción en las emisiones de hasta un 85% en el año 2050, así como una reducción hasta 5Gt anuales. Una cosa está clara, son los países más industrializados los que más esfuerzo deben hacer. 
Vamos con la tecnología. Los principios de captura y almacenamiento de CO2 se basan en materiales que recogen el gas producido directamente de las chimeneas de la producción industrial durante los diferentes procesos de combustión. Este proceso de captura implica la separación, de manera eficiente, del propio CO2 de otros gases presentes como son el vapor de agua, nitrógeno e incluso contaminantes como óxidos de azufre o los temidos NOx. Lo interesante es pensar en cómo los polímeros pueden contribuir a una captura eficiente. Para ello hay que tener en cuenta las soluciones más clásicas e implantadas. Entre ellas, las aminas líquidas tienen un gran poder de quimisorción del CO2. Son muy activas y muy eficaces. Pero, pero, luego hay que desorber ese CO2 para poder almacenarlo. Y eso, hoy en día, cuesta mucha energía. Lo que llamamos la regeneración del adsorbente. ¿Cómo se hace esto? Pues tradicionalmente con temperatura (TSA) o presión (PSA). El otro gran adsorbente clásico es el carbón activo. Y, aunque éste no tiene tantos requerimientos energéticos para la desorción/regeneración, sí que la cantidad o eficacia de adsorción es muy mejorable. Como sea, nuevas soluciones a la captura de CO2 se hacen necesarias. Nuevas generaciones de adsorbentes se están desarrollando. Como tecnologías basadas en grafenos modificados con polímeros como la polietilenimina que aumentan claramente. Eso sí, la barrera energética que supone la desorción siempre la tenemos ahí. Lo bueno es que son tecnologías tremendamente selectivas por el CO2, dando como resultado un gas de extrema pureza. Otra tecnología muy interesante es el uso de membranas de separación. Se está trabajando en materiales como polisulfonas, acetatos de celulosa, PTMSP o polimidas dopadas con otros materiales avanzados tales como grafenos o MOFs. Las membranas no necesitan de regeneración o desorción, ya que únicamente separan. Esto, desde el punto de vista energético y económico es muy esperanzador. Pero, y siempre hay un pero, la pureza y selectividad por el CO2 no es tan destacable, vamos, es pobre, sobre todo cuando se trabaja con gases en concentraciones muy bajas y diluidas. Esto nos lleva al punto en que ninguna solución es perfecta, pero sí que se complementan perfectamente. La solución más futurible ahora mismo es trabajar con prototipos híbridos que combinen adsorbente sólidos y membranas, aprovechando lo mejor de cada casa y buscando potenciales efectos sinérgicos.
¿Cuál es el objetivo a largo plazo? Las bajas concentraciones
Hasta el momento estos sistemas de captura son muy efectivos en sistemas de alta concentración y presión de gases. Es decir, directamente enchufados a la chimenea. El futuro es claro: aumentar más y más la efectividad para poder trabajar con gases muy diluidos. Como hemos comentado, la industria es parte del problema, pero no es la única. Imaginemos adsorbedores en pinturas plásticas renovables en edificios públicos y en ciudades altamente contaminadas, o en garajes, o en los propios coches. Pavimentos, paneles publicitarios, o carreteras adsorbentes. Mil y una soluciones que forman parte de la llamada cuarta generación de adsorbentes, o depuradores atmosféricos de CO2. Es el futuro que anhelamos.
El siguiente paso es el más polémico, el más crítico. Ya tenemos ese CO2 capturado, separado, desorbido. Algo hay que hacer con él. Como mínimo debe ser presurizado y almacenado. Por una parte, dichas etapas suponen el mayor gasto energético de todo el proceso y es, posiblemente el causante de que algunas soluciones no sean rentables o estén absolutamente anticuadas. Por otra parte, almacenar el CO2, inyectarlo directamente en el suelo, no parece una solución, sino francamente retrasar un problema. Es como barrer y esconder la suciedad bajo la alfombra. Salvando las distancias, suena como el “fracking”, o como el almacenamiento de residuos nucleares. Se dice que no es peligroso, que dicho CO2 puede usarse a posteriori. No es interesante. Soluciones prometedoras están basadas en el estudio de rocas muy porosas que aumentan la eficacia de ese almacenamiento, o incluso la inyección en estratos sensibles a la carbonatación. Esto implica la reacción del CO2 con el material de dichas rocas para obtener nuevos minerales similares a los carbonatos cálcicos o talcos, tan usados en la industria para otros menesteres. También se ha valorado la posibilidad de usar ese CO2 capturado para alimentar vegetales, como por ejemplo grandes granjas de producción de algas.
Todo esto es CCS -captura y almacenamiento-, pero otras soluciones implican cambiar la S de almacenamiento por la U de uso. Se las denomina tecnologías CCU: Captura de CO2 y Utilización. Muchos investigadores, ingenieros, e incluso políticas activas, se inclinan por esta perspectiva. No se trata de almacenar, de guardar el CO2, sino de darle un uso de gran valor añadido para la industria y, evidentemente, para la sociedad. Las tecnologías más avanzadas hablan de usar el CO2 como fuente de síntesis, de reacciones químicas para obtener productos químicos industriales útiles y de gran interés. De entre ellas destaca la producción de biofueles, como el bioetanol, para la producción de energía reduciendo de manera notable la huella de carbono de todo el proceso. Pero también la química fina tiene un sitio muy importante en este proceso de utilización del CO2. Importantes proyectos para el desarrollo de compuestos químicos más complejos como fertilizantes, o polímeros y plásticos tienen un gran futuro. Bioplásticos como policarbonatos, poliésteres o biopoliuretanos, pueden ser perfectamente sintetizados a partir del CO2 capturado en procesos industriales. El gran problema de todas estas tecnologías radica precisamente en la química. El CO2, por suerte o por desgracia, es una molécula tremendamente estable. Esto es, necesita mucha energía para ser reducida e interaccionar con otros intermediarios de reacción para la obtención tanto de los biofueles como de plásticos avanzados. Y, claro, energía no sobra, precisamente es lo que más tratamos de combatir. Las soluciones a este problema son variadas y muy interesantes. Procesos de reducción basados en procesos electroquímicos, fotocatálisis usando la energía solar para reducir la barrera energética, está proporcionando excelentes resultados. La tecnología de obtención de bioplásticos requiere de catalizadores que permitan limitar temperaturas y tiempos de reacción. El grafeno o los MOFs (“metal organic frameworks”), por ejemplo, tienen mucho qué decir en la síntesis de bioplásticos baratos, totalmente sostenibles y con coste energético asumible. 
Hemos hablado de muchas vías y tecnologías para resolver el problema de acumulación de gases de efecto invernadero. No hay competición posible entre ellas. De hecho, hay muchas voces públicas que sentencian inmisericordemente que la captura del CO2 no será la solución al cambio climático, de la limitada utilidad de las tecnologías de emisión negativa. Y es cierto, no descubren las américas, no tenemos ante nosotros la maravillosa lámpara de Aladino. Todo comienza con la concienciación social, con la reducción efectiva de las emisiones, con los cambios en los hábitos actuales. Pero sí que tenemos a nuestra disposición una enorme batería, un imponente ejército de hormiguitas que, poco a poco, granito a granito, deben imponer su contribución inexorable a la reducción de las emisiones. Por separado no suponen el santo grial. Juntas es otra historia. Todo suma… hasta el infinito.
Adolfo Benedito
Experto en Descarbonización