¿Qué usos tiene el CO2?

¿Qué es el CO₂?

El dióxido de carbono (CO₂) es un gas incoloro e inodoro y no inflamable que forma parte de la naturaleza y es indispensable para la vida en la Tierra. Este gas lo constituye una molécula lineal que está formada por un átomo de carbono ligado a dos átomos de oxígeno unidos por un enlace covalente.

El CO₂ a temperatura ambiente y presión atmosférica está en estado gaseoso. No obstante, cambiando las condiciones de presión y temperatura, es posible obtenerlo en sus diferentes estados: sólido (T<-78ºC y presión atmosférica), líquido, o como fluido supercrítico (T>31ºC y P>73 atm). En función de sus estados, se conocen diversas aplicaciones a las que puede destinarse el CO₂, demostrando que el dióxido de carbono es un producto útil, versátil y seguro, con diversas aplicaciones industriales.

El CO₂en el cambio climático

Sin embargo, a pesar de ser un gas indispensable para la vida, elevadas concentraciones de éste en la atmósfera terrestre consiguen elevar la temperatura en la Tierra constituyendo una de las principales causas del Calentamiento Global. De esta forma las altas emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), principalmente debidas a actividades industriales, impiden que la radiación térmica sea emitida por la superficie terrestre tras ser calentada por el sol, provocando un aumento de la temperatura global.

La conversión de gases de efecto invernadero como el CO₂ en materias primas reutilizables es uno de los objetivos en ámbito del desarrollo sostenible. Durante las últimas décadas son muchos los esfuerzos realizados para lograr la transformación del CO₂ en productos químicos útiles de alto valor añadido. De hecho, en España se emiten casi 119 millones de toneladas de CO₂, residuo que ya se utiliza como materia prima en línea con los criterios de la Economía Circular.

Existen varias razones que convierten al CO₂en una molécula de interés, ya que es un gas abundante, barato, no tóxico y no inflamable. Además, su transformación en otros productos permite la reducción del efecto invernadero del que es causante, creando un futuro sostenible a través de su utilización como fuente renovable de carbono.

La captura de CO₂ (CC) ya es una realidad industrial. En un futuro no muy lejano, los avances de la ciencia permitirán hacer un sueño realidad: el dióxido de carbono emitido en la atmósfera será capturado, almacenado, transportado y reutilizado como fuente de carbono para generar nuevos productos.

Para qué se usa el CO2 o dióxido de carbono

El uso directo de CO₂ permite actualmente conservar alimentos, realizar tratamiento de aguas, limpieza en seco, manipulación de órganos artificiales y cosmética entre otros. Además, su transformación permite obtener productos tales como el ácido acetilsalicílico, polímeros o gasolina, considerados de alto valor añadido.

Usos del CO₂, ejemplos:

En concreto, algunos ejemplos de usos del CO₂ en diferentes ámbitos son:

Uso en seguridad: el CO₂ se utiliza en extintores de incendios por ser un gas no combustible y que no reacciona químicamente con otras sustancias. Además permite ser comprimido, no conduce la electricidad y no deja ningún tipo de residuo.
Medio supercrítico: un fluido supercrítico tiene las propiedades de un líquido y un gas al mismo tiempo. En este sentido, el CO₂ es un fluido muy utilizado como un “disolvente verde” utilizado para extracciones líquido-líquido en condiciones de temperatura y presión relativamente bajas, como es el caso de la extracción de la cafeína, el lúpulo (para la producción de cerveza), la grasa de cacao u extracción de aceites esenciales como es el caso del orégano. Como medio supercrítico también se utiliza para el procesado de plásticos o bien procesos de encapsulación o recubrimiento. Esta metodología permite así procesar alimentos y medicamentos de una manera eficiente evitando el contacto con sustancias perjudiciales para la salud. Además también es interesante su uso en la eliminación de extracción de tricloroanisol (TCA) del corcho que dan mal sabor al vino y puede llegar a estropearlo.
Alimentación: este gas se utiliza como aditivo alimentario al ser un compuesto no tóxico y con propiedades bactericidas demostradas. Además, también es conocido su uso en la carbonatación de bebidas.
Agricultura: la utilización de dióxido de carbono en invernaderos favorece la fotosíntesis dando lugar a mayor crecimiento de las plantas.
Nuevos polímeros: la utilización de CO₂ permite obtención de nuevos materiales, entre ellos polímeros como los policarbonatos. La utilización del CO₂ como materia prima en estas síntesis permite la sustitución del fosgeno como material de partida.
Medicinal: permite la manipulación de órganos artificiales al ser mezclado con otros gases en la composición requerida. Además, su utilización en la síntesis de la aspirina es bien conocida, puesto que se trata de un proceso totalmente industrializado.
Energía: el uso del CO₂ capturado permite obtención de energía verde y limpia, puesto que mediante una reacción con H₂(hidrógeno verde obtenido a través de energía eólica o electrólisis del agua), nos permitirá obtener combustibles como metanol o e-fuels, entre otras moléculas plataforma de gran interés energético.
Limpieza: el CO₂ se utiliza como producto de limpieza de textiles, siendo una alternativa segura y respetuosa con el medio ambiente. El dióxido de carbono a elevadas presiones es líquido (50 bares) y permite competir como disolvente verde de limpieza con otros disolventes de limpieza en seco.
Tratamiento de aguas: el dióxido de carbono se utiliza como acidificante, permitiendo cambiar el pH y desinfectando las mismas.
En el campo de la electrónica el dióxido de carbono también es ampliamente utilizado para enfriar los componentes electrónicos o la limpieza de piezas, evitando la utilización de disolventes.

Por tanto, la utilización del CO₂ (CU) genera nuevas oportunidades de crecimiento económico mediante el aumento de la innovación. Esto conducirá a una transición hacia una Economía Circular y de descarbonización que llevará a una menor dependencia de los combustibles fósiles.

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El futuro del CO₂

Alrededor del año 2030, el desarrollo de las tecnologías de utilización de CO₂ nos permitirá por ejemplo comprar un colchón fabricado con espuma de poliuretano sintetizado a partir de CO₂ reutilizado, viajar en un avión cuyo combustible (queroseno) se haya sintetizado a partir de CO₂, construir casas o carreteras con cemento o alquitrán capaz de capturar CO₂ y eliminarlo de la atmósfera permitiendo una construcción que disminuya la huella de carbono, obtener combustibles sintéticos para camiones derivados de CO₂, comer productos de agricultura totalmente sostenible y autosuficiente puesto que los fertilizantes utilizados en su cultivo serán derivados de CO₂, reduciendo así la dependencia de los combustibles fósiles.

El CO₂ se puede transformar en una gran variedad de productos. Sin embargo, la baja reactividad de la molécula de CO₂ hace necesario que se requieran procesos catalizados para transformarla.

En resumen, el uso de CO₂ como materia prima o co-reactivo, hoy en día es un reto y una oportunidad al mismo tiempo, ya que estimula la búsqueda de nuevas soluciones en la química industrial para la descarbonización y disminución de la dependencia de los combustibles fósiles.

AIMPLAS desarrolla estas investigaciones en línea con su compromiso con la sostenibilidad medioambiental. Gracias a ello, las empresas del sector pueden introducir los criterios de la Economía Circular en su modelo de negocio y convertir los cambios legislativos que les afectan en oportunidades para mejorar su eficiencia, reducir su impacto ambiental y aumentar su rentabilidad económica. En este sentido, AIMPLAS también investiga en ámbitos como el reciclado, los materiales y productos biodegradables o el uso de biomasa.