POR:Mónica Flores|FOTO:Dante Castillo
La captura de diferentes gases de efecto invernadero y su conversión a productos con valor agregado a través de diferentes materiales, es uno de los logros del laboratorio del IIM-UNAM.

La captura de dióxido de carbono es una de las soluciones que la ciencia está explorando para contrarrestar la contaminación con gases de efecto invernadero que contribuyen al cambio climático. Frenar o disminuir este fenómeno está en todas las agendas políticas y científicas del mundo. Para saber más sobre el tema de captura de CO2, entrevistamos al doctor Heriberto Pfeiffer. Él y los científicos de su equipo desarrollan, en el laboratorio del Instituto de Investigaciones en Materiales de la UNAM (IIM-UNAM), diferentes materiales que puedan ser empleados como captores de gases contaminantes.

Un poco de historia

El primer trabajo publicado sobre captura de CO2 en materiales cerámicos a altas temperaturas fue el de un grupo japonés, en 1998, que trabajaba para Toshiba. Aquellos resultados fueron una revelación, ya que esos materiales podían absorber 400 veces su volumen, superando el récord de la época (que era de 75 veces). Desde entonces, diversos grupos de investigación de todo el mundo han trabajado en ese terreno para descubrir y producir materiales con mayores capacidades de captura.

El grupo de Pfeiffer destaca porque dos de los tres mejores materiales cerámicos del mundo que se han sintetizado como posibles captores de estos gases contaminantes a altas temperaturas, se han desarrollado en su laboratorio.

Los dos de mayor potencial o interés son un aluminato de litio y un silicato de litio, y ambos tienen la mayor capacidad de captura de estos gases en un intervalo de temperaturas de 400 a 700 grados Celsius, así que su eficiencia se da en un intervalo difícil para muchos otros materiales: el de las altas temperaturas.

Cuando detectan o sintetizan un material efectivo, lo someten a todo tipo de pruebas: “Hacemos ciertas variaciones, modificamos el área superficial, la porosidad, la estructura cristalina… Lo que buscamos es que la captura se mejore o sea más rápida”.

El equipo de cerámicos de Pfeiffer

Heriberto Pfeiffer tiene 43 años y es el líder de estos proyectos de investigación. Obtuvo su doctorado en química en 2001, en la UAM, y después realizó dos estancias posdoctorales en la Universidad de Cambridge, Inglaterra, y en la Universidad de Nantes, Francia.

Pfeiffer comparte el crédito con el equipo de 12 investigadores y alumnos que trabajan bajo su asesoría: tres de ellos son estudiantes postdoctorales, siete lo son de doctorado y dos de licenciatura. “Todos trabajan en diferentes proyectos: la captura de CO2, el desarrollo de membranas, el desarrollo de la parte de oxidación y captura; hay quienes estudian la parte de captura a altas presiones, otros la parte catalítica, otros en el desarrollo de nuevos materiales”, afirma el investigador y coordinador del Posgrado en Ciencia e Ingeniería de Materiales, de la UNAM.

Entre los logros más importantes alcanzados por su laboratorio está haber desarrollado los materiales con mayor capacidad de captura de CO2 a altas temperaturas, así como el perfeccionamiento de nuevos materiales bifuncionales, capaces de oxidar y capturar el monóxido de carbono, entre otros.

“Todo lo que he descrito hasta aquí es ciencia básica. Tenemos un conjunto de materiales que son buenos captores, buenos catalizadores de los procesos y, efectivamente, ahora lo que estamos haciendo en el grupo de investigación es escalar estos materiales de un sistema de ciencia básica, a membranas”. ¿Qué significa esto? Según sus cálculos, en cuatro o cinco años podrían estar listos para salir al mercado.

Laboratorio_IIM_UNAM

Laboratorio del Instituto de Investigaciones en Materiales de la UNAM

dos de los tres mejores materiales cerámicos del mundo se han sintetizado en su laboratorio. Clic para tuitear

De la contaminación al hidrógeno

Para Heriberto, una de las líneas de investigación más interesantes y novedosas en su laboratorio es la que sigue la doctora Brenda Alcántar, financiada por Sener, que pretende producir hidrógeno como meta final en el proceso de captura de CO2 y conversión a gas de síntesis mediante el reformado de metano. Explica: “Para la producción de gas de síntesis, usamos diferentes catalizadores. Una opción es hacerlo reaccionar con otro gas de efecto invernadero: el metano. Éste es un gas que se produce en los basureros y en diferentes procesos biológicos”. El investigador de la UNAM agrega que el deshielo que se está produciendo en los polos, principalmente en Siberia, también libera metano. “Es un gas de efecto invernadero muy potente en cuanto al calentamiento que genera. Si nosotros lo hacemos reaccionar con el CO2 capturado, producimos el gas de síntesis (mezcla de hidrogeno y monóxido de carbono) que tiene ya la aplicación hacia la tecnología del hidrógeno o lo podemos usar como combustible gaseoso nuevamente”.

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Dicho de otra forma por él mismo: “El dióxido de carbono, a través de diferentes reacciones químicas, se convierte en gas de síntesis, una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno que puede tener aplicaciones muy diversas. De entrada, se puede considerar como un combustible gaseoso, pero a partir de ahí, si el monóxido de carbono y el hidrógeno se separan, ya podría contemplarse toda la tecnología que existe para desarrollar el hidrógeno como vector energético”.

El abanico internacional

Moisés Carreón, el científico mexicano condecorado en 2014 por Barack Obama, trabaja esta misma tecnología de captura de CO2 en Estados Unidos. Pfeiffer explica que aquélla y la suya son, en una panorama general, investigaciones complementarias. “Él usa [para el mismo fin] otro tipo de materiales: las zeolitas. Las zeolitas son excelentes; presentan propiedades muy importantes, son microporosas, lo que ayuda mucho en los procesos de difusión en sistemas membranales”. Pfeiffer explica que las zeolitas se pueden aplicar en un cierto contexto, en ciertas condiciones térmicas y de presión, y agrega: “Los materiales con los que nosotros estamos trabajando, si bien la función es la misma, o muy parecida, el intervalo de temperaturas y condiciones físico-químicas en los que se pueden aplicar son diferentes. Por eso es que me atrevo a decir que son complementarias. Los materiales de Moisés Carreón se pueden aplicar muy bien a temperaturas medias o bajas; estamos hablando de condiciones de hasta 100, 200, 300 grados C; y los materiales con los que yo trabajo no serían ideales en esas temperaturas. Si nos vamos a temperaturas elevadas, de 400 a 700 grados C, nuestros materiales presentan propiedades más adecuadas”.

Pfeiffer afirma que lo ideal es que exista un abanico de materiales de absorción de CO2 para que la industria o sector público encuentre si, bajo determinadas condiciones de contaminación, necesita las zeolitas de Carreón o los cerámicos de Pfeiffer, o los sistemas acuosos a base de aminas o algún otro material, pues cada uno funciona en diferentes condiciones, brinda diferentes ventajas y enfrenta determinadas desventajas. Todos forman parte de del panorama de las soluciones a la urgencia de disminuir los niveles de CO2 en el ambiente y enriquecen el abanico de ofertas químicas que, en un futuro no muy lejano, saldrá del laboratorio al mercado a buscar contaminantes para transformarlos en algo útil.

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