Química circular

Desde que tengo memoria recuerdo haber oído hablar de la importancia de reciclar. Pero nunca se ha hablado tanto sobre el tema como en los últimos meses. Los fondos de recuperación de la Unión Europea han puesto el foco y los recursos en la economía circular. Sin embargo, para hacer realidad este cambio de paradigma se necesita algo más que dinero. Actualmente, reciclar significa, en la mayoría de los casos, recoger, separar y conformar de nuevo. Obviamente, este proceso tiene limitaciones importantes porque, tras sucesivos ciclos, se acumulan las impurezas y el proceso se hace cada vez más difícil a medida que se pierden las propiedades originales. En los últimos años, se han hecho esfuerzos importantes para facilitar el reciclado. Por ejemplo, hoy utilizamos distintos contenedores para separar los residuos, nuestras ciudades cuentan con puntos de recogida y se conceden ayudas públicas para apoyar esta nueva industria. Sin embargo, hemos hecho muy poco para mejorar el diseño de los materiales de forma que su recuperación y reconversión sea más fácil. La realidad es que, a pesar de los años que llevamos reciclando, los materiales que queremos reutilizar hoy son muy parecidos a los que desechábamos ayer. Por eso su reciclado resulta tan difícil y buena parte de lo que se recoge termina finalmente en los vertederos. Para que la economía circular pueda girar sin fin y hacer realidad su objetivo de reutilizar continuamente lo que producimos, es necesario repensar el reciclaje. Este cambio comienza por planificar los procesos y los materiales para que, desde su concepción, estén diseñados de forma que su recuperación, separación y reconversión en materias primas sean lo más sencilla, eficiente y rentable posible.

Un buen ejemplo de lo que podemos conseguir mediante el diseño molecular de la economía circular lo constituye una nueva generación de plásticos que incluyen en su estructura enlaces que pueden romperse fácilmente. De esta manera, es posible recuperar los monómeros que los constituyen y así asegurar su reutilización. Hace apenas unos meses, investigadores de la universidad de Constanza en Alemania, publicaron en la revista Nature el descubrimiento de un nuevo tipo de plásticos que pueden reutilizarse una y otra vez. Este logro ha sido posible gracias a la incorporación en su estructura de puntos de ruptura que permiten desensamblarlos fácilmente en sus componentes básicos. De forma similar, otros investigadores, en este caso de la universidad de Berkeley, han utilizado enlaces dinámicos para producir una nueva generación de termoplásticos. Estos enlaces permiten componer y descomponer estos materiales de forma reversible y virtualmente indefinida. Ambos descubrimientos son excelentes ejemplos de cómo el diseño a escala molecular de los materiales facilita su recuperación y reutilización y hace más sencillo y rentable reciclar todo lo que producimos.

Este cambio comienza por planificar los procesos y los materiales para que, desde su concepción, estén diseñados de forma que su recuperación, separación y reconversión en materias primas sean lo más sencilla, eficiente y rentable posible

No hay mejor ejemplo de lo que digo que los recientes avances en el uso de CO₂ como materia prima. A día de hoy, es posible transformar este gas responsable del cambio climático en todo tipo de materiales, combustibles y productos químicos de alto valor añadido. Recientemente, investigadores de la universidad de Toronto han logrado convertir el CO₂ en etileno, que es el compuesto con el que fabricamos algunos de los plásticos más comunes. Para ello han utilizado corriente eléctrica procedente de fuentes renovables. Hace apenas unas semanas, un equipo de investigadores japoneses y norteamericanos, han mejorado notablemente este proceso mediante el diseño de un nuevo tipo de electrodo con el que han logrado transformar CO₂ en etileno con una eficiencia de casi el 90%. Estos y otros avances similares ponen de manifiesto cómo la química circular nos permite transformar lo que hoy es un residuo en un recurso, contribuyendo de esta forma a la lucha contra el cambio climático.

Otro de los gases que van a jugar un papel muy importante en la economía circular es el hidrógeno. Desde hace décadas, se ha propuesto su uso como alternativa a los combustibles fósiles porque su conversión en energía produce únicamente agua. El problema es que en la actualidad para generar hidrógeno es necesario utilizar los mismos combustibles fósiles que se pretenden sustituir. Sin embargo, en los últimos años se han producido avances muy notables en la producción sostenible de hidrógeno. El año pasado, un grupo de científicos japoneses lograron descomponer el agua con luz con una eficiencia cuántica cercana al 100% gracias al uso de un nuevo tipo de fotocatalizador. Y este mismo año, investigadores de la universidad de Berkeley, han sido capaces de conseguir eficiencias faradaicas de casi el 100% mediante la modificación de fotoelectrodos de nitruro de galio. Estos avances, combinados con el abaratamiento y disponibilidad de las energías renovables, han vuelto a poner al hidrógeno en el foco de atención de la industria. De hecho, es una de las grandes apuestas de los fondos de recuperación de la Unión Europea. Grandes empresas españolas como Iberdrola, Enagás, Endesa, Repsol, Naturgy, Acciona, Talgo o CAF, conscientes de la oportunidad que representa el hidrógeno verde, han comprometido grandes inversiones para liderar esta nueva industria.

Nuestro país puede aprovechar la ventaja competitiva que nos da nuestra posición geográfica para generar energía renovable de forma competitiva. España puede convertirse en la fábrica europea de electrones verdes. Vender electricidad a buen precio es, sin duda, una excelente inversión, pero resulta mucho más rentable vender moléculas. Avanzar en la cadena de valor desde el modesto electrón a compuestos químicos de alto valor añadido no solo es un buen negocio sino un paso importante hacia una economía más sostenible, resiliente y competitiva construida a escala molecular.

Javier García Martínez es presidente electo de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada. Presidente de la Academia Joven de España. Catedrático de química inorgánica de la Universidad de Alicante y Catedrático de la Fundación Rafael del Pino. Patrono de la Fundación Gadea por la Ciencia.

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