Pensándolo bien...
La captura directa de dióxido de carbono de la atmósfera (Direct Air Capture, DAC) es una tecnología relativamente reciente, pero sus fundamentos científicos se apoyan en más de dos siglos de historia de la química de los gases. A diferencia de la captura en fuentes puntuales, como chimeneas industriales, la DAC persigue extraer CO₂ del aire ambiente, donde su concentración es baja (actualmente en torno a 420 ppm), lo que plantea retos técnicos y energéticos singulares.
Los primeros antecedentes se remontan al siglo XVIII, cuando químicos como Joseph Black identificaron el “aire fijo” (CO₂) y estudiaron sus reacciones con bases alcalinas. Durante el siglo XIX, estas observaciones se tradujeron en aplicaciones prácticas, como la absorción de CO₂ mediante hidróxidos de sodio o potasio, que se empleó en submarinos, minas y sistemas de respiración cerrados. Aunque no se trataba de captura climática, sí sentaron las bases químicas del proceso.
En el siglo XX, la captura de CO₂ se desarrolló principalmente con fines industriales. A partir de la década de 1930 se generalizó el uso de aminas líquidas (como la monoetanolamina) para eliminar CO₂ de corrientes de gas natural. Este enfoque se consolidó tras la Segunda Guerra Mundial y, a finales del siglo XX, se adaptó a la captura de emisiones industriales, especialmente en centrales térmicas. Sin embargo, estos sistemas estaban diseñados para gases ricos en CO₂, no para el aire atmosférico.
La idea moderna de capturar CO₂ directamente del aire comenzó a tomar forma en los años noventa, cuando el cambio climático se consolidó como problema global. Un hito temprano fue la propuesta del físico Klaus Lackner, quien defendió que la captura directa permitiría compensar emisiones difusas imposibles de eliminar. Desde entonces, el concepto de DAC pasó del plano teórico al experimental.
Durante las dos primeras décadas del siglo XXI, surgieron los primeros sistemas DAC operativos. Empresas y centros de investigación comenzaron a desarrollar tecnologías basadas en absorbentes sólidos, resinas funcionalizadas y soluciones químicas regenerables. Destacan iniciativas como Climeworks, fundada en Suiza, que emplea filtros sólidos y calor de baja temperatura, o Carbon Engineering, que utiliza soluciones alcalinas regeneradas mediante ciclos termoquímicos.
No obstante, estos métodos presentan limitaciones importantes, como el elevado consumo energético, degradación de materiales, costes económicos altos y, en muchos casos, temperaturas extremas para liberar el CO₂ capturado. Estas dificultades han impulsado, en la última década, una intensa investigación académica orientada a nuevos materiales y conceptos químicos, como marcos metal-orgánicos (MOFs), líquidos iónicos, y sistemas híbridos.
En este contexto reciente se sitúan los avances basados en química molecular selectiva, como los compuestos orgánicos reversibles que operan a temperaturas moderadas. Estos enfoques representan una nueva fase en la historia de la DAC, que es menos dependiente de grandes infraestructuras y más cercana a la ingeniería fina de materiales.
En síntesis, la captura directa de CO₂ ha evolucionado desde simples reacciones ácido-base hasta complejos sistemas diseñados para operar a escala planetaria. Aunque aún enfrenta retos significativos, su historia muestra una progresiva convergencia entre química fundamental, ingeniería y urgencia climática, que la convierte en una de las tecnologías clave del siglo XXI.
Ser delinea un nuevo horizonte en la captura directa de dióxido de carbono, con el método desarrollado en la Universidad de Helsinki, liderado por el profesor Timo Repo. Este descubrimiento se inscribe en un contexto global marcado por la urgencia climática. El CO₂ es el principal gas de efecto invernadero antropogénico, responsable de una parte sustancial del calentamiento global. Aunque la reducción de emisiones sigue siendo prioritaria, la comunidad científica coincide en que la captura y reutilización del CO₂ ya presente en la atmósfera será indispensable para cumplir los objetivos climáticos a medio y largo plazo. En este escenario, los métodos de captura directa del aire han despertado un enorme interés, como hemos visto, pero hasta ahora se enfrentaban a limitaciones técnicas, energéticas y económicas muy significativas.
Imagen creada con ayuda de ChatGPT con DALL-E
El método desarrollado recientemente en la Universidad de Helsinki se basa en un compuesto líquido formado por la combinación de una superbase orgánica, el 1,5,7-triazabiciclo[4.3.0]non-6-eno (TBN) y alcohol bencílico. El TBN es una base fuerte, no iónica, diseñada originalmente en el grupo del profesor Ilkka Kilpeläinen, y destaca por su elevada afinidad hacia el CO₂ sin reaccionar de manera irreversible con otros componentes del aire.
Desde el punto de vista químico, la novedad reside en la interacción selectiva entre el CO₂ y el sistema superbase–alcohol, que da lugar a un aducto estable pero fácilmente reversible. A diferencia de otros sistemas de captura basados en aminas, que suelen formar enlaces fuertes y energéticamente costosos de romper, este nuevo compuesto logra un equilibrio excepcional entre estabilidad durante la captura y facilidad durante la liberación del gas.
Las pruebas realizadas en el laboratorio del profesor Repo han arrojado resultados especialmente prometedores. En condiciones de aire ambiente sin tratar, un solo gramo del compuesto es capaz de absorber 156 miligramos de CO₂, una cifra que supera claramente la capacidad de la mayoría de los métodos de captura directa actualmente en uso. Este dato es relevante no solo por su valor absoluto, sino porque se obtiene sin necesidad de concentrar previamente el CO₂ ni de eliminar otros gases atmosféricos.
Un aspecto crucial del sistema es su extraordinaria selectividad. El compuesto no reacciona con nitrógeno, oxígeno ni otros gases presentes en la atmósfera, lo que evita procesos de purificación costosos y reduce el desgaste químico del material. Esta selectividad es uno de los grandes retos históricos de la captura directa de aire, y su resolución representa un salto cualitativo en el campo.
Quizá el rasgo más revolucionario del nuevo compuesto sea la facilidad con la que el CO₂ capturado puede liberarse. Basta con calentar el material a 70 °C durante 30 minutos para que el gas se libere de forma limpia y recuperable. El CO₂ obtenido puede almacenarse, utilizarse como materia prima en procesos químicos o reciclarse en sistemas cerrados de carbono.
Este dato contrasta de forma radical con muchos de los métodos actualmente empleados, en los que la liberación del CO₂ requiere temperaturas superiores a 900 °C. Dichas condiciones implican un consumo energético enorme, costes operativos elevados y, en muchos casos, una huella de carbono que reduce drásticamente el beneficio ambiental del proceso. Frente a ello, el sistema desarrollado en Helsinki abre la puerta a ciclos de captura y liberación mucho más sostenibles desde el punto de vista energético.
Otro factor determinante para la viabilidad industrial de cualquier tecnología de captura de CO₂ es la durabilidad del material. En este aspecto, el nuevo compuesto también ha demostrado un comportamiento notable. Tras 50 ciclos completos de captura y liberación, el material conserva aproximadamente el 75 % de su capacidad original, y tras 100 ciclos, alrededor del 50 %.
Aunque estas cifras indican una degradación progresiva, se consideran muy competitivas dentro del estado actual de la tecnología DAC. Además, los investigadores subrayan que estos resultados se han obtenido en condiciones de laboratorio y que existen amplias posibilidades de optimización molecular y estructural para mejorar la estabilidad a largo plazo.
Desde el punto de vista de la química sostenible, el nuevo compuesto presenta ventajas adicionales de gran relevancia, porque ninguno de los componentes utilizados es especialmente caro de producir, y el proceso de síntesis no requiere materias primas raras ni metales críticos. Este aspecto es esencial si se piensa en una futura aplicación a gran escala.
Igualmente importante es el hecho de que el fluido no es tóxico, lo que reduce los riesgos ambientales y laborales asociados a su manejo. Muchos sistemas actuales de captura de CO₂ emplean sustancias corrosivas o potencialmente peligrosas, lo que complica su implementación fuera de entornos altamente controlados.
El descubrimiento del compuesto fue el resultado de más de un año de experimentación sistemática, en la que se ensayaron distintas bases y combinaciones químicas hasta dar con la formulación óptima. Este enfoque empírico, guiado por principios teóricos sólidos, ilustra la importancia de la investigación básica prolongada en la obtención de innovaciones disruptivas.
El siguiente paso en el desarrollo del método es su validación en plantas piloto a escala casi industrial. Hasta ahora, los experimentos se han realizado con cantidades del orden de gramos, pero la ambición del equipo es trasladar el sistema a condiciones realistas de operación. Para ello, será necesario transformar el compuesto líquido en una versión sólida, más adecuada para reactores industriales y sistemas continuos de flujo de aire. La estrategia propuesta consiste en inmovilizar el compuesto sobre materiales soporte como el sílice o el óxido de grafeno. Estos soportes no solo facilitarían el manejo del material, sino que además incrementarían la superficie de contacto con el CO₂, mejorando potencialmente la eficiencia global del proceso. La elección de materiales como el óxido de grafeno no es casual, dada su elevada área superficial, su estabilidad química y sus propiedades de interacción molecular que lo convierten en un candidato ideal para aplicaciones avanzadas en captura de gases.
Más allá de sus resultados inmediatos, el trabajo desarrollado en la Universidad de Helsinki tiene implicaciones profundas para el futuro de la química climática. En el plano científico, demuestra que la combinación inteligente de bases orgánicas y alcoholes puede dar lugar a sistemas de captura altamente eficientes y reversibles, abriendo una nueva línea de investigación en química de materiales funcionales.
En el ámbito tecnológico, el método podría integrarse en sistemas descentralizados de captura de CO₂, instalados cerca de fuentes de consumo energético o incluso en entornos urbanos. Su bajo requerimiento térmico lo hace compatible con el uso de energía residual o renovable, como calor solar de baja temperatura o excedentes térmicos industriales.
Desde una perspectiva social y económica, tecnologías de este tipo podrían contribuir a democratizar la captura de carbono, reduciendo su dependencia de grandes infraestructuras centralizadas y facilitando su adopción en países con menos recursos. Aunque la captura de CO₂ no sustituye a la reducción de emisiones, sí puede convertirse en una herramienta clave dentro de una estrategia climática integral.
El nuevo método de captura de dióxido de carbono desarrollado por Zahra Eshaghi Gorji y el equipo del profesor Timo Repo representa un avance significativo en la lucha contra el cambio climático. Su elevada capacidad de absorción, su selectividad frente a otros gases atmosféricos, la facilidad extraordinaria de liberación del CO₂ y su carácter no tóxico y económicamente viable lo sitúan entre las propuestas más prometedoras del panorama actual.
Aunque aún quedan retos por resolver, especialmente en lo relativo a la estabilidad a largo plazo y la escalabilidad industrial, los resultados obtenidos hasta ahora justifican plenamente el paso a plantas piloto y auguran un futuro fértil para esta línea de investigación. En un mundo que necesita con urgencia soluciones innovadoras y realistas para gestionar el carbono, el trabajo realizado en la Universidad de Helsinki constituye un ejemplo elocuente de cómo la química fundamental puede traducirse en esperanza climática concreta.
Sopa de letras: CAPTURA DIRECTA DE DIÓXIDO DE CARBONO DE LA ATMÓSFERA
Soluciones: TERMODINAMICA CLASICA EN QUBITS