El punto de partida es un residuo que la industria del marisco genera en grandes cantidades y que rara vez se aprovecha: los caparazones de crustáceos. De ellos se extrae la quitina, el segundo polisacárido más abundante de la naturaleza tras la celulosa, presente también en las paredes de los hongos y el esqueleto de los insectos. A partir de esa quitina se obtiene el quitosano, un biopolímero con el que el equipo canario elaboró películas porosas y flexibles de apenas dos micras de espesor.
La clave del avance no está en el quitosano en sí, sino en su modificación química. Los investigadores incorporaron a esas películas unos grupos químicos denominados grupos azo, que contienen nitrógeno y muestran afinidad por el dióxido de carbono. El proceso cambió el aspecto del material, que pasó de un tono blanquecino a un rojo intenso, aunque mantuvo intacta la estructura porosa que permite retener el gas.
Los resultados publicados muestran una mejora sustancial respecto al material sin tratar. El quitosano original apenas capturaba 0,15 milimoles de CO2 por gramo a cero grados centígrados, mientras que la versión modificada alcanzó 1,51 milimoles por gramo en idénticas condiciones, diez veces más. La mejora no se limita al volumen: también aumentó la selectividad, es decir, la capacidad del material para distinguir el dióxido de carbono del nitrógeno, el otro gas mayoritario en las emisiones. Esa capacidad de separación casi se cuadruplicó respecto al quitosano sin modificar, un factor que los propios autores consideran determinante para cualquier aplicación en instalaciones reales de captura.
La resistencia térmica completa el perfil técnico. Los films modificados comienzan a degradarse por encima de los 250 grados centígrados, un umbral que los autores consideran suficiente para la mayoría de aplicaciones de captura de carbono, y conservan además la flexibilidad mecánica que caracteriza al quitosano de partida.
Una alternativa a los derivados del petróleo
Los sistemas de captura de CO2 empleados actualmente a escala industrial suelen basarse en disoluciones de sales alcalinas o de aminas, un método con limitaciones que, según describen los propios autores del estudio, incluyen toxicidad, corrosión de los equipos, baja estabilidad en el tiempo y una capacidad de reutilización reducida. Los materiales porosos de alto rendimiento propuestos como alternativa en los últimos años suelen fabricarse, a su vez, a partir de moléculas derivadas del petróleo, lo que introduce una contradicción de fondo en tecnologías pensadas precisamente para reducir emisiones.
El quitosano modificado plantea una vía distinta. Se trata de un material biodegradable, no tóxico y obtenido de un residuo abundante y de bajo coste, frente a los compuestos de origen fósil que dominan buena parte de la investigación en captura de carbono. Esa característica, señalan los autores, lo sitúa dentro de la lógica de la economía circular, en la que un desecho de una industria —en este caso, la del marisco— se transforma en materia prima para otra. La mayor parte de la biomasa de crustáceos que genera la industria alimentaria termina en vertederos o se vierte directamente al océano, de modo que aprovecharla como base de un material funcional respondería, según plantea el equipo, a una doble ventaja: reducir el problema de gestión de ese desecho y aportar al mismo tiempo una herramienta para la captura de emisiones.
El estudio no cuantifica el volumen concreto de residuo disponible ni su coste de procesamiento a escala industrial, extremos que los propios autores dejan pendientes de futuros trabajos. España mantiene una industria pesquera y de acuicultura de crustáceos con presencia relevante en el litoral atlántico y mediterráneo, un contexto que, en principio, ofrecería materia prima abundante para este tipo de aprovechamiento.
Los pasos que faltan antes de la aplicación industrial
El propio equipo investigador reconoce limitaciones relevantes. Los ensayos de captura se realizaron con gases de un solo componente, en condiciones controladas de laboratorio, alejadas de la complejidad de una corriente de emisiones industrial real, donde el CO2 aparece mezclado con otros gases, vapor de agua e impurezas. Tampoco se ha probado todavía el comportamiento del material en ciclos repetidos de captura y liberación, un requisito imprescindible para cualquier uso comercial, ni la fabricación a gran escala de estas películas, hoy producidas en el laboratorio en cantidades mínimas.
La investigación se enmarca en el campo de la captura de carbono, en el que numerosos grupos científicos en Europa y Estados Unidos trabajan por desarrollar materiales más baratos, estables y sostenibles que las tecnologías actuales basadas en aminas. La Unión Europea, a través de la Ley Europea del Clima que fija el objetivo de neutralidad climática para 2050, ha impulsado la financiación de proyectos de captura y almacenamiento de carbono como vía complementaria a la reducción directa de emisiones, aunque su despliegue comercial sigue siendo limitado en el conjunto del continente.
El aprovechamiento de la quitina de los crustáceos no es nuevo en la investigación química: desde su aislamiento en el siglo XIX, el quitosano ha encontrado usos en medicina, tratamiento de aguas y envasado de alimentos, por su carácter biodegradable y no tóxico. La novedad del trabajo tinerfeño reside en orientar ese biopolímero, mediante la incorporación de grupos azo, hacia la captura selectiva de dióxido de carbono.
El desarrollo contó, además de con fondos del Ministerio de Ciencia e Innovación y de la Fundación Ramón Areces, con un contrato posdoctoral financiado por la Agencia Canaria de Investigación, lo que sitúa el trabajo dentro del ecosistema de investigación público canario centrado en química sostenible y economía circular.
Los próximos pasos, a falta de un calendario concreto por parte de los autores, pasarían previsiblemente por ensayos con mezclas de gases más representativas de emisiones reales, pruebas de durabilidad en ciclos repetidos y, en una fase posterior, la búsqueda de socios industriales para escalar la producción, un recorrido que en este tipo de tecnologías suele extenderse varios años entre la publicación científica inicial y una eventual aplicación comercial.
