Omar Yaghi: «Sacaremos agua pura del aire en menos de cinco años»

La Fundación BBVA otorga el premio Fronteras del Conocimiento en Ciencias Básicas al químico de la Universidad de Berkeley (EE.UU.) por producir nuevos materiales capaces de capturar CO2 o de obtener combustibles limpios

Omar Yaghi, premio Fundación BBVA Fronteras del Conocimiento en Ciencias Básicas

El químico jordano-estadounidense Omar Yaghi ha sido reconocido con el Premio Fundación BBVA Fronteras del Conocimiento en la categoría de Ciencias Básicas, por su trabajo en la creación de nuevos materiales cristalinos llamados MOF y COF, que pueden capturar y almacenar dióxido de carbono (CO2) y moléculas de agua presentes en el aire. El jurado considera muy valiosos sus hallazgos, ya que pueden ayudar a afrontar uno de los desafíos más importantes del mundo actual: la lucha contra el cambio climático.

Yaghi, catedrático de Química en la Universidad de California en Berkeley, EE.UU., ha creado estos nuevos materiales gracias a una técnica pionera llamada «ensamblaje de ladrillos», piezas cuya estructura es cuidadosamente controlada de antemano. Esta estrategia «ha conducido a un crecimiento exponencial en la creación de nuevos materiales con una diversidad sin precedentes en la química» y ha sido adoptada por cientos de laboratorios en todo el mundo. El propio investigador ha bautizado este campo como Química Reticular.

Los MOFs (metal organic frameworks) y los COF (covalent organic frameworks) son como esponjas cristalinas a escala molecular: materiales muy porosos, en los que los poros o celdas forman una red ordenada y tienen un tamaño controlable. Reúnen muchas de las propiedades más deseadas por los químicos, entre ellas una gran capacidad de absorber otros compuestos, que se alojan dentro de sus poros; y una alta versatilidad y selectividad. Es decir, funcionan como tamices moleculares construidos a medida. Según explica Yaghi, si un solo gramo de un material MOF se desplegara en una única lámina a escala atómica, sin poros, llegaría a cubrir 60 campos de tenis.

Los COF están compuestos por materiales orgánicos, mientras que los MOF combinan materiales inorgánicos, en concreto óxidos de metal, y orgánicos. Fue su capacidad para controlar el producto final lo que cautivó a Yaghi, que creó estos compuestos a mediados de los años noventa. «Para mí, lograr la construcción de materiales de manera simple y racional, como lo hacemos ahora, era un sueño. Tener el control sobre el material que estás produciendo, e incluso poder modificarlo una vez que lo has construido, es una herramienta muy poderosa», ha dicho el químico tras conocer el fallo del jurado.

Entre las múltiples aplicaciones potenciales destacan tres. Una es la captura de dióxido de carbono: «Los MOFs son los mejores materiales para lograrlo», afirma Yaghi. «La dificultad aquí estriba en separar el CO2 de otros gases, incluyendo el agua. Los MOFs son capaces de extraer específicamente el CO2 y separarlo para que no llegue a la atmósfera».

Los procesos de captura de dióxido de carbono que se usan actualmente emplean compuestos tóxicos, y, según explica el propio Yaghi, pueden consumir entre el 30-40% de la energía que produce la central, ya que requieren calentar agua a altas temperaturas. Los MOFs, que se sintetizan de forma sencilla y ambientalmente limpia, aún no están listos para su uso industrial en este ámbito, pero Yaghi opina que su implementación a gran escala es factible. «Todos los experimentos que hemos realizado en nuestro laboratorio han demostrado que el uso de MOFs para la captura de CO2 es viable, aunque no me atrevo a predecir el tiempo que tardaremos todavía en poder aplicarlo en la industria», indica.

Combustibles limpios

Mucho más inminente, en su opinión, es el uso de los tamices moleculares para absorber moléculas de agua del aire, incluso en ambientes secos –con menos de un 20% de humedad- y producir agua líquida, con el aporte únicamente de luz solar. «En la atmósfera hay muchísima agua, y la posibilidad de capturarla supondría una enorme transformación para grandes zonas del planeta», afirma Yaghi. «La dificultad es atraparla en zonas desérticas, pero hemos diseñado MOFs capaces de recolectar agua en los poros, y posteriormente, tras calentarla con la luz solar, generar agua líquida. No tengo ninguna duda de que en los próximos 3 a 5 años existirá un aparato capaz de obtener agua pura de la atmósfera».

Otra aplicación potencial es el almacenamiento de hidrógeno en recipientes mucho menos voluminosos que ahora. Al alojar las moléculas de hidrógeno en los poros del material se mete más gas en menos volumen porque, por paradójico que parezca, cabe mucho más hidrógeno en un tanque lleno de MOFs que en uno vacío. Según Yaghi, la técnica puede desarrollar un futuro combustible limpio para vehículos basado en el hidrógeno.

Hoy en día Yaghi está convencido de que «el diseño de nuevos materiales es de lo más importante que podemos hacer para resolver nuestros problemas, por ejemplo el desarrollo de fuentes limpias de energía».

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