Un grupo de investigadores financiado con fondos europeos está convirtiendo el carbono emitido por los residuos municipales en productos domésticos cotidianos, desde detergentes hasta cuero.
Las ciudades europeas emiten grandes cantidades de gases de efecto invernadero a la atmósfera. La incineración de residuos y el tratamiento de aguas residuales, dos importantes servicios urbanos, se encuentran entre los mayores contribuyentes a las emisiones urbanas de CO2 en la UE.
Estos sistemas son esenciales para la salud pública y la vida urbana, pero producen emisiones que son difíciles de eliminar por completo. ¿Pero qué pasaría si no tuvieras que desperdiciar ese CO2?
Para un grupo internacional de investigadores, la contaminación urbana por carbono presenta una oportunidad. Estamos colaborando en la iniciativa WaterProof, financiada por la UE, para desarrollar formas de capturar CO2 de estos procesos y convertirlo en ácido fórmico. El ácido fórmico es un químico simple y versátil que se utiliza en muchas industrias.
Esto puede convertir las emisiones de los incineradores de residuos y las aguas residuales en detergente debajo del fregadero o incluso en cuero para zapatos.
Convertir los problemas en recursos
La lucha contra el cambio climático se centra principalmente en las energías renovables, la electrificación y el aumento de la eficiencia. Sin embargo, algunas fuentes siguen siendo difíciles de eliminar.
«Algunas emisiones son difíciles de detener», afirma Annelie Jongerius, electroquímica y directora de programas de la empresa química holandesa Avantium, que coordina el estudio.
Una opción es capturar y almacenar CO2 bajo tierra. Pero el equipo de Waterproof está explorando alternativas más circulares que mantengan el carbono en uso en lugar de encerrarlo.
«Sería incluso mejor si pudiéramos utilizar eso», dijo Jongelius. «Al mismo tiempo, necesitamos alternativas a las materias primas fósiles para la fabricación de productos químicos».
Este desafío es particularmente evidente en instalaciones como las operadas por la empresa holandesa de gestión de residuos HVC, que opera dos importantes instalaciones de incineración de residuos en los Países Bajos.
«Tenemos que aceptar todos los residuos que produce la sociedad», afirmó Jan-Peter Born, director de innovación de conversión de residuos en energía en HVC. «No hay otra manera de regular las emisiones de CO2 que animar a la gente a comprar menos y reciclar más».
HVC ya captura parte del CO2 y lo vende a los agricultores de invernadero, quienes lo utilizan para aumentar el rendimiento de cultivos como tomates y pepinos. Sin embargo, esto es sólo una solución parcial.
«La mayor parte del CO2 administrado a las plantas se libera nuevamente a través del techo del invernadero», explicó Vaughn. «Desde nuestra perspectiva legal, se trata de emisiones retrasadas. Son los agricultores quienes logran la reducción de emisiones porque evitan quemar gas para producir CO2».
Los investigadores a prueba de agua pretenden ir un paso más allá al convertir el carbono capturado en un producto útil que lo mantenga fuera de la atmósfera durante largos períodos de tiempo.
Del CO2 a los productos de limpieza
En el corazón de la innovación de WaterProof se encuentra un proceso electroquímico que convierte el CO2 capturado en ácido fórmico utilizando electricidad renovable.
«Ésta es una de las conversiones más sencillas», afirma Jongelius.
La corriente eléctrica estimula una reacción en una celda especial que reduce el CO2 a ácido fórmico. El sistema funciona con electricidad renovable y utiliza carbono derivado de residuos, lo que reduce la dependencia de materias primas de origen fósil.
Este proceso también puede tener beneficios adicionales. En una celda electroquímica ocurren dos reacciones simultáneamente, una en cada electrodo. Aunque el equipo de WaterProof se centró en convertir CO2 en ácido fórmico, también consideraron combinar esto con una segunda reacción que produce peróxido de hidrógeno y compuestos relacionados.
Estas sustancias ayudan a descomponer los contaminantes persistentes en las aguas residuales, como los residuos farmacéuticos y de pesticidas. Sin embargo, esta parte del proceso aún se encuentra en sus primeras etapas y no se ha implementado en el sistema de demostración actual.
El equipo de investigación está probando ácido fórmico derivado de CO2 en productos de limpieza respetuosos con el medio ambiente, como limpiadores de superficies y de inodoros.
«Funciona exactamente igual que el ácido fórmico producido tradicionalmente», dijo Jongerius. «Es la misma molécula».
Además de la limpieza, el proyecto también explora el uso de ácido fórmico derivado del CO2 en el curtido del cuero. Aunque este ácido se puede utilizar en todo tipo de cuero, el equipo está trabajando actualmente con la empresa islandesa Nordic Fish Leather para llevar al mercado cuero de pescado ecológico, una alternativa más sostenible al cuero tradicional de vaca.
Ampliar para lograr un impacto en el mundo real
La reacción química es prometedora, pero su ampliación es el próximo desafío.
Sobre la base de investigaciones anteriores financiadas con fondos europeos, el equipo está trabajando ahora en el desarrollo de una unidad piloto a gran escala en la que se pueden apilar múltiples celdas electroquímicas para aumentar la cantidad de CO2 que se puede procesar. Si tiene éxito, allanaría el camino para plantas a escala comercial.
El diseño modular permite que el sistema se adapte a una variedad de sitios, desde plantas de tratamiento de aguas residuales hasta incineradores. El objetivo es demostrar un proceso impermeable en el verano de 2026 y demostrar que una cadena de producción sin combustibles fósiles puede funcionar en condiciones del mundo real.
Estos sistemas podrían eventualmente integrarse en la infraestructura urbana, convirtiendo a las ciudades en centros de producción química circular en lugar de fuentes de emisiones.
Recuperar objetos de valor de los residuos
El potencial del trabajo que se está realizando va más allá del reciclaje de carbono. Los investigadores también están estudiando cómo se puede utilizar el ácido fórmico para recuperar materiales valiosos de los flujos de desechos.
Al combinarlo con otros compuestos, están desarrollando solventes eutécticos profundos, líquidos de baja toxicidad que pueden disolver y unir metales en los desechos y extraerlos.
En las cenizas de incineración y los lodos de aguas residuales se encuentran muchas sustancias valiosas, como cobre, litio, cobalto e incluso pequeñas cantidades de oro, todas ellas importantes para la tecnología moderna y la transición ecológica.
HVC ya utiliza un proceso mecánico para recuperar el metal, separando las partículas pesadas de las cenizas en un proceso similar al cribado de oro. Sin embargo, esto produce una corriente mixta de metales de bajo valor. Los nuevos disolventes pueden permitir separaciones más precisas.
«Estos disolventes eutécticos se pueden adaptar para atacar metales específicos», dijo Born. «Esto significa que se pueden recuperar materiales individuales en lugar de mezclas, lo que aumenta su valor».
Pero las realidades económicas siguen siendo una barrera. El oro es el único metal recuperado que tiene un precio decente, explicó Bourne. Para muchos otros recursos, incluidas las tierras raras, los precios de mercado siguen siendo demasiado bajos para justificar los costos.
Esto plantea preguntas más amplias sobre políticas y prioridades, especialmente a medida que la demanda de materiales críticos continúa creciendo. Entre ellos se incluyen hasta qué punto la sociedad está dispuesta a subsidiar la recuperación de residuos y si se deben priorizar los valores estratégicos sobre las decisiones puramente impulsadas por el mercado.
cerrar el ciclo
Este tipo de pensamiento de «conversión de residuos en recursos» está ganando impulso en toda Europa. Las nuevas normas de la UE previstas para 2026 tienen como objetivo hacer que los materiales reciclados estén más disponibles y se utilicen más ampliamente.
Si tiene éxito, podría ayudar a convertir ideas circulares como la que está detrás de la impermeabilización en una realidad cotidiana, respaldando la ambición de Europa de liderar el mundo en producción circular para 2030.
Los investigadores están reuniendo múltiples elementos de esa visión en un solo sistema vinculando la captura de carbono, la producción química, el tratamiento del agua y la recuperación de materiales.
Para Jongerius, este concepto es a la vez práctico y simbólico.
«Si sacas el CO2 de las aguas residuales, lo conviertes en un producto, lo utilizas para limpiar los inodoros y lo devuelves al sistema de aguas residuales, tienes un circuito completo», dijo. «Este es el mejor ejemplo de economía circular».
Este artículo fue publicado originalmente en Horizon, Revista de Investigación e Innovación de la UE.
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