La economía circular es un sistema de aprovechamiento de los recursos disponibles, basado en reducir, reutilizar, reparar y reciclar. El sistema tiene como objetivo reducir el consumo y desperdicio de materias primas, agua y fuentes de energía. Con ello, se pretende avanzar en la sostenibilidad del sistema económico, alargando el ciclo de vida de los productos. Es una idea que surge de imitar a la naturaleza, en la que todo tiene valor y se recicla. La química puede ayudar mucho en este proceso, creando una nueva economía a escala molecular. Lo explica Javier García, presidente de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada y catedrático Rafael del Pino.
La agenda de la economía circular
La energía ya no solo es un problema de sostenibilidad y cambio climático, también es una cuestión económica que resolver.
En los últimos años, la UE, los gobiernos nacionales, regionales y locales y las empresas están centrándose en la economía circular. Uno de los focos de atención especial es la energía, más en concreto, las energías renovables. El asunto estaba tan presente en las agendas políticas que parecía que Europa era líder en este campo. La guerra de Ucrania, sin embargo, ha supuesto un amargo despertar de un sueño tan hermoso. Del triunfalismo hemos pasado a un baño de realidad y ahora vemos que somos muy dependientes del petróleo y el gas rusos. La interrupción en su suministro ha disparado la inflación en Europa a niveles de dos dígitos. Así es que la energía ya no solo es un problema de sostenibilidad y cambio climático. Ahora, también, es una cuestión económica que resolver.
En este contexto, cabe preguntarse por qué las energías renovables no tienen más peso en España y en Europa. Ciertamente, en la economía circular hemos avanzado mucho en los últimos años. Pero también quedan problemas técnicos por resolver. La producción de energía solar, por ejemplo, alcanza su pico en las horas centrales del día. Pero, en ese periodo, la demanda de consumo se encuentra en fase valle. Los picos de demanda, en cambio, se producen en las primeras y las últimas horas del día. Ese desajuste, sin embargo, crea una oportunidad excelente para aprovechar esas energías renovables baratas. ¿Cómo?
Economía circular y valor añadido
Una de las opciones disponibles para España es la de convertirse en la fábrica de electrones verdes de Europa. Se trata de aumentar la capacidad de producción de las renovables y vender la energía sobrante a Europa. No obstante, esto es una apuesta pobre porque venderíamos la materia prima. Pero también podríamos utilizar el excedente de energía para electrificar nuestra economía. Para ello, sin embargo, necesitaríamos baterías, lo que supone un reto tecnológico importante. Lo que sí se puede hacer ya es utilizar los excedentes para producir moléculas de alto valor añadido. Por ejemplo, hidrógeno verde. De hecho, ya tenemos empresas haciéndolo. El hidrógeno verde puede ser materia prima para el transporte, la industria química y la metalurgia.
En este campo de la economía circular, hay tecnologías que parecen magia. Por ejemplo, una hoja artificial en la que dos electrodos son capaces de romper la molécula de agua sin electricidad. En esa hoja no hay cables, ni una pila. Hay una lámina de metal que tiene, por un lado, un catalizador de níquel, cobalto, molibdeno y zinc y, por otro, uno de cobalto. Utilizando luz solar, este catalizador es capaz de romper la molécula de agua y generar hidrógeno y oxígeno. Es decir, sin fotovoltaica, simplemente con catalizadores, es capaz de descomponer el agua en sus elementos.
Una economía poco circular
El avance más trascendente en la utilización de la luz para generar combustibles se plasma en un artículo reciente en Nature. En castellano se titula “Combustibles a partir de luz y aire”. Es lo que los investigadores del ETH de Zurich han conseguido. Capturan directamente el CO2 y el agua de la atmósfera, usando concentradores solares. Luego los convierten directamente en combustible, en queroseno para aviación. En el IMDEA Energía de Madrid también lo están haciendo. Además, han constituido una empresa, Synhelion, para comercializar ese combustible obtenido mediante fotosíntesis artificial. Esto es un ejemplo de economía circular.
En la actualidad, la economía circular tiene poco peso en España.
Este éxito no debe alejarnos de la realidad. Porque lo cierto es que la industria manufacturera sigue siendo intensiva en carbono. Todos los años consume 1.400 millones de toneladas de derivados del petróleo, más de 500 millones de toneladas de reactivo, más de 250 millones de toneladas de agua. Además, sólo el 31% de lo que extraemos de la Tierra se transforma en productos útiles. Y sólo reutilizamos el 8% de ellos. La realidad, por tanto, es que, en la actualidad, la economía circular tiene poco peso en España. Nuestra economía es lineal y poco eficiente. Y la cuestión es si podemos reinventar nuestra industria manufacturera en una industria de recuperación.
Recuperación y reutilización
Pasar a esa economía circular requiere un cambio profundo en la forma en que diseñamos moléculas y procesos para facilitar su recuperación y reutilización. Imaginemos que la naturaleza no reciclase todos los árboles muertos. Eso no sería sostenible. A partir de esa idea, en los últimos años se han producido dos grandes avances para uno de los problemas más difíciles de resolver, el de los plásticos. Éstos son muy difíciles de reciclar porque no hay nada en su estructura que ayude a esa transformación. Pero se ha descubierto una nueva familia de plásticos, que contiene enlaces dinámicos. Con un simple tratamiento de ácido sulfúrico, las moléculas que forman parte del polímero del plástico se separan. Así podemos recuperarlas y reutilizarlas de forma indefinida. Son plásticos reutilizables porque, al diseñarlos, se tuvo en cuenta su reutilización y se pusieron esos enlaces dinámicos.
Todavía más llamativo es el caso de plásticos como los de las carcasas de los móviles, tan difíciles de reciclar. Los investigadores incluyeron en su estructura unos puntos de ruptura. Con un tratamiento con alcohol muy sencillo, esos plásticos se desarman. Esto permite la recuperación de los monómeros y, así, podemos hacer plásticos de vida infinita. Esos dos ejemplos son paradigmáticos de la nueva forma de entender la química. En ella, la recuperación y reutilización están al principio del diseño, a diferencia de lo que sucede hoy en día.
Catalizadores nanoestructurados
Los catalizadores actuales tienen poros por los que entran las moléculas y se transforman en todo tipo de productos. Pero las moléculas muy grandes no pueden transformarse porque no caben por esos poros. Pero hemos descubierto una nueva tecnología que ensancha los poros. Esto permite que cualquier molécula, por grande que sea, viaje por el interior de los catalizadores. Así se transforma y aumenta de forma muy significativa el rendimiento del proceso. Estos catalizadores nanoestructurados, creados por la empresa de Javier García, se utilizan en refinerías de todo el mundo. Gracias a ellos, las refinerías reducen las emisiones de CO2 entre un 5% y un 10%. Si todas las refinerías del mundo los utilizaran, no se emitirían 2,5 millones de toneladas anuales.
Hoy en día tenemos ciencia que parece ciencia ficción, pero también enormes necesidades. Las personas emprendedoras con vocación científica que quieran acercar ese descubrimiento científico al mercado van a ser las grandes transformadoras del siglo XXI. No solo harán los descubrimientos que tanto necesitamos; también los acercarán a todos. Van a hacer que el tiempo que transcurre entre el descubrimiento y la aplicación sea mucho más corto.
Acceda a la conferencia completa
