Por Laura Alonso

/ UCC+i FICYT

La joven investigadora Yolanda Fernández Díez se encuentra en el Centro para la Innovación en la Captura y el Almacenamiento de Carbono (CICCS) de la Universidad de Nottingham, con apoyo del PCTI del Principado de Asturias. Dirige el centro la científica vitoriana Mercedes Maroto Valer, con la que comparte un objetivo científico casi tan seductor como la fotosíntesis natural. Se trata de una tecnología química que partiendo de luz, agua y dióxido de carbono (CO2) permita conseguir productos químicos no contaminantes que puedan utilizarse como combustibles. ¿Demasiado bueno para ser verdad? Yolanda Fernández explica para SINC los avances que están logrando en lo que define como “una posible alternativa al almacenamiento geológico de CO2”

- ¿En qué consiste la “coctelera química” en la que está trabajando para neutralizar CO2 ?
- Estamos llevando a cabo un proceso fotocatalítico, que como su nombre indica, utiliza luz solar y un catalizador para reducir el CO2 con agua, y así obtener productos químicos y/o combustibles. Este proceso ocurre de igual forma que tiene lugar la fotosíntesis durante el crecimiento vegetal, por lo que podría denominarse como una “fotosíntesis artificial”. Además de reducir las emisiones de CO2 a la atmósfera, se estarían generando productos que podrían emplearse como fuente de energía, como metano o metanol.

- ¿Cómo encaja este planteamiento científico con las distintas formas de abordar la reducción de emisiones de CO2 a la atmósfera?
- El proceso de fotorreducción de CO2 se integra dentro de lo que se conoce como Tecnología  para la Captura y Almacenamiento de CO2 (Tecnologia CAC). Esta última persigue reducir las emisiones de CO2 por parte de los combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural), y consta de tres fases: captura, transporte, y almacenamiento. En la actualidad, el almacenamiento se identifica con un almacenamiento geológico, es decir, bajo tierra, lo que plantea problemas sociales y de seguridad. El proceso que estamos estudiando se presenta como una posible alternativa al almacenamiento geológico, que permitiría almacenar ese CO2 de manera más segura, ya que se estaría transformando en otros productos que, además, pueden utilizarse como fuente de energía.

- El CO2 parece un gas bastante “tenaz”, teniendo en cuenta que aún no se ha implantado a gran escala ningún método para neutralizarlo…
- La estabilidad de la molécula de CO2 hace que los procesos existentes en la actualidad para su transformación precisen de una cantidad importante de energía para romper su estructura, lo que no resulta rentable. En ese sentido, la principal ventaja del proceso fotocatalítico que estamos estudiando es que puede conducirse únicamente con la luz solar, que es una energía renovable, inagotable y gratuita. En definitiva, el objetivo prioritario es mejorar la conversión de la molécula de CO2, aunque no hay que olvidar que se trata de un proceso complejo.

- ¿Cómo podría mejorarse la conversión de la molécula de CO2?
-Necesitamos fotocatalizadores con gran actividad y capaces de activarse con la radiación solar. Uno de los más utilizados es el óxido de titanio (TiO2), aunque tiene como desventaja que solamente se activa con luz ultravioleta, es decir: el 3-5% de la radiación solar. Por eso estamos estudiando la manera de conseguir que el óxido de titanio sea capaz de activarse con luz visible, lo que supondría un mayor aprovechamiento de la radiación solar, concretamente el 45%. Existen varias técnicas que persiguen este fin, y dentro de ellas nuestra investigación actual estudia el dopaje, es decir, los efectos concretos que aparecen en el óxido de titanio cuando se le agregan átomos de otros elementos, en este caso metálicos y no metálicos.

- Además de ese material capaz de “romper” la molécula de CO2 utilizando la luz, ¿Es necesario algún otro dispositivo?
- Sí. El dispositivo donde va a colocarse el fotocatalizador (TiO2), y que recibe el nombre de fotorreactor. Esta parte también se encarga de la transmisión de luz, y por lo tanto, repercute directamente sobre la eficacia del fotocatalizador para “romper” la molécula de CO2. Próximamente vamos a probar un nuevo tipo de fotorreactor para conseguir un máximo aprovechamiento de la fuente de iluminación, es decir, lo que se conoce como una gran interacción luz-materia. Este modelo ha sido confeccionado combinando las ventajas que presentan los reactores existentes, y consiste en un monolito, que es una pieza cerámica con forma de cilindro y con orificios que comunican un extremo con otro, lo que aporta una gran área superficial para el fotocatalizador. Y lo que haremos será introducir fibras ópticas modificadas con hendiduras a lo largo de su longitud, para que cuando se introduzcan en los canales del monolito, permitan la iluminación en su interior.

- ¿Qué grado de desarrollo presenta este tipo de tecnología a nivel internacional?
- Todavía existe un gran camino por recorrer en este campo, ya que la fotorreducción de CO2 es un tema que ha surgido en los últimos años. No obstante, existe abundante literatura sobre los procesos fotocatalíticos destinados a la oxidación de contaminantes orgánicos o a la fotólisis del agua. Es un hecho que puede verse como una ventaja para avanzar más rápidamente en el tema, y conseguir resultados satisfactorios a medio o largo plazo.

- ¿Y cuáles serían los primeros destinatarios de este desarrollo? 
- Como parte integrante de la Tecnologia CAC que comentaba antes, este proceso se orienta hacia las grandes plantas productoras de energía eléctrica, y principales responsables del incremento del CO2 atmosférico. No hay que olvidar que su implantación permitiría no solamente reducir las emisiones de CO2 en una cantidad entre 300 y 700 millones de toneladas anuales, sino también generar productos químicos y/o combustibles para combatir el cambio climático y la crisis energética, respectivamente.

- ¿Qué destacaría de su formación como investigadora? 
De esa etapa, dos aspectos contribuyeron a orientarme en mi profesión. Por un lado, los consejos y las enseñanzas de mis directores de tesis, J. Ángel Menéndez Díaz, Antonio Domínguez Padilla y José Juan Pis Martínez, del Departamento de Tecnología Energética y Medioambiental del Instituto Nacional del Carbón (INCAR-CSIC), donde hice mi tesis doctoral. Gracias a ellos he sacado la máxima productividad en el terreno profesional. Y por otro, las estancias en centros extranjeros que me han enriquecido con otros puntos de vista y distintas maneras de trabajar y actuar, no solo en lo profesional, sino también en lo personal.

- ¿Cuáles son las principales dificultades de cada día?
Teniendo en cuenta que no existe una trayectoria definida en investigación, y que cada tema es abierto y presenta interconexiones con muchos otros, uno de los principales retos es encontrar el equilibrio que permita avanzar con lógica hacia los objetivos iniciales. A veces es frustrante descubrir que gran parte del trabajo hecho no lleva al fin esperado, pero tampoco se pueden subestimar los resultados conseguidos. De ahí que otro de los retos de esta profesión sea superar los baches que puedan ir surgiendo durante el camino.

- Frente a eso, ¿Qué es lo que más aprecia de su trabajo?
Quizás lo que más me motiva sea la sensación de poder algún día descubrir algo importante para la humanidad. Y colaborar con científicos de lugares tan alejados como Taipéi, en Taiwan, también aporta mucho a nivel personal, por ejemplo a través del intercambio de conocimientos en congresos y conferencias que me han permitido descubrir lugares y culturas que de otra forma no habría conocido.

FOTO: Yolanda Fernández Díez. Foto: Y. F.