Reciclar, reutilizar y reutilizar. Esta es la regla de las tres erres, considerada la máxima de la sostenibilidad. Su objetivo es reducir el impacto medioambiental de los residuos disminuyendo el consumo, transformándolos en algo nuevo o dándoles una nueva vida. Es fácil entender el ejemplo si pensamos en ropa o en objetos de plástico, pero esto podría extenderse a lo que tampoco vemos ni olemos: el dióxido de carbono (CO2). Este elemento químico está asociado con el cambio climático y con el efecto invernadero y, por tanto, podría considerarse un “residuo” de nuestro planeta. Ahora, una nueva concepción de la química trata de aprovecharlo como materia prima. Es decir, impulsa su “reciclaje” para crear reacciones más sostenibles.
Esta es la filosofía del grupo que dirige Manuel Nappi en el Centro de Investigación en Química Biolóxica e Materiais Moleculares (CiQUS) de la Universidade de Santiago (USC). El equipo acaba de publicar recientemente un artículo en Journal of the American Chemical Society (JACS) que recoge el descubrimiento de un nuevo mecanismo para activar el CO2 con luz. “La usamos del mismo modo que las plantas para hacer la fotosíntesis. Junto a la luz, empleamos un catalizador para activar el dióxido de carbono y, después, hacer moléculas que puedan ser de interés para la sociedad”, explica el químico. El principal problema del CO2 es su estabilidad, por lo que, para transformarlo, hay que activarlo. La forma que emplea el equipo de Nappi lleva por bandera la sostenibilidad.
El investigador del CiQUS aboga por la utilización del dióxido de carbono para darle la vuelta a la tortilla y proporcionar una vida útil a lo que inicialmente se considera un residuo del propio planeta y de la actividad humana que alimenta el cambio climático. “Como es un gas de efecto invernadero, pensamos en hacer una reacción de hidrocarboxilación con CO2. Es decir, lo convertimos en una materia prima. Así, lo activamos y lo incorporamos a moléculas orgánicas. El objetivo es utilizarlo con fines útiles”, explica Nappi, quien hace énfasis en la importancia de una química que sea cada vez más sostenible y se apoye no solo en el concepto de reciclaje, sino también en el de economía circular.
Más en detalle, este nuevo mecanismo consiste en emplear como catalizador una molécula orgánica que activa el CO2 y crea lo que se denomina intermedio reactivo, es decir, un paso a medio camino entre el inicio y el final de la reacción. Este elemento absorbe la luz y logra activar el dióxido de carbono. Así, según apunta Nappi, es como después se puede emplear este gas de efecto invernadero, ahora activado, en las reacciones químicas. Incluso se puede acoplar a los alquenos, otro tipo de moléculas orgánicas, para un proceso denominado hidrocarboxilación.
El nuevo mecanismo descrito en el artículo publicado en JACS es “increíblemente sostenible”. Pero no solo importa el proceso, sino los productos finales que se puedan conseguir con esta reacción. “Ya hemos hecho estructuras denominadas espirociclos, en este caso concreto espirolactonas, que son muy interesantes para las farmacéuticas”, señala Nappi, en alusión al estudio ya publicado en JACS. Según continúa explicando, son estructuras comunes en productos biológicos como los medicamentos. El investigador indica que también podría tener aplicaciones en la industria química para hacer polímeros biodegradables o resinas. En resumidas cuentas, que no solo el proceso reactivo sea más sostenible, sino también el producto final que se consiga.
Se ha logrado un mecanismo de activación completamente nuevo y sostenible, pero el estudio tiene algunas limitaciones. Por el momento, el artículo publicado en JACS es, más bien, una prueba de concepto, dado que es una primera aproximación. Según indica Nappi, lo han probado a pequeña escala y el siguiente paso es ir un escalón más allá y demostrar el funcionamiento del mecanismo con mayores cantidades de material. Además, el investigador del CiQUS admite que el estudio tiene otra limitación importante: la reacción requiere alrededor de 20 horas. “Tenemos que encontrar una manera de acortar el tiempo y hacer más eficiente el sistema catalítico”, apunta.
Nappi insiste en que la investigación, por el momento, es una prueba inicial prometedora, pero que aún queda mucho camino por delante y que es necesario superar muchos obstáculos para alcanzar el objetivo final. El investigador del CiQUS señala que su investigación se enmarca dentro del concepto de ciencia básica, pero reivindica que los mayores avances tecnológicos y sociales han surgido de este tipo de descubrimientos. “Es importante continuar investigando y financiar ciencia básica, no solo aplicada”, reclama.
El estudio liderado por Nappi sienta las bases para el desarrollo de posibles tecnologías sostenibles para la valorización del CO2. Esta línea de investigación está en línea con la meta común de muchos investigadores jóvenes: cambiar el paradigma y contribuir a una química más sostenible. Se pueden utilizar tecnicismos para describir las reacciones químicas, los catalizadores que se emplean y los elementos que se usan en ellas, pero, en conjunto, el equipo del CiQUS recurre a un concepto tan simple como sostenible: el reciclaje de residuos.
Por Laura Filloy, GCiencia.
Referencia
E. Azzi, M. Rodríguez-Martínez, S. R. N. Kolusu, J. Scarfiello, J. A. Varela, M. Nappi. Photolysis of CO2 Carbamate for Hydrocarboxylation Reactions. J. Am. Chem. Soc. 2026, 148, 3801–3810.
El CiQUS cuenta con el reconocimiento CIGUS de la Xunta de Galicia, que acredita la calidad e impacto de su investigación, y recibe apoyo financiero de la Unión Europea a través del Programa Galicia FEDER 2021-2027.