Omar Yaghi, catedrático de la universidad de Berkeley, en Madrid.

Omar Yaghi, catedrático de la universidad de Berkeley, en Madrid. Fundación BBVA

Investigación Fundación BBVA

El químico que está fabricando agua a partir del aire sin gastar energía

Un sorbito en mitad del desierto. Un pequeño paso en el camino hacia una revolución global para llevar agua a las comunidades amenazadas por la aridez, la sequía y el cambio climático. Una taza y media cada día, potable y límpida, extraída del mismo aire por un artefacto construido con materiales comunes y que no necesita electricidad. Así es el cosechador de agua (water harvester) de la Universidad de Berkeley, que ha sido presentado en la última edición de Science Advances.

La publicación coincide con el paso por España de la persona cuya tecnología ha hecho posible lo increíble: el jordano-estadounidense Omar Yaghi, catedrático de Química en Berkeley y galardonado con el Premio Fundación BBVA Fronteras del Conocimiento en la categoría de Ciencias Básicas por su trabajo con los Metal Organic Frameworks (MOF). Consisten en superficies de material poroso diseñadas para capturar moléculas específicas. O, dicho, de otro modo, de tamices moleculares cuyos microscópicos orificios han sido diseñados para atraer, filtrar y almacenar determinados compuestos dejando vía libre a los demás.  

"Sin duda ha supuesto un hito importante el ser capaces de atrapar el agua a partir del aire del desierto" - explica Yaghi sobre el ensayo realizado en el desierto de Arizona. "Capturamos la humedad del ambiente y la concentramos en los poros de los MOFs. El aparato consiste en una caja dentro de una caja. La exterior tiene el MOF que funciona como condensador. El agua se recupera en la interior. Y utiliza únicamente la luz ambiental solar, no necesita electricidad. Si quieres, la puedes construir a escala y suministrar agua a casas o invernaderos".

Este artefacto transforma el aire del desierto en agua

"Lo bueno de los Metal Organic Frameworks es que atrapan el agua pero no la retienen con demasiada fuerza" - prosigue el químico. "Otros materiales, como las arcillas o las zeolitas, absorben agua pero necesitan que los calientes hasta 300 o 400ºC para recuperarla". La ventaja de los MOFs es que combinan en su composición elementos  orgánicos, responsables de la sólida ligadura de los elementos de la estructura, e inorgánicos, óxidos responsables de cazar la molécula seleccionada. "Te permiten modular la fuerza de retención del agua que ejercen los poros. Por lo tanto, puedes retirarla con 45ºC, una energía que puede ser proporcionada por el Sol".

Una vez eres capaz de controlar la materia a nivel molecular, el cielo es el límite.

Este mismo trabajo ha demostrado algo fundamental: fabricar un cosechador de agua será asequible. "Podemos extender estos resultados a un MOF elaborado con aluminio, que funciona incluso mejor que el circonio usado en la prueba y es muy caro. Cuesta 160 dólares el kilo mientras que el aluminio es 150 veces más barato. Y la caja en sí no cuesta mucho porque está hecha con plexiglás. Estamos contentos. Hemos probado que podemos conseguir agua para el consumo o la agricultura allá donde haga falta y en función de las necesidades".

Limpiar las emisiones de CO2

Yaghi es aclamado como pionero de una disciplina propia: la química reticular. "Es la primera vez en la que podemos fabricar estructuras a partir de los bloques de construcción moleculares y enlazarlos de forma indisoluble. Y una vez tienes tu estructura, la puedes modificar todavía más" - explica con un entusiasmo amortiguado por su sobriedad natural. "Puedes enriquecer los poros con unidades adicionales para otorgarles nuevas aplicaciones. Los MOFs tienen más de un centenar de aplicaciones, del almacenaje de gas a la catálisis o al transporte de medicinas. Una vez eres capaz de controlar la materia a nivel molecular, el cielo es el límite"

Un de sus proyectos en fase de desarrollo es un tanque de almacenamiento de combustible. "Da cabida al triple de metano que un tanque tradicional al comprimirlo en los poros". Pero es en la captura de dióxido de carbono donde reside el principal potencial ecológica, ya que se podría lograr de forma sencilla desde el momento de la emisión. En el propio tubo de escape, por ejemplo. "El CO2 se emite junto a otros gases. Lo que hacemos es fabricar los poros de manera que atraigan al dióxido de carbono y dejen pasar el agua, que se suele tener un mayor índice de retención".

Omar Yaghi.

Omar Yaghi. Fundación BBVA

"Queremos un mentor para cada investigador"

La historia de Omar Yaghi es la del sueño americano: llegó a EEUU con quince años con hambre de ciencia después de crecer fascinado por las ilustraciones de las moléculas en la escuela. Su causa más allá del laboratorio es la de equilibrar las relaciones entre los centros occidentales y las nacionesde origen de muchos científicos. "Los países en los que la investigación es fuerte, como España y EEUU, disfrutan de un sistema de mentores. El mentor transfiere el conocimiento a sus estudiantes, ellos lo harán con los suyos, y el linaje se extiende durante generaciones".

Se trata de un pupilaje cara a cara, explica, que sienta las bases del método científico. "No transmite únicamente una ética de trabajo, sino los valores del rigor de la ciencia, la innovación y los enfoques. Y esta es la clave para el progreso, pero el resto del mundo carece de ello. Nuestro objetivo es que cada investigador del mundo pueda asociarse al linaje de un mentor. Así que lo primero es ayudar a los estudiantes de esos países a que funden centros en su tierra, que sirvan de núcleo para desarrollar la ciencia y que obtengan resultados que beneficien a su entorno".

Los hallazgos no vienen con un plano que seguir. Entras en un mundo nuevo en el que tendrás que usar todas tus habilidades y necesitarás tener la libertad de probar cosas diferentes y fallar. El investigador necesita independencia científica y seguridad laboral.

"Queremos abrir la ciencia" - prosigue. "Los gobiernos y las sociedades reconocen que su futuro están vinculado a la innovación científica. Pero eso requiere de investigación básica, y es muy difícil de lograr sin la cultura adecuada y sin un sistema de mentores. No basta con la ingeniería. La investigación es un arduo proceso de múltiples fallos que conducen a un mejor entendimiento del sistema y, en última instancia, a los descubrimientos".

"La ciencia básica está bajo ataque"

Una vez establecido el sistema de pupilaje, al investigador le toca pelearse por la financiación. Y el enemigo, en este caso, es la lógica de mercado, advierte Yaghi. "Lo que intentamos transmitir es que se trata de una inversión a largo plazo. La ciencia es diferente. Los hallazgos no vienen con un plano que seguir. Entras en un mundo nuevo en el que tendrás que usar todas tus habilidades y necesitarás tener la libertad de probar cosas diferentes y fallar. El investigador necesita independencia científica y seguridad laboral. Si solo tienen un contrato de dos años, no se arriesgarán".

Omar Yaghi.

Omar Yaghi. Universidad de Berkeley

"Considero que se está produciendo un ataque contra la ciencia básica en todo el mundo" - denuncia en el mismo tono suave mientras señala el smartphone sobre la mesa. "La revolución digital nos ha dado la falsa impresión de que a las cosas valiosas se puede acceder muy rápidamente. Fuera del laboratorio, la vida se mueve a la velocidad de la luz. Pero hay innovaciones que se toman su tiempo. Requiere mucho esfuerzo por parte de muchas personas. Y la ciencia básica no consiste únicamente en obtener productos sino también en enseñar a los estudiantes a pensar de forma independiente. ¿Cómo hacer observaciones? ¿Cómo sobreponerte al fracaso? Al fina, habrás producido a un individuo capaz de cambiar el mundo". 

La conversación vira inevitablemente hacia el clima político internacional y la draconiana reforma migratoria impulsada por la administración Trump. "Es una situación extraña" - valora el químico nacido en Amán. "Los científicos hablan entre ellos y colaboran sin tener en cuenta las fronteras. Pero estamos sujetos a ellas, y nos lo están poniendo cada vez más difícil. A mi grupo le cuesta cada vez más traer talento extranjero. Los visados se retrasan y en algunos casos se deniegan. Sospecho que también está pasando en otros países. Pero la ciencia sigue siendo el lenguaje de todos. Y en los EEUU hemos comprobado que cuando juntas a personas con orígenes muy diversos es cuando obtienes la mayor innovación".

Si permitimos que la ciencia básica decline, será muy difícil de reconstruir, porque es un proceso elaborado a lo largo de muchos años. Y tengo la impresión de que nuestra sociedad aprecia la ciencia básica cada vez menos. 

"Si nosotros, como individuos, tenemos un trabajo y nos esforzamos por hacerlo lo mejor posible, creo que estamos contribuyendo a la sociedad, ya sea haciendo el pan y los donuts por la mañana, siendo científico, político o banquero" - concluye Omar Yaghi. "En mi propio equipo, no todos los estudiantes que lograron hallazgos eran de sobresaliente. No todos vienen de Harvard, Berkeley o el MIT. Muchos de ellos vienen de entornos desfavorecidos. Y han sido capaces de hacer grandes descubrimientos. ¿Por qué? Porque trabajan duro, y se esfuerzan en ser los mejores. Excluirlos de la población activa porque no encajan con nuestra etiqueta de gente que contribuye es algo con lo que no estoy de acuerdo".