La pintura española que reduce la contaminación de CO2: el CSIC inventa un material que limpia el aire sin gastar energía

La Unión Europea persigue con distintos proyectos y leyes acelerar la descarbonización en los sectores más emisores como son el transporte por carretera, los edificios y las actividades industriales. Se pretende reducir las emisiones, al mismo tiempo que se buscan nuevas técnicas para absorber la contaminación presente en el ambiente.

A la vez que se impulsan medidas para eliminar los vehículos y sistemas de calefacción más antiguos y contaminantes, se proponen soluciones para construir nuevos edificios e infraestructuras que limpien el aire de emisiones nocivas.

Investigadores del Instituto de Catálisis y Petroleoquímica del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (ICP-CSIC) han desarrollado un nuevo material a base de magnesio capaz de capturar y transformar el CO2 del aire a temperatura ambiente sin utilizar energía.

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Esta solución se suma a una tendencia en investigación que lleva años presentando, por ejemplo, nuevos tipos de hormigón que, mediante el uso de luz solar o artificial, convierten a los contaminantes del aire en sales que se pueden retirar con facilidad.

Los investigadores del CSIC proponen su uso en hospitales o colegios: "después del COVID la ventilación ha mejorado, pero yo recuerdo ir al colegio, entrar y decir, "Uf, aquí el ambiente está supercargado", eso significa que tienes una concentración de CO2 muy alta", explica José Miguel Palomo Carmona, investigador del ICP, principal autor de este proyecto en una entrevista con EL ESPAÑOL-Omicrono.

Pintura absorbente

El nuevo material desarrollado por este equipo español se puede aplicar en pinturas comerciales para pintar las paredes de las casas tanto en interiores como en exteriores. Esto facilita la limpieza del aire en hogares o espacios concurridos, donde la concentración de contaminantes es elevada y peligrosa para la salud.

Se trata de un biohíbrido basado en magnesio que transforma el CO2 en compuestos más estables en condiciones ambientales. Combina un componente inorgánico de magnesio con una biomolécula, una enzima que actúa como soporte y que guía la formación del material durante el proceso de síntesis.

Las enzimas son proteínas catalíticas que se encuentran en la naturaleza, en muchos procesos en el cuerpo humano. Para obtener este nuevo compuesto, el método descubierto por los investigadores ha resultado ser sencillo y respetuoso con el medio ambiente.

MicroMg desarrollado en el ICP-CSIC CSIC Omicrono

"No necesita un equipamiento complejo, como meter presión o controlar temperatura, lo puedes hacer en tu cocina de tu casa, vamos", comenta José Miguel Palomo Carmona, investigador del ICP. Consiste en una disolución acuosa, a temperatura ambiente y pH neutro.

Durante el proceso se forman microestructuras cristalinas bien definidas, que tienen una forma geométrica cúbico-octaédrica, es decir, que combina características de un cubo y un octaedro regular, y tiene un tamaño del orden de milésimas de milímetro (micras). Estas estructuras presentan una elevada estabilidad y ofrecen numerosos sitios activos para interactuar con el CO2.

Para evaluar su potencial, el material se incorporó a una pintura convencional que después se aplicó sobre las superficies de una pared. "Inicialmente probamos si efectivamente la creación de esa estructura micrométrica daba un procedimiento catalítico mucho más eficiente, y lo conseguimos en medio acuoso, después consideramos su potencial en aplicaciones reales".

Se lava y sigue funcionando

El invento se ha puesto a prueba en varios entornos. Primero en el experimento realizado en medio acuoso, donde el micromaterial catalítico desarrollado por los investigadores (MicroMg) demostró una elevada eficiencia para transformar el CO₂ en bicarbonato, una forma química más estable del carbono disuelto y menos problemática desde el punto de vista ambiental.

Bajo condiciones suaves, es decir a temperatura ambiente y sin tener que aplicar energía externa, el material fue capaz de transformar el CO₂ disuelto en bicarbonato aproximadamente en 30 minutos. Además, el material sigue funcionando igual después de repetir la reacción varias veces, lo que indica que puede usarse varias veces sin perder eficacia.

Un hombre pintando con rodillo el muro exterior de una casa iStock Omicrono

En un segundo experimento, cuando se incorporó el material a la pintura y se aplicó a superficies de pared reales, MicroMg redujo eficazmente las concentraciones de CO2 en experimentos en fase gaseosa y con un mejor rendimiento en áreas recubiertas más grandes (35 cm² ), incluso en aplicaciones de doble capa.

Recuerda el investigador que el componente se puede aplicar a pintura comercial. "Si lo pruebo en una en una pared completa de una habitación, la eficiencia puede llegar a ser 20 o 30 veces más rápida y mayor que la que hemos obtenido nosotros en nuestras salas de laboratorio". Para ello ya están en contacto con alguna empresa de pintura para unir el material a la mezcla.

Pasados los días, se produce un bloqueo del material, "con un paño con agua, se le da a la pintura, se retira esa capa de producto que se ha formado y otra vez vuelve a ser eficiente exactamente igual que al principio." El artículo publicado en la revista científica ACS Applied Energy Materials indica que se mantuvo más del 90 % de la actividad inicial después de tres ciclos de lavado.

Incluso en situaciones en las que la concentración de CO2 es elevada, hasta 1.500 partes por millón (ppm), este material mantuvo una actividad notable, según el CSIC, y fue capaz de transformar el gas de forma continua durante varios días.

Trozos de pared pintados Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (ICP-CSIC) Omicrono

Por poner en contexto estas cifras, los niveles de CO2 superiores a 1.000 ppm indican una ventilación insuficiente, que puede provocar somnolencia o menor rendimiento cognitivo. En estas condiciones se observó que la pintura eliminaba aproximadamente de 16 ppm de CO2 por hora.

En hospitales y aparcamientos

Los investigadores tienen aún trabajo por delante, además de valorar la escalabilidad del material y el proceso de fabricación, quieren estudiar cómo se comporta esta pintura enriquecida con otros gases de efecto invernadero, como por ejemplo el óxido nítrico, que son los que expulsan los vehículos.

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"En los aparcamientos, la concentración de ese tipo de gases suele ser muy alta, incluso con los ventiladores que existen no es no son capaces de de eliminar toda esa concentración", explica Palomo. La aplicación en un entorno real como un aparcamiento, una habitación o incluso en salas de hospitales es el paso definitivo al que aspiran para demostrar la eficacia de su invento.

"Tenemos algunos contactos para hacer un ensayo en salas de urgencias en un hospital donde haya una concentración muy elevada de gente de forma continua, donde hablamos de 1.500 o 2.000 partes por millón de CO2 habitualmente, y donde demostrar realmente si este tipo de sistemas son tan eficientes para reducir esa concentración de CO2", asegura el investigador.