El cambio climático y una de sus consecuencias: el calentamiento global
El cambio climático es un hecho, y sus efectos están cada vez más presentes. Según los análisis de la NASA y la Administración Oceánica y Atmosférica Nacional (NOAA), 2021 ha sido el sexto año más caluroso jamás registrado, y los 10 años más cálidos se han dado en el período 2010-2021. Si continúa esta tendencia, en 10 años llegaremos al techo de calentamiento global que los Acuerdos de París fijaron en un aumento máximo de 1,5 °C.
En general, se cree que el cambio climático sólo implica un ligero incremento de la temperatura, algo que mucha gente cree que no tiene mucha importancia. Pero la realidad es muy diferente, puesto que el aumento de la temperatura es sólo el principio de una historia con muchos finales posibles. La Tierra es un sistema muy complejo que cambia continuamente, todo está conectado y los cambios de una zona pueden influir en los cambios del resto del conjunto.
Las sequías y las inundaciones, los incendios y el deshielo de los polos, el calentamiento atmosférico, la subida del nivel del mar o la escasez de agua, son sólo algunas de las consecuencias del cambio climático que pone en grave peligro la biodiversidad de nuestro planeta . Algunos de estos cambios pueden ser irreversibles durante miles de años.
Los dos proyectos de Doctorados Industriales, de los que hablaremos más adelante, se han propuesto luchar contra el cambio climático aportando soluciones que se fundamentan en la idea de sacar dióxido de carbono (CO₂) del aire . El CO₂ es el principal gas de efecto invernadero, y la concentración de este gas en la atmósfera bate récords año tras año según los informes de la NOOA. Precisamente, el incremento de los gases de efecto invernadero en la atmósfera es una de las principales causas del cambio climático según el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC). De hecho, uno de los dos proyectos llamado CAPTACO₂ trabaja en una idea alineada con los dictados del IPCC de reducción de las emisiones contaminantes.
Un dato fundamental para afrontar la situación: las concentraciones de gases de efecto invernadero se encuentran en su nivel más elevado en 2 millones de años . Durante los dos últimos siglos la actividad humana han propiciado su incremento, pero ¿este incremento es grave? Hay que entender bien primero a lo que nos referimos cuando hablamos de efecto invernadero. Los gases de efecto invernadero atrapan la radiación infrarroja que emite nuestra Tierra, y ayudan a mantener la temperatura en la que la vida ha prosperado durante miles de años. Sin embargo, el equilibrio se ha roto, la quema de combustibles fósiles genera emisiones de gases de efecto invernadero que actúan como una manta que envuelve la Tierra, atrapando el calor del Sol y aumentando las temperaturas. En definitiva, ahora tenemos un exceso de gases de efecto invernadero en nuestra atmósfera, ¡muchos más que en cualquier otro período de los últimos cuatrocientos mil años!
"Dos proyectos de Doctorados Industriales se han propuesto luchar contra el cambio climático aportando soluciones que se fundamentan en la idea de sacar dióxido de carbono (CO₂) del aire"
Uno de los compromisos de la cumbre de la COP26 de Glasgow de noviembre de 2021 es abandonar el uso del carbón como combustible. Y éste es uno de los elementos que inciden directamente en la emisión de grandes cantidades de dióxido de carbono a la atmósfera y provocan un calentamiento global generalizado. El calentamiento global de nuestro planeta (recordemos que es un sistema en equilibrio) puede modificar los patrones climáticos . Algunos de estos patrones pueden ser el de las lluvias, o el que se prevé más grave, la subida del nivel del mar, que provocará graves inundaciones en las zonas costeras más bajas, poniendo en riesgo la vida tal y como la conocemos ahora.
Ante este escenario tan crítico, hay que encarar el problema en dos frentes: reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y eliminar el exceso de estos gases que hemos estado enviando a la atmósfera . Aquí es donde la investigación colaborativa de los dos proyectos de Doctorado Industrial, capitaneados por la Fundación Greennova con la Universidad de Barcelona y la Universidad Rovira i Virgili, se conjuran para limpiar el aire de la atmósfera extrayendo CO₂ de la atmósfera y evitar que suba más la temperatura global . Greennova lleva años trabajando para eliminar el dióxido de carbono de la atmósfera , con una misión clara: desarrollar e implementar herramientas y soluciones para mitigar y revertir las consecuencias negativas generadas por la actividad del ser humano sobre el planeta Tierra y las especies que habitan. Anna Mas Herrador, la doctoranda del proyecto de DI CaptaCO2 lo deja muy claro: " Tenemos el cambio climático encima, pero creo que es posible encontrar una solución " . Por ello, proyectos como estos tienen sentido: no sólo se trata de reducir progresivamente las emisiones de gases como el dióxido de carbono, sino que también hay que transformar el exceso de CO₂ como solución a corto-medio plazo. Es interesante destacar que soluciones al cambio climático como éstas pueden aportar beneficios económicos, a la vez que mejoran nuestra calidad de vida y protegen al medio ambiente.
"Tenemos el cambio climático encima, pero creo que es posible encontrar una solución"
Una hoja artificial para capturar CO₂
Uno de los dos proyectos, llamado CAPTACO2, es anterior a la fase de Doctorado Industrial, pero el éxito de los resultados y la finalización del contrato de investigación les llevaron a decidir dar continuidad al proyecto con un Doctorado Industrial. El interés que despierta este proyecto ha sido objeto de un reportaje en el canal Americano China Global Television Network (CGTN). De la misma forma esta iniciativa para captar CO₂ atmosférico ha recibido el apoyo de organizaciones como PEUSA , una empresa de suministro energético de Lleida, y de otras organizaciones como la Caja de Ingenieros, la empresa de bebidas Damm, la compañía aérea Vueling y la entidad bancaria La Caixa.
El equipo de este proyecto está formado por la doctoranda Anna Mas Herrador (ingeniera química y máster por la Universidad Politécnica de Catalunya), el investigador dr. Ricard Garcia-Valls (profesor de Ingeniería Química de la Universidad Rovira i Virgili) y Sebastià Carrión Soriano (director de Greennova y responsable de empresa de ambos proyectos). Anna consideró que el proyecto era un buen reto para trabajar en una solución al problema del cambio climático. El dr. Garcia-Valls llegó a la URV después de realizar su estancia postdoctoral en el prestigioso Massachusetts Institute of Technology (MIT) en Boston. Hace muchos años que trabaja en la tecnología de membranas y empezó a desarrollar una hoja artificial para capturar CO₂ tal y como hacen los árboles, para después realizar una fotosíntesis artificial . Durante este proceso de investigación conoció a Sebastià Carrion, director de la Fundación Greennova, y decidieron iniciar una colaboración en este proyecto orientado a solucionar los efectos del cambio climático.
La doctoranda es el puente de transferencia de conocimiento entre Greennova y la URV, combinando los dos entornos de trabajo: " Por un lado, el mundo académico donde aprendo de la metodología y el conocimiento y, por otro, el contacto con el mundo empresarial donde acercamos este conocimiento a la sociedad y tenemos contacto con otras empresas". Nos comenta que uno de los resultados más satisfactorios es ver que existe un producto final para la sociedad después de largas horas de investigación en los laboratorios de Eurecat en Tarragona. Aunque todavía no hace un año que llegó al proyecto, se han obtenido buenos resultados, con una buena cooperación entre la universidad y la empresa: " Un Doctorado Industrial es una buena opción para acabar transfiriendo el conocimiento desde la universidad a la sociedad " declara.
¿Pero cuál es este trabajo de laboratorio? ¿En qué consiste exactamente la tecnología para separar el CO₂ atmosférico del resto de gases del aire? El proceso de captación funciona mediante una reacción química que transforma el CO₂ de la atmósfera en una sal, que se puede recuperar y retirar de la misma forma que separamos cualquier otro residuo. A partir de ahí el residuo se convierte en un subproducto que permite iniciar un ciclo de fabricación de un nuevo producto, con lo que se cierra el ciclo de la economía circular del carbono : “ Mediante una serie de membranas y una disolución, queremos capturar cantidades suficientemente relevantes de dióxido de carbono de la atmósfera” y comentarlas en carbono. Ella trabaja precisamente para optimizar la eficiencia del proceso, para que puedan alcanzarse cantidades rentables de CO₂ , objetivo final de su tesis doctoral. Tal y como hemos explicado antes, la manera más didáctica de comprender esta tecnología es pensar en una hoja artificial: “ imitamos a las hojas de los árboles donde el CO₂ es capturado de forma pasiva y lenta, pero transformado por parte del vegetal de forma selectiva ”, nos comenta el dr. Garcia-Valls.
Una de las aplicaciones con mayor impacto doméstico es instalar un aparato en una vivienda u oficina para capturar el CO₂ que respiran todas las personas que conviven con él.
Técnicamente hablando, es un pequeño dispositivo el que se encarga del proceso, formado por membranas y una sustancia absorbente con mucha afinidad por el CO₂. Sólo hace falta poner en contacto este líquido con el aire para conseguir que el CO₂ se adhiera y se transforme, cómo hacerlo en el menor tiempo posible es el reto. Una de las aplicaciones que pueden tener mayor impacto en el ámbito doméstico es la posibilidad de instalar el aparato en una vivienda u oficina, ya que esto permitiría capturar el dióxido de carbono que respiran todas las personas que viven o trabajan en él . En el futuro próximo, la intención del proyecto es replicar el prototipo a una mayor escala. Hace más de un año que Anna trabaja intensamente en un nuevo prototipo: una membrana mayor y una caja de paneles solares como fuente de energía, así como otras caras que funcionan como las hojas de los árboles. “ Si proyectos como el nuestro funcionan podremos 'limpiar' el CO₂ ya presente en la atmósfera para dejarlo en valores correctos para el equilibrio del clima ”, nos explica el dr. Garcia-Valls.
Si proyectos como el nuestro funcionan podremos 'limpiar' el CO₂ ya presente en la atmósfera para dejarlo en valores correctos para el equilibrio del clima.
Una esponja para capturar CO₂
Tal y como se ha comentado en la introducción, el cambio climático es causado por el aumento desmedido de gases de efecto invernadero en la atmósfera, de los cuales el dióxido de carbono es el más importante. De ahí que sea necesario sacar el exceso de estos gases que ya tenemos en el aire, más allá de hacer un esfuerzo como sociedad para dejar de verterlos en el aire que respiramos. La búsqueda de estos proyectos va en esta línea para poder generar un impacto relevante en la solución del problema . En definitiva, el objetivo final es ayudar a reducir los efectos del cambio climático siendo coherentes con los valores sociales y medioambientales que han determinado los objetivos de los proyectos y de la Fundación Greennova: se trata de realizar una acción que sin buscar el lucro tenga como objetivo el bienestar general.
La Fundación Greennova lidera, de la mano de Sebastià Carrión, el segundo proyecto llamado GRAFECO₂, y también es un proyecto sin ánimo de lucro alineado con las políticas ambientales recomendadas por el IPCC. El equipo investigador de este proyecto lo forman dos mujeres: la Dra. Mercè Segarra Rubí y la doctoranda Elizabeth Martínez Medina. La doctoranda, después de realizar el máster de Química de Materiales Aplicada en la Universidad de Barcelona, se presentó como candidata a la propuesta de proyecto de Doctorado Industrial. La Dra. Segarra es la directora de la tesis, y forma parte del Grupo de Diseño y Optimización de Procesos y Materiales (DIOPMA-UB): " Colaborar todos estos años con el Plan de Doctorados Industriales considero que nos ha aportado una visión muy beneficiosa, innovadora y positiva ". Este grupo de investigación tiene una larga experiencia en transferencia de tecnología, centrada en las pymes: “Uno de los objetivos del grupo es ayudar a las empresas a superar los retos de futuro y presente, innovando, mejorando sus productos o tecnología de fabricación”. El grupo colabora con empresas gracias a diferentes instrumentos de innovación y transferencia: “ La codirección de tesis doctorales dentro del Plan de Doctorados Industriales ha sido un paso natural para nuestro grupo, en el que hemos participado desde su creación ”.
En este segundo proyecto, el CO₂ también se absorbe, con el objetivo de captar el exceso de este gas de la atmósfera terrestre: “A día de hoy, no hay medidas efectivas para captar CO₂ y en la industria sólo es viable en algunos casos en los que se captura directamente de las chimeneas ”, comenta Elizabe. Su trabajo de investigación aplicado, con la ayuda de Sebastià como tutor de empresa y la Dra. Segarra, es investigar diferentes maneras de utilizar el grafeno para capturar el CO₂ : “ El símil es el de una esponja como la que utilizamos para limpiar los platos ”, afirman. El aire del ambiente atraviesa la esponja y el CO₂ queda atrapado en los agujeros que tiene la esponja, y después se puede liberar. El reto es conseguir que sólo sea el CO₂ el gas que quede atrapado en estos agujeros, funcionando como un colador que separará este gas de efecto invernadero del resto de gases del aire que respiramos.
En definitiva, estos dos proyectos de investigación aplicada tienen un valor en el sector empresarial muy importante a la hora de generar mayores competencias transversales y lograr que la empresa sea más competitiva. Es una oportunidad para todos los implicados. Por un lado, la empresa capta talento y puede trabajar junto a personal investigador de alto nivel científico ya la vanguardia del conocimiento. Por otro, la universidad fortalece sus relaciones con empresas y contribuye al desarrollo del país incrementando su capacidad innovadora. Elizabeth, doctoranda de este último proyecto, afirma que “ trabajar con una empresa y poder ver la ciencia desde otra perspectiva aporta una experiencia y unos valores añadidos que son muy útiles para crecer personal y profesionalmente ”.
"Nos ha permitido transferir los conocimientos generados a la sociedad de forma directa, aprovechando los diferentes puntos de vista para encontrar nuevos caminos en la investigación y el desarrollo del conocimiento"
La investigación colaborativa y aplicada
Para Sebastià Carrión, el Plan de Doctorados Industriales encaja con los propósitos de la Fundación Greennova: " Nosotros tenemos el empuje y los objetivos claros, pero no disponemos de suficiente conocimiento, ni de las instalaciones necesarias para poder desarrollar los proyectos satisfactoriamente. El Doctorado Industrial genera un conocimiento con aplicación directa", y establece un marco de colaboración muy implicado . La investigación colaborativa tiene un gran potencial en nuestra sociedad actual, y hace énfasis en la importancia de tejer vínculos entre la investigación de la Universidad y las empresas: " Nos ha permitido transferir los conocimientos generados a la sociedad de una manera directa, aprovechando los diferentes puntos de vista para encontrar nuevos caminos en la investigación y el desarrollo del conocimiento ", explica la Dra. Segarra sobre el proyecto GrafeCO₂. Este tipo de investigación fundamentada entre la colaboración de ambos ámbitos, la universidad y la empresa, permite un intercambio enriquecedor de puntos de vista sobre un mismo problema: “ Te saca de la zona de confort y dar lo mejor de ti para entender el problema de una forma innovadora, aplicando tus conocimientos y talentos ”, detalla el dr. Garcia-Valls, del proyecto CaptaCO₂.
En este sentido, la segunda característica de la investigación que se desarrolla en un Doctorado Industrial es su aplicabilidad y el impacto que puede tener en nuestra sociedad. Así lo explica Carrión como tutor de empresa de ambos proyectos: " La gracia de los Doctorados Industriales es justamente la investigación aplicada. Nosotros pensamos en los proyectos no únicamente como desarrollo de un conocimiento; queremos que generen una solución que se pueda implementar e industrializar ". El objetivo final de ambos proyectos es poder industrializar los prototipos que se lleven a cabo . Demostrar, en definitiva, que lo que parece un buen resultado en el laboratorio lo sea también en un entorno real: " Esperamos que al final de la tesis tengamos un primer resultado de caso real y un prototipo con capacidad comercial para que haya demostrado su eficiencia ", apunta el dr. Garcia-Valls.
En conclusión, ambos proyectos permiten acercar la Fundación Greennova a las etapas iniciales de la generación de conocimiento, participando activamente en todo el proceso, entendiendo que la etapa del doctorado es de formación y creando sinergias con el grupo de investigación que, en algunos casos, pueden llevar a una colaboración futura: “ El conocimiento generado puede aprovecharlo la misma empresa, ya que está enfocado a la misma. Segarra.
