Etileno por CO2, ¿estrategia válida contra la crisis climática?

Con la descarbonización como tarea urgente contra la crisis climática, cualquier avance es recibido con esperanza. Un equipo de la Universidad de Illinois ha logrado convertir el 100% del CO2 de los gases de escape industriales en etileno, una estupenda noticia a la que acompañan algunos matices.

En un primer bote, la respuesta a la pregunta que formula el titular sería negativa. Porque la mayor parte del etileno que se produce en el mundo –y es el compuesto orgánico más usado del planeta– se destina a elaborar polietileno, que no deja de ser uno de los plásticos más comunes. Y el plástico, presente desde la zona abisal de los océanos hasta las más altas cumbres, representa un problema medioambiental de primer orden, una amenaza para la biodiversidad y la salud del ser humano. El matiz aparece cuando se plantea la opción de que la producción de este material de consumo masivo pueda apartar de la atmósfera grandes cantidades de CO2. ¿Sería aceptable en ese caso incorporar la producción de etileno a la estrategia de descarbonización?

Es evidente que hay que disminuir la producción y el consumo de plástico, en todas sus formulaciones. No hay debate posible. Pero eso no va a suceder de la noche a la mañana, y sería una gran noticia que en ese declinar más o menos acelerado el proceso de generarlo no solo no profundice el calentamiento global, como ocurre ahora, sino que ayude a mitigarlo.

Más de una década de trabajo

Y esa noticia la ha protagonizado un equipo de la Universidad de Illinois Chicago (UIC), que ha descubierto una forma para convertir el 100% del dióxido de carbono de los gases de escape industriales en etileno.

Los resultados se han difundido a través de “Cell Reports Physical Science”, y según apuntaba hace unos días la propia universidad estadounidense, el proceso empleado por los investigadores puede convertir hasta seis toneladas métricas de dióxido de carbono en una tonelada métrica de etileno, reciclando casi todo el CO2 capturado. Y dado que el sistema funciona con electricidad, el uso de energía renovable para generarla puede hacer que todo el proceso sea negativo en carbono.

La UIC explica que si bien el equipo, liderado por el profesor Meenesh SinghSingh, ha estado explorando la posibilidad de convertir el CO2 en etileno durante más de una década, este enfoque es el primero en lograr una utilización de casi el 100% del dióxido. Su sistema utiliza electrólisis para transformar el gas de dióxido de carbono capturado en etileno de alta pureza, con otros combustibles a base de carbono y oxígeno como subproductos.

SinghSingh destaca que este sistema supera el objetivo de carbono cero neto de otras tecnologías de captura y conversión de carbono, al reducir realmente la producción total de C02 de la industria. «Es un neto negativo», dice, y enfatiza que «por cada tonelada de etileno producido se están tomando seis toneladas de CO2 de fuentes puntuales que, de lo contrario, se liberarían a la atmósfera».

Intentos anteriores de convertir el dióxido de carbono en etileno se basaron en reactores que producen etileno dentro del flujo de emisiones de dióxido de carbono de la fuente. En aquellos casos, sólo un 10% de las emisiones de CO2 se convertía en etileno, y además, el etileno debía separarse posteriormente del dióxido de carbono en un proceso que requiere mucha energía y en el que suelen intervenir combustibles fósiles. Es contrario por tanto a toda estrategia de descarbonización.

En el método de la UIC, sin embargo, se hace pasar una corriente eléctrica a través de una célula, la mitad de la cual se llena con dióxido de carbono capturado y la otra mitad con una solución a base de agua. Un catalizador electrificado atrae átomos de hidrógeno cargados de las moléculas de agua hacia la otra mitad de la unidad, separada por una membrana, donde se combinan con átomos de carbono cargados de las moléculas de dióxido de carbono para formar etileno.

Tercer lugar en emisiones

El trabajo desarrollado por los investigadores de la UIC es de calado, porque más allá de la afección medioambiental de los plásticos, entre los productos químicos fabricados en todo el mundo el etileno ocupa el tercer lugar en cuanto a emisiones de carbono, después del amoníaco y del cemento. Además, el etileno se utiliza no sólo para crear productos de plástico para las industrias del envasado, la agricultura y la automoción, entre otros, sino también para producir otro tipo de productos químicos usados por ejemplo en anticongelantes, esterilizadores médicos y revestimientos de vinilo. También se usa, a otra escala, para madurar frutas que se han recogido verdes y para intensificar color el rojo de los tomates.

El etileno suele fabricarse mediante un proceso llamado craqueo al vapor que requiere enormes cantidades de calor. El craqueo genera unas 1,5 toneladas métricas de emisiones de carbono por cada tonelada de etileno creada. De media, los fabricantes producen unos 160 millones de toneladas de etileno al año, lo que supone más de 260 millones de toneladas de emisiones anuales de CO2 en todo el mundo.

La posibilidad de que toda esa cantidad de dióxido de carbono no acabe en la atmósfera, y que, al contrario, un volumen aún mayor de CO2 sea recuperado en la producción de etileno, es motivo de celebración. Comedida, eso sí, porque como ya se ha dicho, la mayoría del etileno mundial se destina a fabricar plástico, que es en sí mismo motivo de preocupación medioambiental, y que pese a su lenta degradación a medida que se descompone también emite gas de efecto invernadero.

En concreto, investigadores de la Universidad de Hawai constataron en 2018 que cuando los plásticos se descomponen emiten gases –metano, etileno...– y que la tasa de emisión aumenta con el tiempo. Las emisiones ocurren cuando los materiales están expuestos a la radiación solar, ya sea en el agua o en el aire, aunque en este entorno las tasas de emisión son mucho más altas. En concreto, los autores indicaron que el polietileno de baja densidad emite estos gases cuando es incubado en el aire a velocidades aproximadamente dos (metano) y 76 (etileno) veces más altas que cuando se incuba en agua. 

«Es importante para los fabricantes de plásticos, así como para los gobiernos que luchan contra el cambio climático, comprender el alcance de las emisiones de metano y etileno del plástico y su impacto en los ecosistemas», señalaba entonces Niklas Hagelberg, experto en cambio climático del área de medio ambiente de la ONU.

El estudio de la Universidad de Hawai advertía de que «el polietileno, como otros plásticos, no es inerte y se sabe que libera aditivos y otros productos de degradación en el medio ambiente a lo largo de su vida útil». En este caso, y aunque en el proceso de producción del etileno no entren en juego los combustibles fósiles –en el método convencional el etano se extrae del petróleo o del gas natural; luego, mediante un proceso termoquímico se convierte en etileno, y tras su polimerización asistida por catalizadores se convierte en polietileno–, a nadie se le escapa que el dióxido de carbono capturado acabará por ser devuelto a la atmósfera a medida que se vaya degradando el plástico.

El reciclaje tiene límites

No es suficiente, por tanto, que el proceso de producción de etileno tenga un balance favorable a la descarbonización, hace falta además minimizar su impacto posterior. Y para ello es necesario implementar mejores sistemas de reciclaje, sin obviar que tampoco se puede reciclar todo ni de forma indefinida. No es una receta mágica.

En este sentido, al hablar del plástico se suele olvidar que hay muchos tipos distintos de este material que son de uso frecuente y que encierran diferentes características y problemáticas en el reciclaje.

Así, si nos centramos solo en los productos elaborados con polietileno, mientras el PET o PETE (Tereftalato de Polietileno), que es el plástico más común, el que encontramos por ejemplo en las botellas de agua, es el más fácil de reciclar y también se puede reutilizar, el polietileno de baja densidad, también de uso frecuente y que se utiliza para elaborar bolsas de plástico, el papel film y el plástico de burbujas, se puede reutilizar pero no siempre es posible reciclarlo y es más difícil. Entre medias, el HDPE (Polietileno de alta densidad), que es más rígido que el anterior –se usa en las botellas del detergente líquido o leche y en las garrafas de aceite– se puede reciclar con facilidad y reutilizar.

Hay que tener en cuenta, además, que fácilmente reciclable no quiere decir que pueda reciclarse todas las veces que se quiera. Para que un plástico que se tira al contenedor amarillo se vuelva a convertir en un nuevo producto, primero hay que triturarlo, lavarlo y fundirlo hasta formar una granza (pequeños granos de plástico), y este es un proceso térmico que va degradando el material. De este modo, se estima que, en el caso del plástico PET, si cogiéramos el envase y lo recicláramos individualmente y de manera aislada –son muchos condicionantes–, se podría reciclar entre seis y ocho veces, mientras que en el caso de los productos derivados del polietileno de baja densidad apenas se pueden reciclar 4-5 veces como mucho.

Por tanto, y respondiendo a la pregunta inicial, no se trata de hacer de la producción de etileno –mucho menos la de plástico– un elemento clave de la lucha contra la crisis climática, sino de aprovechar cualquier avance e incorporarlo para escorar la balanza hacia el lado correcto. Y el de la UIC tiene trazas de ser importante.