martes, 30 de septiembre de 2014

¿Para qué podemos usar el CO2?- Todo lo que quise contar

Antes de subir a escena, quería decirle a @puratura: ¡Tú eres la culpable de que esté hoy aquí pasándolo mal desde hace unas semanas!, pero al poco de bajarme del escenario había cambiado mi discurso mental a: ¡gracias por presionarme a vivir una de las mejores experiencias de mi (aún corta) vida! Como no le dije ni lo uno ni lo otro, aprovecho la palestra de mi blog para dejarlo claro.

Desde que empecé a prepararme la charla me corroían las dudas de si me haría entender, de si a la gente le harían gracia las mismas cosas que a mí, cómo podía explicarlo, cómo podía hablar durante 10 minutos, cómo podía no quedarme en blanco,… La mayoría de asuntos se resolvieron sobre la marcha. Pero voy a aprovechar que el audio del vídeo de eitb  no funciona al principio, y algún comentario que he recibido para poner aquí lo que dije o lo que quería decir:

Hace una semana hice una búsqueda en Google de noticias relacionadas con CO2 y estos son los resultados principales: malas noticias acerca del aumento de la concentración en la atmósfera, etc. La más pintoresca es la de la falla valenciana, que parecen muy  concienciados con el problema del CO2.

Digamos que el CO2 tiene una mala fama merecida porque es un gas de efecto invernadero, y produce el calentamiento global. Pero me hubiera gustado dejar más claro que el CO2 como molécula tiene connotaciones “neutras”, no es ni “bueno” ni “malo”. Más o menos lo que viene a explicar Bernardo Herradón. Por ejemplo, la presencia de CO2 de forma natural en la atmósfera y el propio efecto invernadero permiten la vida en la Tierra, que hasta ahora es la única vida conocida. Y también que hay otros gases de efecto invernadero: el metano (del que nos habló @microbioblog) y el vapor de agua, y también influyen en el clima las erupciones volcánicas. Lo que sí está clarísimo es que el aumento de emisiones antropogénicas (derivadas del uso de combustibles fósiles) está relacionado con el calentamiento global. Este aumento es un problema y urge buscarle solución.


Según la pirámide de gestión de residuos, lo que deberíamos hacer sería prevenir, es decir, evitar las emisiones de CO2 (al respecto os recomiendo un artículo de @tvaldessolis), y si no somos capaces de evitar, al menos reducir dichas emisiones: hay investigación en energías renovables y está el protocolo de Kyoto que no sé si algún país cumple... Esta charla, esta un escalón por debajo: reutilizar el CO2, teniendo claro que esto no resuelve el problema, solo lo retrasa. El balance de CO2 no es negativo, pero al menos es cero. Yo cojo el CO2 de la atmósfera, lo uso, y lo devuelvo.


Os presento a la molécula de CO2: dos átomos de oxígeno y uno de carbono unidos por dobles enlaces; y tiene propiedades muy interesantes que explicaremos con su diagrama de fases. Antes de que os asustéis si nunca habíais visto un diagrama de fases, quiero que os fijéis en palabras que nos suenan a todos: gas, líquido, sólido,… Nos sonará al menos de las clases de ciencia del instituto porque son los estados de agregación de la materia. Además, en el eje de ordenadas tenemos la presión y en el de abscisas la temperatura; las líneas marcan la transición de fase. De manera que a una presión y temperatura determinadas, si estoy por encima de la línea sólido-líquido, estaré en el estado sólido. ¿Qué ocurre cuando llego al punto crítico, con la temperatura y la presión críticas? Paso a estar en la región supercrítica. . Y lo bueno del CO2 es que su presión crítica está en torno a 7 MPa y su temperatura crítica en torno a los 30ºC, mientras que la del agua por ejemplo está en 22 MPa y a 375ºC.

Mi forma de explicar el estado supercrítico es con Superman. Algo que se me ocurrió un día yendo al trabajo. Porque, Superman, ¿es un pájaro?, ¿es un avión? No, pero vuela. Pues el estado supercrítico, ¿es un gas?, ¿es un líquido? No, ¡es supercrítico!

A nivel molecular, en un sólido las moléculas están ordenadas en el espacio y tienen poca libertad de movimiento, solo vibración. Al fundirse, las moléculas se mueven más y se produce un fenómeno que se conoce como solvatación: las moléculas de disolvente rodean a las moléculas de soluto facilitando su disolución en el medio líquido. En un gas, las moléculas tienden a separarse ocupando el máximo volumen e interaccionan débilmente entre ellas. El estado supercrítico sería un estado intermedio entre líquido y gas en el que seguiríamos teniendo una difusión similar a la de los gases, pero un poder disolvente similar al de los líquidos, quitando la viscosidad y la tensión superficial propia de los líquidos.
Diapositiva de la asignatura Disolventes Benignos, Máster interuniversitario Química Sostenible 2011-2012, Eduardo García-Verdugo, UJI


Volviendo al diagrama de fases “tuneado”: si el señor Pepe Crítico está por debajo del punto crítico es una persona normal que va al trabajo, pero una vez alcanza la temperatura y presión críticas se transforma en Supercrítico.

Veamos lo que ocurre dentro de un reactor supercrítico: tenemos una cierta cantidad de CO2 líquido y gas dentro del reactor, y empezamos a calentar y aplicar presión, de manera que el líquido ebulle y pasa a estado gas, pero en el momento que alcanza la presión y temperatura críticas: paso a tener una única fase, ya no hay líquido ni gas, sino que todo está en estado supercrítico. Es un proceso reversible: puedo enfriar y empezará a condensar hasta que vuelva a tener dos fases: líquido y gas.

Y aunque esto pueda sonar demasiado a ciencia-ficción, tiene aplicación en procesos industriales como la extracción de cafeína para el café descafeinado. Una extracción convencional de cafeína implicaría poner el café en contacto con un disolvente orgánico que se llevara la cafeína, pero luego debo ser muy cuidadoso en que no quede nada de ese disolvente en el café. Si uso el CO2, solo con disminuir la presión, el CO2 pasa a estar en estado gaseoso y se recoge la cafeína en estado sólido, es decir, es una manera “más fácil” de separar. Otro ejemplo más reciente es usar el CO2 supercrítico para extraer compuestos indeseados de los corchos de las botellas del vino, que no le den olor ni sabor.

Además de la extracción, el CO2 supercrítico se puede usar para hacer materiales porosos: el CO2 se disuelve dentro del polímero, y genera los poros en el material, que se puede usar por ejemplo para hacer crecer cultivos celulares. Otra aplicación sería la cromatografía supercrítica. Quizá otro día hablemos más en detalle de ella, de momento te dejo con lo que escribí hace tiempo sobre la cromatografía en general, y añado que la supercrítica vendría a ser un híbrido entre la de líquidos y la de gases (NO la de sólidos, como dije equivocadamente…).

El CO2 supercrítico se puede usar para el diseño de partículas, como en el grupo Nanomol en el que estoy haciendo la tesis. Esto es un proceso GAS o PCA, en el que se spraya (sería más correcto en castellano: pulveriza), nuestros compuestos de interés en una cámara en la que hay CO2 supercrítico que actúa como anti-solvente y hace que precipite en forma de polvo nanoestructurado. También usamos CO2 supercrítico para hacer vesículas y liposomas (Carlos Briones habló un poco al final de su charla sobre esto).

Para terminar, espero que si tomas café descafeinado, te acuerdes de los fluidos supercríticos ;)

Pero si lo que quieres es verme, gracias a eitb.com lo puedes hacer: acordaros que me llamo Almudena y que el volumen no va bien hasta el minuto 2



Esta entrada participa en el XXXIX Carnaval de Química alojado en el blog gominolasdepetróleo

P.D.: gracias a @emulenews por su crítica siempre constructiva. ¡Espero seguir sus consejos en la siguiente!

1 comentario:

¿Cómo terminar una historia?