Omar Yaghi, Premio Fronteras por crear materiales capaces de capturar CO2 o de obtener agua del aire

El químico jordano-estadounidense, que en la actualidad investiga en la Universidad de California en Berkeley (EE. UU.), desarrolló en la década de los 90 los llamados MOF y COF, nuevos materiales altamente porosos “con una diversidad sin precedentes en la química”, según resalta el acta del jurado.

Los MOFs (metal organic frameworks) y los COF (covalent organic frameworks) son como esponjas cristalinas a escala molecular, en las que el tamaño de los poros o celdas se puede definir en función de las necesidades. Reúnen muchas de las propiedades más deseadas por los químicos, entre ellas una gran capacidad de absorber otros compuestos, que se alojan dentro de sus poros.

Los COF están compuestos por materiales orgánicos, mientras que los MOF combinan materiales inorgánicos (óxidos de metal) y orgánicos. El óxido de metal cambia dependiendo de la molécula que se quiera capturar, mientras el tamaño del poro depende del compuesto orgánico utilizado.

Tener el control sobre el material que estás produciendo, e incluso poder modificarlo una vez que lo has construido, es una herramienta muy poderosa

Es esta capacidad de controlar el producto final lo que cautiva a Yaghi: “Cuando yo era estudiante” –explicó tras conocer la concesión del Premio Fronteras en su décima edición– “la creación de nuevos materiales se basaba simplemente en mezclar cosas, y lo que obtenías era básicamente lo que te proporcionaba la propia naturaleza. Pero me di cuenta de que no llegaría muy lejos juntando piezas, como quien construye un automóvil. Para mí, lograr la construcción de materiales de manera simple y racional, como lo hacemos ahora, era un sueño. Tener el control sobre el material que estás produciendo, e incluso poder modificarlo una vez que lo has construido, es una herramienta muy poderosa”.

Nueva química para un planeta más limpio

El sueño de Yaghi ha dado lugar a una nueva química actualmente en pleno desarrollo, con cientos de laboratorios en todo el mundo trabajando en aplicaciones con estos materiales. El científico galardonado contabiliza ya “más de 60.000” clases diferentes de MOFs desarrollados.

Entre las múltiples aplicaciones potenciales de estos materiales destacan tres, por su capacidad para lograr un planeta más limpio. Una es la captura de dióxido de carbono. La principal dificultad para secuestrar este gas se encuentra en cómo en separar el CO2 de otros gases y del agua. “Y los MOFs son capaces de extraer específicamente el CO2 y separarlo para que no llegue a la atmósfera”, afirma Yaghi.

Todos los experimentos que hemos realizado en nuestro laboratorio han demostrado que el uso de MOFs para la captura de CO2 es viable

Además, los procesos de captura de dióxido de carbono que se usan actualmente emplean compuestos tóxicos y consumen mucha energía. Los MOFs, sin embargo, se producen de forma sencilla y ambientalmente limpia. Y aunque, aún no están listos para su uso industrial en este ámbito, Yaghi opina que su implementación a gran escala  es factible. “Todos los experimentos que hemos realizado en nuestro laboratorio han demostrado que el uso de MOFs para la captura de CO2 es viable, aunque no me atrevo a predecir el tiempo que tardaremos todavía en poder aplicarlo en la industria”, asegura.

Agua en el desierto y combustibles limpios

Mucho más inminente es el uso de estos materiales para absorber moléculas de agua del aire, incluso en ambientes secos –con menos de un 20% de humedad– y producir agua líquida, con el aporte únicamente de luz solar. “En la atmósfera hay muchísima agua, y la posibilidad de capturarla supondría una enorme transformación para grandes zonas del planeta”, afirma Yaghi. “No tengo ninguna duda de que en los próximos 3 a 5 años existirá un aparato capaz de obtener agua pura de la atmósfera”.

Otra aplicación de su trabajo es el almacenamiento de hidrógeno en recipientes mucho menos voluminosos que ahora. Al alojar las moléculas de hidrógeno en los poros del material se mete más gas en menos volumen. Por  paradójico que parezca, cabe mucho más hidrógeno en un tanque lleno de MOFs que en uno vacío, explica Yaghi. La técnica está aún en fase preliminar de investigación, pero es de interés para desarrollar un futuro combustible limpio para vehículos basado en el hidrógeno.

Ayudar a los jóvenes a dedicarse a la ciencia

Omar M. Yaghi (Amán, Jordania, 1965) fue enviado por su familia a Estados Unidos a estudiar, con solo 15 años. Su amor por la química surgió de contemplar dibujos de las estructuras de las moléculas: “Veía esos dibujos en mi colegio y me encantaban, aunque no sabía lo que eran. Más adelante lo descubrí y me fascinó saber que eran componentes de las cosas que no podemos ver con nuestros ojos”.

Me gustaría ver a más jóvenes trabajando en el mundo de la ciencia para intentar resolver los problemas del planeta

Una de sus principales aspiraciones es contagiar a otros jóvenes la misma pasión que le sedujo a él, especialmente en países menos favorecidos: “Me gustaría ver a más jóvenes trabajando en el mundo de la ciencia para intentar resolver los problemas del planeta. Y no sólo en los países desarrollados, sino también en los que están todavía en vías de desarrollo. Por eso estoy trabajando mucho para impulsar la creación de centros de investigación en estos países, para ayudar a los jóvenes a dedicarse a la ciencia”.