Las ciudades europeas emiten enormes cantidades de gases de efecto invernadero a la atmósfera. Dos servicios urbanos esenciales —la incineración de residuos y el tratamiento de aguas residuales— se encuentran entre los principales responsables de las emisiones municipales de CO2 en la UE.
Estos sistemas son vitales para la salud pública y la vida urbana, pero generan emisiones difíciles de eliminar por completo. ¿Y si ese CO2 no tuviera que desperdiciarse?
Para un grupo internacional de investigadores, la contaminación urbana por carbono representa una oportunidad. En colaboración en la iniciativa WaterProof, financiada por la UE, están desarrollando un método para capturar el CO2 procedente de estos procesos y convertirlo en ácido fórmico: un compuesto químico sencillo y muy versátil que se utiliza en numerosos sectores.
Esto podría permitir que las emisiones de las incineradoras de residuos y las aguas residuales se transformen en los productos de limpieza que tenemos debajo del fregadero, o incluso en el cuero de nuestros zapatos.
Convertir un problema en un recurso
Los esfuerzos para combatir el cambio climático se centran principalmente en las energías renovables, la electrificación y la mejora de la eficiencia. Sin embargo, algunas fuentes siguen siendo muy difíciles de eliminar.
“Algunas emisiones son difíciles de detener”, afirmó Annelie Jongerius, electroquímica y directora de programa en la empresa química holandesa Avantium, que coordina la investigación.
Una opción es capturar el CO2 y almacenarlo bajo tierra. Pero el equipo de WaterProof está explorando una alternativa más circular: mantener el carbono en uso en lugar de almacenarlo.
“Sería mejor si pudiéramos usarlo”, dijo Jongerius. “Al mismo tiempo, necesitamos alternativas a las materias primas fósiles para la producción de productos químicos”.
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Si se extrae el CO2 de las aguas residuales, se transforma en un producto y luego se utiliza ese producto para limpiar el inodoro, de modo que vuelva al sistema de aguas residuales, se crea un ciclo completo.
Ese desafío se hace especialmente visible en instalaciones como las operadas por la empresa holandesa de gestión de residuos HVC, que gestiona dos importantes incineradoras de residuos en los Países Bajos.
«Tenemos que aprovechar todos los residuos que produce la sociedad», declaró Jan Peter Born, gerente de innovación en conversión de residuos en energía de HVC. «No tenemos forma de regular las emisiones de CO2, salvo animar a la gente a comprar menos y reciclar más».
HVC ya captura parte del CO2 y lo vende a agricultores de invernaderos, quienes lo utilizan para aumentar el rendimiento de cultivos como tomates y pepinos. Pero esta es solo una solución parcial.
«La mayor parte del CO2 suministrado a las plantas se libera de nuevo a través del techo del invernadero», explicó Born. «Desde nuestro punto de vista legal, se trata de una emisión retardada. Es el agricultor quien logra la reducción de emisiones al evitar la combustión de gas para producir CO2».
Los investigadores de WaterProof pretenden ir un paso más allá, transformando el carbono capturado en productos útiles que lo mantengan fuera de la atmósfera durante más tiempo.
Del CO2 a los productos de limpieza
La clave de la innovación de WaterProof reside en un proceso electroquímico que convierte el CO2 capturado en ácido fórmico utilizando electricidad renovable.
“Es una de las conversiones más sencillas que se pueden hacer”, dijo Jongerius.
Una corriente eléctrica impulsa la reacción en una celda especializada, reduciendo el CO2 a ácido fórmico. Dado que el sistema funciona con electricidad renovable y utiliza carbono derivado de residuos, reduce la dependencia de materias primas de origen fósil.
El proceso también puede ofrecer beneficios adicionales. En una celda electroquímica, se producen dos reacciones simultáneamente, una en cada electrodo. Si bien el equipo de WaterProof se centra en la conversión de CO2 en ácido fórmico, también ha explorado la posibilidad de combinar este proceso con una segunda reacción que produce peróxido de hidrógeno y compuestos relacionados.
Estas sustancias pueden ayudar a descomponer contaminantes persistentes en las aguas residuales, incluidos los residuos de productos farmacéuticos y pesticidas. Sin embargo, esta parte del proceso aún se encuentra en una fase inicial y no se está implementando en el sistema de demostración actual.
El equipo está probando su ácido fórmico derivado del CO2 en productos de limpieza ecológicos, como limpiadores de inodoros y superficies.
“Funciona exactamente igual que el ácido fórmico producido convencionalmente”, dijo Jongerius. “Es la misma molécula”.
Más allá de la limpieza, el proyecto explora el uso de ácido fórmico derivado del CO2 en el curtido del cuero. Si bien este ácido puede utilizarse en todo tipo de cuero, el equipo colabora actualmente con la empresa islandesa Nordic Fish Leather para lanzar al mercado cuero de pescado ecológico, una alternativa más sostenible al cuero tradicional derivado del ganado.
Ampliación para lograr un impacto real en el mundo
Si bien la química es prometedora, el siguiente desafío es la ampliación de la escala.
Partiendo de investigaciones previas financiadas por la UE, el equipo trabaja ahora en una planta piloto a gran escala en la que se apilan varias celdas electroquímicas, lo que aumenta el volumen de CO2 que se puede procesar. De tener éxito, allanará el camino para plantas a escala comercial.
El diseño modular permite adaptar el sistema a diferentes emplazamientos, desde plantas de tratamiento de aguas residuales hasta incineradoras. El objetivo es demostrar el proceso WaterProof en el verano de 2026, mostrando que una cadena de producción libre de combustibles fósiles puede operar en condiciones reales.
Estos sistemas podrían integrarse con el tiempo en la infraestructura urbana, convirtiendo las ciudades en centros de producción química circular en lugar de fuentes de emisiones.
Recuperación de materiales valiosos a partir de residuos
El potencial del trabajo que se está realizando va más allá de la reutilización del carbono. Los investigadores también están explorando cómo se puede utilizar el ácido fórmico para recuperar materiales valiosos de los residuos.
Al combinarlo con otros compuestos, están desarrollando disolventes eutécticos profundos: líquidos de baja toxicidad capaces de disolver y unirse a los metales presentes en los residuos para poder extraerlos.
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No tenemos forma de regular las emisiones de CO2, aparte de animar a la gente a comprar menos y reciclar más.
Muchos materiales valiosos acaban en las cenizas de las incineradoras y en los lodos de las aguas residuales, entre ellos el cobre, el litio, el cobalto e incluso pequeñas cantidades de oro, todos ellos fundamentales para las tecnologías modernas y la transición ecológica.
HVC ya utiliza procesos mecánicos para recuperar metales, separando las partículas más pesadas de las cenizas mediante un proceso similar al del lavado de oro. Sin embargo, esto produce flujos de metales mixtos de menor valor. Los nuevos disolventes podrían permitir una separación más precisa.
“Estos disolventes eutécticos se pueden adaptar para extraer metales específicos”, explicó Born. “Eso significa que se pueden recuperar materiales individuales en lugar de mezclas, lo que aumenta su valor”.
Sin embargo, la realidad económica sigue siendo un obstáculo. El oro es el único metal recuperado que alcanza un precio decente, explicó Born. Para muchos otros, incluidas las tierras raras, el precio de mercado aún es demasiado bajo para justificar el costo.
Esto plantea interrogantes más amplios sobre políticas y prioridades, en particular a medida que la demanda de materiales críticos sigue creciendo: hasta qué punto las sociedades están dispuestas a subvencionar la recuperación a partir de residuos, y si el valor estratégico debería prevalecer sobre las decisiones puramente impulsadas por el mercado.
Cerrando el ciclo
Este tipo de enfoque de "conversión de residuos en recursos" está ganando terreno en toda Europa. Las nuevas normas de la UE previstas para 2026 tienen como objetivo que los materiales reciclados estén más disponibles y se utilicen más ampliamente.
De tener éxito, podrían ayudar a convertir ideas circulares como las que inspiraron a WaterProof en una realidad cotidiana, apoyando la ambición de Europa de liderar el mundo en producción circular para 2030.
Al vincular la captura de carbono, la producción química, el tratamiento del agua y la recuperación de materiales, los investigadores están reuniendo múltiples elementos de esa visión en un solo sistema.
Para Jongerius, el concepto es a la vez práctico y simbólico.
“Si se extrae el CO2 de las aguas residuales, se transforma en un producto y luego se utiliza ese producto para limpiar el inodoro, de modo que vuelva al sistema de alcantarillado, se crea un ciclo completo”, afirmó. “Es el ejemplo por excelencia de la economía circular”.
La investigación de este artículo fue financiada por el Programa Horizonte de la UE. Las opiniones de los entrevistados no reflejan necesariamente las de la Comisión Europea. Si te ha gustado este artículo, te invitamos a compartirlo en redes sociales.
