Selección Española de la Ciencia 2014: Avelino Corma

Químico, Premio Príncipe de Asturias y miembro de la Academia Europea de Ciencias

“Con los hidrocarburos fósiles lo que estamos haciendo es comprar tiempo hasta que seamos capaces de obtener la fusión nuclear. Si la tuviésemos, sería la solución definitiva”. Avelino Corma es así de categórico cuando habla de energía. Miembro de la Academia Europea de Ciencias, de la National Academy of Engineering (USA) y de la Royal Society de Reino Unido, centra sus investigaciones en el diseño de catalizadores sólidos uni y multifuncionales para optimizar procesos petroquímicos, secuestrar CO2 mediante zeolitas y otros sustratos y transformar biomasa en combustibles y productos químicos.

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¿De dónde vamos a sacar la energía?
De momento vamos a seguir utilizando hidrocarburos fósiles y energía nuclear y aumentando la contribución de las renovables. Y lo haremos durante los próximos diez años, yo diría que incluso en los próximos 15 y 20 años. Tenemos que tomárnoslo como una manera de comprar tiempo para desarrollar fuentes de energía alternativas y eficientes. Por supuesto que a todos nos gustaría utilizar más renovables, pero hay que estar dispuesto a pagar por ello. Es necesario ser muy claro en esto. Su producción es más cara… y no son manejos de petroleras ni nada por el estilo. Si fueran meno costosas, se estarían montando ya muchos negocios en su entorno. El capital siempre busca negocio. Si lo hubiera, estaría muy presente. Lo que sí podemos hacer es progresar tecnológicamente y científicamente para generar sistemas de aprovechamiento cada vez más eficaces.

Cuándo esa situación llegue, cuáles serán nuestras principales fuentes de suministro
Una de las más importantes es el sol. Podemos transformar su energía en electricidad mediante células fotovoltáicas. También, utilizarla para producir hidrógeno mediante la disociación del agua. O a través de las plantas, generando biomasa. Estas serían las maneras principales de aprovechar la energía solar.

El viento es otra fuente viable. También la geotermia. Todas estas vías son una alternativa pero, de momento, no es posible cubrir con ellas toda la demanda. En cualquier caso, hay que reducir el consumo de energía. Demandamos más de la que deberíamos y tenemos que ser más eficientes en su uso. En Europa ya se está consiguiendo. Es más, cuando se hacen estudios a largo plazo, a veinte años, y se analiza el crecimiento de la población mundial y el del consumo de energía, se observa que no guarda proporción directa. La cantidad consumida por habitante decrecerá porque cada vez seremos más eficientes en su uso.

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¿Cuándo podrán las fuentes de energía alternativas desbancar a los hidrocarburos fósiles?
Ya nos estamos apoyando en ellas. Lo que pasa es que su contribución al consumo total es todavía limitada. Considerando todas las energías alternativas, yo estaría muy satisfecho si dentro de 15 o 20 años pudiéramos conseguir que el 50% del consumo proviniera de las renovables. Eso sería un panorama optimista.

¿Qué papel juega el hidrógeno en el futuro energético?
Lo podemos producir, pero para ello necesitamos una fuente de energía primaria que sea realmente renovable, como son la solar y la eólica. El problema no es tanto la generación de hidrógeno o de energía como su almacenamiento. Vamos a imaginar que se pudiera conseguir una enorme cantidad de hidrógeno de forma barata. En ningún caso lo haría de forma simultánea a la demanda. Tendríamos que ser capaces de almacenar y gestionar los excedentes.

Si somos capaces de almacenar energía en una pila, ¿por qué no utilizar el mismo principio para grandes cantidades?
Porque la eficiencia no es la misma. Me cuesta imaginar una pila gigante. Esta no es la solución, no va por ahí.

¿Y lo es la fusión nuclear?
(A diferencia de la fisión nuclear, en la que la energía se obtiene rompiendo los átomos de uranio, en la fusión nuclear la reacción es parecida a la del sol: la energía se genera uniendo núcleos de hidrógeno. Es una forma de obtención limpia, pero de momento poco viable)

Sería fantástico poder generar ya energía mediante la fusión nuclear de forma eficiente. Lo que necesitamos es el contenedor adecuado. En el proceso se generan temperaturas altísimas y hace falta un recipiente capaz de soportar millones de grados. En estos momentos todavía no lo hemos conseguido de forma viable.

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La física ya habla de la creación de nuevos materiales. Quizá no sea impensable diseñar uno capaz de dar respuesta a ese problema.
A corto plazo no es fácil. Quizá dentro de treinta años podríamos disponer de reactores de fusión.

¿Qué nuevos materiales veremos?
Algunos nos permitirán construir sistemas de computación mucho más reducidos. Los habrá también más eficientes en cuanto al aprovechamiento de la luz para la producción de energía con células fotovoltaicas. Veremos separación de moléculas mediante tamices y nanomateriales con nanoporos de tamaño molecular que nos permitirán separar unas de otras en función de sus diferencias. Habrá transportadores de productos químicos… También en óptica se harán importantes progresos –no hay más que ver todo lo que se ha avanzado con los leds–. Tendremos materiales más resistentes –la fibra de carbono ya se hibrida con material inorgánico para obtener una mayor resistencia mecánica–… Es la imaginación lo único que nos detiene.

En el desarrollo de nuevos materiales es fundamental el diseño molecular que usted está llevando a cabo. ¿Cómo se crea una molécula?
A partir de sus componentes. Hacemos reaccionar compuestos sencillos para formar uno más complejo. El problema es que casi siempre se genera no solo la molécula deseada, sino otros subproductos. El empleo de catalizadores nos permite evitarlo o minimizarlo. Con ellos el proceso es mucho más selectivo. Podemos llegar a trabajar con partículas muy pequeñas de pocos nanometros. A veces, como publicamos en Science, de apenas 3 átomos.

Está la ciencia preparada para crear un catalizador tan eficaz como las enzimas biológicas.
En algún caso, y sería la excepción, es posible acercarse a la reactividad de las enzimas. Pero la ventaja que tienen es que son muy selectivas. Se han especializado tanto que para una reacción determinada hay una enzima adecuada, es decir un catalizador único que dirige la reacción hacia el punto deseado, de tal manera que la cantidad de subproducto que forma es prácticamente cero. Este proceso es el que queremos imitar. Pero sintetizar una enzima no es fácil. Además, se trata de estructuras muy complejas, con interacciones moleculares débiles que son difíciles de imitar.… También tienen inconvenientes, sobre todo cuando se plantean procesos a temperaturas superiores a los 100 grados. En esos casos, necesitamos catalizadores más resistentes aunque podrían estar inspirados en el funcionamiento de las enzimas a nivel mecanístico. Para conseguirlo, averiguamos cómo ocurren las reacciones en las enzimas y tratamos de obtener un mímico funcional.

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Usted habla de catalizadores a nivel molecular, pero a nivel macroscópico están asociados al mundo del automóvil y juegan un papel determinante en la contaminación. ¿Qué son más perniciosos, los diésel o los gasolina?
Lo dañino son algunos productos que contienen. Los hidrocarburos en sí mismos, si se queman y se queman bien, solo emiten CO2 y agua. Lo que contamina es el azufre, los óxidos de nitrógeno y las partículas cuando no se eliminan sus precursores o se retienen mediante filtros. La tendencia actual es utilizar catalizadores para reducir los NOx. Si eso se consigue, la gran ventaja del diésel es que permite recorrer más kilómetros por litro de combustible, generando menos CO2. En total, el 85% del petróleo que se produce se utiliza para generar energía –elecricidad, calor, y transporte fundamentalmente– y solo el 10-15% para productos químicos.

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Parece que se mueve usted en un mundo de Liliput
Yo no, son los materiales, que pueden estar formados por nanopartículas muy pequeñas apreciables solo al microscopio electrónico. Cualquier material de la vida corriente, lo manejamos de manera macroscópica. Pero está formado por partículas formadas a su vez por átomos. Lógicamente, nosotros no los vemos macroscópicamente, pero están ahí y se comportan de manera microscópica, obedeciendo a las leyes de la mecánica cuántica, que son las que al final dan las propiedades globales al conjunto y las que hacen que ese material sea más resistente, duradero o luminoso.

A menudo, vemos cómo montañas enteras desaparecen por efecto de las graveras. ¿Puede la química aportar alguna solución que lo evite?
De momento tenemos que recurrir a materiales naturales porque son baratos, accesibles y cumplen las propiedades que queremos. Lo que podemos hacer de forma adicional es reciclarlos para utilizarlos de nuevo en construcción, mejorar los procesos de fabricación y disminuir la cantidad necesaria. Antes, para construir una catedral hacían falta toneladas de piedra. Ahora con mucho menos y utilizando diferentes tipos de materiales se pueden crear espacios tan grandes como aquellos. Por ejemplo, la combinación de plásticos y productos inorgánicos ofrecen propiedades mejores que las que tienen cada uno de ellos por separado. Cierto que los plásticos provienen del petróleo, pero también pueden obtenerse de la biomasa, que es una fuente de hidrógeno y carbono al igual que cualquier tipo de ser vivo… La particularidad de los hidrocarburos es que su eficiencia energética es mayor.

¿Qué utilizaríamos como materia prima si no tuviéramos ni petróleo, ni carbón, ni gas natural?
El CO2 del aire que es una fuente de carbono, y el agua como fuente de hidrógeno y la biomasa, que proporciona carbono e hidrógeno. Si tuviéramos energía suficiente podríamos transformar CO2 e hidrógeno en productos hidrocarbonados. El problema es conseguir energía sin hidrocarburos fósiles. O bien la hacemos mediante la fusión nuclear o bien utilizamos el sol, el viento y la geotermia.

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Muchos científicos españoles están trabajando en líneas de investigación paralelas. ¿Están ustedes coordinados?
Somos como un equipo de fútbol, multidisciplinares. Yo trabajo con químicos órganicos, inorgánicos, ingenieros químicos, físicos de superficie. Ante un mismo problema, cada uno aporta su punto de vista y eso es lo que hace que se encuentren soluciones originales. Pero, como en todo grupo, hace falta alguien, un director, que dirija el juego desde dentro. Esa persona tiene que ser generadora de ideas. El equipo luego las tamiza con su mente analítica y las lleva a cabo gracias a una excelente formación.

¿Cuál es la química del fútbol?
Libera distintos tipos de hormonas, produce reacciones de pasión, de tristeza, de ira. Yo, por ejemplo, sufro con el Valencia. Pero en el fútbol también hay cosas muy bonitas. En la Champions, por ejemplo, el Atlético de Madrid fue capaz de vencer al Barcelona a pesar de que a nivel de figuras no es comparable. Sin embargo como equipo y como organización rocosa y como entrega de sus jugadores, hizo un partido excelente. Cada uno cumplía su trabajo casi a la perfección y todos trabajaban con un mismo objetivo. Algo similar pasa en ciencia. Además de ser imaginativos hay que trabajar duro y ser constantes.

Pero será difícil que la ciencia levante las misma pasiones que el fútbol ¿o no?
Yo creo que la gente tiene buena opinión de la ciencia y de los científicos, aunque no somos tan mediáticos como los futbolistas ni probablemente deberíamos serlo. Estamos en el laboratorio, tenemos que tratar de divulgar lo que hacemos, eso sí. Si se conociera un poco más de cerca lo que se hace, cómo se consigue, para qué… si se supiera toda la ciencia que hay detrás de las pequeñas cosas de cada día, se apreciaría mucho más.

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La Selección Española de Fútbol está valorada en cerca de 700 millones de euros. ¿Qué haría usted con este dinero?
En España hay centros de investigación muy buenos, con excelentes profesionales a nivel internacional. Con ese dinero dotaría mejor a estos equipos para que pudieran dedicarse con la mayor intensidad y la menor distracción posible a su trabajo de investigación, les ofrecería la posibilidad de que pudiesen incorporar personas de alto nivel comprometidas… Lo que necesitamos son centros que no tengan que estar pendientes de si una subvención ya aprobada se ejecuta para continuar con una línea de investigación. Hace falta una planificación de futuro a 10-15-20 años, clara y bien definida, que permita a los investigadores saber a qué atenerse y cómo funcionar, que facilite el recambio generacional de forma continuada. Lo que no puede ser es que el apoyo a la investigación se dé por impulsos como ocurre en la actualidad. Algo está fallando.

¿Sugiere usted un Pacto por la Ciencia?
Es clave. Los políticos tienen la obligación de ponerse de acuerdo, y facilitar el desarrollo científico y tecnológico, así como y el camino que se quiere recorrer en los próximos años. Tienen que preveerlo en los presupuestos y aplicarlos. Los investigadores estamos motivados y estamos siendo evaluados casi a diario. Para poder trabajar, debemos plantear un proyecto, escribirlo, presentarlo y defenderlo.

Supongo que es muy difícil apostar por proyectos que tendrán su aplicación dentro de 30 años.
Consideremos empresas grandes, con mucho éxito. Muchas de ellas tienen sus centros de investigación corporativo en el que los proyectos no necesariamente buscan una aplicación a corto plazo. En estos centros se genera conocimiento, si se quiere orientado, pero conocimiento básico que pueden incluso publicar en revistas de primera línea. En mis visitas a centros de este tipo me he encontrado con expertos mundiales en distintos aspectos de mi trabajo, en difusión de moléculas en poros, en reactividad en superficies… Hacen estudios en materias fundamentales. Después, cuando la compañía quiere desarrollar un proceso y necesita de todo este conocimiento, acude a esos expertos y al conocimiento que han generado.

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