En el corazón de la industria del biodiesel late una molécula discreta pero poderosa: el glicerol. Por cada tonelada de biocombustible producido, emergen alrededor de 100 kilos de este compuesto, conocido por su versatilidad en cosmética, farmacéutica, alimentos y química fina. Sin embargo, su creciente disponibilidad ha superado muchas de sus aplicaciones tradicionales, abriendo el juego para nuevos usos de alto valor agregado.
Ahora, un equipo de científicos de la Universidad Johannes Gutenberg de Maguncia (JGU), en Alemania, ha encontrado una forma innovadora de transformar este coproducto en dos sustancias clave para la transición energética y la industria química del futuro: el formiato y el hidrógeno. Lo más notable es que el proceso no genera dióxido de carbono y puede alimentarse íntegramente con electricidad renovable.
Este desarrollo, publicado en la revista Advanced Energy Materials, forma parte de un esfuerzo más amplio por descarbonizar la producción de químicos industriales, que tradicionalmente dependen de derivados fósiles. «Nuestro enfoque podría contribuir de forma significativa a la electrificación de la industria química», señaló el profesor Carsten Streb, líder del equipo de investigación.
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Qué es el formiato y por qué importa
Aunque poco conocido fuera del mundo técnico, el formiato —sal del ácido fórmico— es un compuesto con múltiples aplicaciones industriales. Se utiliza como conservante y aditivo en alimentos para animales, en procesos de curtido de cuero, en la fabricación de textiles, como agente reductor en síntesis químicas, y más recientemente, como portador de hidrógeno en tecnologías de almacenamiento y transporte energético.
Hasta ahora, la mayor parte del formiato comercial se produce a partir de gas natural o petróleo, en procesos que emiten grandes cantidades de CO2. Por eso, la posibilidad de obtenerlo de forma electroquímica y renovable a partir de glicerol representa un cambio de paradigma.
El proceso desarrollado por la JGU permite romper la cadena de tres átomos de carbono del glicerol y obtener moléculas de formiato —con un solo átomo de carbono— sin liberar emisiones. Además, se genera hidrógeno como coproducto, lo que multiplica su valor energético.
Electrólisis híbrida con catálisis inteligente
La tecnología se basa en una variante de la clásica electrólisis del agua. En lugar de generar oxígeno como subproducto, los científicos usaron glicerol como donante de electrones, lo que permite producir formiato en lugar de oxígeno. Esta modalidad, conocida como electrólisis híbrida, reduce la energía requerida y mejora la eficiencia general del proceso.
Para lograr esta conversión, el equipo diseñó un nuevo catalizador molecular que combina cobre y paladio. Esta arquitectura metálica, cuidadosamente ajustada a nivel atómico, facilita la ruptura selectiva de enlaces en el glicerol para redirigir los átomos de carbono hacia la formación de formiato.
«Sabemos exactamente cómo funciona este material y qué mejoras podemos implementar para optimizar su desempeño», explicó Streb. Parte del entendimiento del mecanismo fue posible gracias a la colaboración con la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Taiwán, que aportó modelos teóricos y experimentales.
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Próximos desafíos: escalar, abaratar y convertir en metanol
Aunque el uso de paladio garantiza alta eficiencia, su costo y escasez lo vuelven un obstáculo para una implementación masiva. Por eso, el siguiente paso será reemplazar este metal noble por alternativas más abundantes en la corteza terrestre, sin sacrificar rendimiento catalítico.
Paralelamente, el equipo trabaja en una segunda etapa del proceso: la conversión del formiato en metanol mediante otra reacción electroquímica. El metanol tiene una demanda global muy superior, con aplicaciones en combustibles, plásticos y productos químicos de base. Si se logra una vía sintética desde glicerol, el impacto industrial podría ser enorme.
Un proyecto de química sostenible con visión internacional
Esta investigación forma parte de la iniciativa SusInnoScience (Química sostenible como clave para la innovación en la ciencia de recursos del Antropoceno), un programa de excelencia científica financiado por el Estado de Renania-Palatinado. Además, se enmarca en el programa de procesos y materiales sostenibles de las Universidades del Rin-Meno, que reúne a la JGU, la Universidad Goethe de Frankfurt y la Universidad Técnica de Darmstadt.
Cinco de los investigadores posdoctorales involucrados fueron becarios de la Fundación Alexander von Humboldt, que fomenta el intercambio de talentos científicos a nivel global. “Este proyecto se beneficia enormemente de nuestra capacidad para atraer talento internacional”, destacó Streb.
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La química como puente entre energías renovables y valorización de coproductos
Lo que emerge de esta investigación no es solo una solución técnica, sino una nueva narrativa para la industria química: aquella donde los coproductos agrícolas y energéticos se convierten en insumos estratégicos mediante procesos eléctricos, limpios y descentralizados.
El glicerol, más que un residuo, se revela como un eslabón clave entre biocombustibles y química verde. El formiato, más que un compuesto técnico, se convierte en símbolo de una nueva generación de materiales funcionales producidos sin carbono fósil.
En tiempos de transición energética y urgencia climática, estos avances permiten imaginar un futuro donde la innovación molecular y la sostenibilidad de procesos no sean caminos paralelos, sino uno solo. Y todo empieza, en este caso, con una molécula simple que ya estaba ahí, esperando una nueva función.
