Energía
¿CO₂ como combustible? Descubrimiento de catalizador convierte emisiones en oportunidad
El metanol es una materia prima clave para una multitud de productos químicos, incluidos plásticos y combustibles. A menudo se describe como “un precursor universal para la producción de una amplia gama de químicos y materiales”, esencialmente “el cuchillo suizo de la química”, según Javier Pérez‑Ramírez, Profesor de Ingeniería de Catalisis en ETH Zurich.
El líquido desempeña un papel clave en la transición hacia la producción sostenible de productos químicos y combustibles, pero solo si la energía utilizada para producir hidrógeno y conducir la catálisis se genera de manera sostenible. En ese caso, el metanol puede producirse finalmente de forma climáticamente neutra, ofreciendo una manera ecológica de utilizar dióxido de carbono (CO2) de la atmósfera.
Sin embargo, la producción convencional de metanol es en gran medida insostenible, ya que la gran mayoría se produce a partir de combustibles fósiles, lo que genera altas emisiones de gases de efecto invernadero (GEI).
Eso podría dejar de ser así, ya que científicos de ETH Zurich han desarrollado ahora un método para sintetizar metanol que podría sentar las bases de una industria química libre de fósiles. Publicado en Nature, el estudio1 detalla cómo el alcohol líquido puede producirse a partir de hidrógeno y dióxido de carbono usando átomos metálicos individuales como catalizadores.
A medida que los científicos continúan explorando formas de hacer que las reacciones químicas sean más eficientes mediante catalizadores, este nuevo método de los investigadores de ETH Zurich también podría permitir un uso más económico de metales raros y costosos.
Al colocar átomos aislados de indio sobre un material de soporte, los investigadores han desarrollado un catalizador que puede convertir CO2 y H2 en metanol de manera mucho más eficiente.
El desequilibrio de carbono crea desafíos y oportunidades
El dióxido de carbono (CO2) es un gas incoloro, inodoro y no tóxico que desempeña un papel vital en los sistemas naturales de la Tierra. Las plantas utilizan CO2 durante la fotosíntesis para producir compuestos ricos en energía y liberan oxígeno como subproducto. Este proceso es esencial para la supervivencia humana. El CO2 también participa en el ciclo global del carbono, donde los átomos de carbono se mueven continuamente entre la atmósfera, la superficie terrestre y los organismos vivos.
A pesar de su importancia natural, el CO2 funciona como un importante gas de efecto invernadero. Atrapa el calor de la luz solar en la atmósfera, creando un efecto de calentamiento que mantiene temperaturas adecuadas para la vida. Sin gases de efecto invernadero, la Tierra sería demasiado fría para habitar. Sin embargo, concentraciones elevadas intensifican este calentamiento, impulsando el calentamiento global y el cambio climático.
El carbono circula continuamente a través de múltiples reservorios: rocas, sedimentos, la atmósfera y los organismos vivos. Vuelve a la atmósfera mediante la respiración, la descomposición de organismos, erupciones volcánicas e incendios. Sin embargo, las actividades humanas dominan ahora este equilibrio. Desde que la industrialización comenzó a principios del siglo XIX, el desarrollo de la tierra y la combustión de combustibles fósiles han generado emisiones de carbono que superan con creces lo que los sumideros naturales pueden absorber. Como resultado, las concentraciones atmosféricas de CO2 han aumentado drásticamente y continúan acelerándose.
Las emisiones globales de CO2 provenientes de combustibles fósiles e industria alcanzaron 38,11 mil millones de toneladas métricas (GtCO2) en 2025, un aumento de más del 69 % desde 1990, según datos de Statista. China es el mayor contribuyente a estas emisiones globales de GEI, seguida por EE. UU.
La industrialización y el rápido crecimiento económico en las últimas décadas provocaron un aumento de casi el 450 % de las emisiones de CO2 en el país asiático durante los últimos tres décadas y media, en contraste con una disminución del 6,1 % en EE. UU., aunque este país norteamericano sigue siendo el mayor contaminador de carbono de la historia.
La guerra EE. UU.-Israel contra Irán ha generado aproximadamente 5 millones de toneladas de emisiones de gases de efecto invernadero en sus primeras dos semanas. Mientras las emisiones globales de CO2 continúan aumentando, los sumideros de carbono terrestre y oceánico se han debilitado en aproximadamente un 15 % durante la última década, según el Proyecto Global del Carbono. Sin embargo, encontró que el sumidero de carbono terrestre, las emisiones de CO2 absorbidas por plantas y suelos, se está recuperando a su fuerza pre-El Niño después de un par de años inusualmente débiles.
Mientras tanto, un estudio publicado en Nature2 encontró que la disminución de los sumideros de carbono ha contribuido aproximadamente un 8 % al aumento de la concentración atmosférica de CO2 desde 1960. La absorción de dióxido de carbono también ha reducido el pH del océano en 0,1 unidades, aumentando su acidez en un 30 %.
Así, a medida que las actividades humanas liberan más CO2 a la atmósfera de lo que los procesos naturales pueden eliminar, la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera sigue aumentando y estableciendo nuevos récords, creando una necesidad urgente de abordar el problema de las emisiones de CO2.
Una forma de abordar este serio problema es mediante una transición a energía renovable. Mientras la energía solar, eólica, hidroeléctrica, geotérmica y biomasa ofrecen soluciones prometedoras, esta transición es un proceso lento y a largo plazo, que enfrenta altos costos de capital inicial, necesidades de infraestructura y desafíos tecnológicos.
Otras vías incluyen la adopción de transporte sostenible, la mejora de la eficiencia energética y la eliminación del carbono existente mediante reforestación y gestión de la tierra.
Todas estas son soluciones prometedoras, pero ¿qué pasaría si pudiéramos capturar dióxido de carbono directamente del entorno y luego usarlo como materia prima? ¿Qué pasaría si pudiéramos convertir este principal gas de efecto invernadero en un combustible? Eso sería un avance en la tecnología climática y energética, ya que no solo ayudaría a minimizar el calentamiento global, sino también a satisfacer la alta demanda energética mundial.
Varios estudios han estado explorando formas de convertir CO2 en combustible. Este proceso es neutro en carbono porque los combustibles emiten la misma cantidad de CO2 al quemarse. Implica capturar dióxido de carbono y usar energía renovable para convertirlo en combustibles hidrocarburos como metanol, diésel y gasolina mediante métodos químicos como la hidrogenación catalítica o la reducción electroquímica.
El metanol destaca como una de las vías más prácticas y escalables para la utilización del CO2, gracias a su compatibilidad con la infraestructura existente y su versatilidad en distintas industrias.
El metanol (CH3OH) es un alcohol incoloro, inflamable y altamente tóxico que se libera al medio ambiente durante usos industriales y de forma natural por microbios, vegetación y gases volcánicos. Si se ingiere o absorbe, presenta riesgos significativos para la salud, incluyendo ceguera, falla orgánica o muerte.
El compuesto químico líquido se usa como anticongelante, solvente industrial y materia prima química para plásticos, pinturas, espumas, resinas, productos farmacéuticos y combustibles. También sirve como portador de energía para almacenar electricidad renovable, aditivo en combustibles convencionales y combustible líquido alternativo. Como recurso energético “más limpio”, el metanol alimenta autobuses, automóviles, camiones, barcos, calderas y pilas de combustible. También se utiliza para producir dimetil éter (DME), otro combustible renovable.
A pesar de su promesa, escalar la producción de metanol a partir de CO2 aún enfrenta desafíos, incluidos altos requerimientos energéticos, disponibilidad de hidrógeno y la necesidad de catalizadores rentables. La investigación en curso está avanzando rápidamente en estos frentes.
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La innovación de átomos individuales desbloquea una conversión eficiente de CO2
Para producir metanol a partir de dióxido de carbono e hidrógeno, investigadores de ETH Zurich han logrado un avance en la investigación de catalizadores.
| Componente de innovación | Cómo funciona | Rol en la conversión de CO2 | Beneficio esperado |
|---|---|---|---|
| Indio de átomo único | Los átomos de indio actúan individualmente sobre un soporte. | Impulsa una hidrogenación eficiente del CO2. | Mayor eficiencia catalítica. |
| Soporte de óxido de hafnio | Estabiliza los átomos bajo condiciones extremas. | Mantiene los sitios catalíticos activos. | Durabilidad mejorada. |
| Método de pulverización por llama | La síntesis a alta temperatura evita la aglomeración. | Mantiene los átomos dispersos. | Preserva el rendimiento. |
| Claridad de reacción | Menos átomos inactivos reducen el ruido. | Permite un análisis preciso. | Mejor diseño de catalizador. |
| Conversión de CO2 | El CO2 reacciona con hidrógeno para formar metanol. | Convierte emisiones en combustible. | Apoya una industria bajo en carbono. |
Los catalizadores se han utilizado desde la antigüedad. Por ejemplo, la levadura utilizada para hacer pan contiene catalizadores naturales (enzimas) que ayudan a convertir la harina en pan. Con el tiempo, los avances en catalizadores han llevado a plásticos biodegradables, nuevos fármacos y combustibles ambientalmente más seguros.
Un catalizador es una sustancia que ayuda a que las reacciones sean más fáciles y eficientes. Estos “ayudantes de reacción” aceleran una reacción química o reducen la presión o temperatura necesarias para iniciarla, sin consumirse durante la reacción.
Las reacciones químicas requieren energía para iniciarse porque los enlaces entre átomos en las moléculas deben reorganizarse. El obstáculo energético puede ser pequeño, como encender un fósforo, o mucho mayor en procesos industriales, lo que eleva los costos. Los catalizadores ayudan a reducir esta barrera, y los más eficaces suelen contener metales, incluidos los raros y costosos.
El descubrimiento de los químicos de ETH Zurich ha llevado al desarrollo de un catalizador que reduce sustancialmente la energía mínima requerida para producir metanol a partir de CO2 e hidrógeno. Los investigadores lograron un uso extremadamente eficiente del indio de modo que cada átomo de indio sirve como su propio sitio activo.
A diferencia del enfoque pasado de prueba y error en la investigación de catálisis, el nuevo catalizador descubierto permite un análisis más preciso y una comprensión de las reacciones que ocurren en su superficie, allanando el camino para un diseño de catalizadores más optimizado y racional.
“Nuestro nuevo catalizador tiene una arquitectura de átomo único, en la que átomos metálicos activos aislados están anclados en la superficie de un material de soporte especialmente desarrollado.”
– Pérez‑Ramírez, Director del Centro Nacional de Competencia en Investigación (NCCR) Catalysis
Mientras que el catalizador recién descubierto es de átomos individuales, los catalizadores tradicionales contienen metales como agregados. Estas partículas son muy pequeñas, pero suelen contener cientos a miles de átomos metálicos. Muchos de estos átomos ni siquiera participan directamente en la reacción. Pero si estos átomos pueden trabajar a nivel individual, pueden ser mucho más eficientes, ya que los científicos pueden aprovechar mejor los elementos químicos escasos y costosos, permitiendo un uso económicamente viable de metales preciosos.
Además, las propiedades catalíticas de los átomos aislados difieren de las de los agregados.
“El indio ya se ha utilizado en este catalizador durante más de una década,” señaló Pérez‑Ramírez, quien ha trabajado en mejores catalizadores para la producción de metanol a base de CO2 durante más de una década y media y posee varias patentes en el campo. “En nuestro estudio, demostramos que los átomos de indio aislados sobre óxido de hafnio permiten una síntesis de metanol a base de CO2 más eficiente que el indio en forma de nanopartículas que contienen gran número de átomos.”
El indio (In) es un metal blanco plateado cuya oferta depende principalmente de la industria minera del zinc, siendo el indio un subproducto menor. China (40 %) es el principal productor de indio y controla la mayor parte de las reservas mundiales de indio. El metal se usa extensamente en películas de óxido de indio y estaño, aleaciones y materiales semiconductores requeridos para células fotovoltaicas, soldaduras, pantallas planas, LED, materiales de interfaz térmica y baterías.
Para colocar átomos individuales de indio en la superficie del óxido de hafnio con precisión, el equipo desarrolló varias nuevas vías sintéticas. Una parte clave de este trabajo, realizada en colaboración con otras instituciones de investigación, consistió en diseñar el material de soporte para proporcionar un entorno estable pero reactivo para los átomos.
Una vía implicó quemar los materiales de partida en una llama a 2 000‑3 000 °C antes de enfriarlos rápidamente. Esto mantiene el indio en la superficie y lo incorpora firmemente.
La incorporación de átomos catalíticos en óxido de hafnio resistente al calor demostró que los catalizadores de átomos individuales pueden soportar condiciones extremas, incluidas altas temperaturas y presiones. Esta durabilidad es importante porque la síntesis de metanol a partir de CO2 y gas hidrógeno requiere temperaturas de hasta 300 °C y presiones de aproximadamente 50 veces la presión atmosférica normal.
“Los óxidos de indio‑hafnio nan Estructurados sintetizados mediante pirólisis por pulverización de llama logran hasta un 70 % mayor productividad de metanol específica de indio que los óxidos de indio‑circonio, con los mayores aumentos observados para átomos individuales de indio,” afirmó el estudio.
Otro beneficio de los catalizadores de átomos aislados es que los científicos pueden analizar los mecanismos de reacción con mucho menos ruido de señales interferentes, proporcionando así una visión más clara. Los catalizadores existentes hechos de nanopartículas han sido bastante difíciles de estudiar. Esencialmente han sido una caja negra. Mientras las reacciones solo ocurren en un pequeño número de átomos en la superficie, muchas señales de medición provienen de átomos dentro de las partículas que no participaron en la reacción, lo que dificulta la interpretación de lo que está sucediendo.
El desarrollo del catalizador de metanol y el análisis detallado del mecanismo no habrían sido posibles sin esta experiencia interdisciplinaria.
– Pérez‑Ramírez
Invertir en el reciclaje de carbono
Celanese Corporation (CE ) es una empresa global de productos químicos y materiales especializados que produce polímeros de ingeniería. Sus principales segmentos de negocio incluyen Materiales de Ingeniería y la Cadena de Acetilo.
Cabe destacar que la empresa está directamente involucrada en la conversión de CO2 en metanol. A través de Fairway Methanol, una empresa conjunta con Mitsui & Co. de Japón, Celanese capturará aproximadamente 180 000 toneladas de CO2 al año y producirá 130 000 toneladas de metanol bajo en carbono al año.
Recientemente, la empresa obtuvo la Certificación de Huella de Carbono (CFC) para sus grados Hostaform y Celcon POM ECO‑C en sus sitios de producción de Frankfurt y Texas, como resultado de la inversión de Celanese en tecnología de Captura y Utilización de Carbono (CCU) para reducir los insumos basados en fósiles sin afectar negativamente el rendimiento del material.
(CE )
Con una capitalización de mercado de 7 mil millones de dólares, las acciones de Celanese cotizan actualmente a 62,47 $, un aumento del 48 % en lo que va del año. Las acciones de la compañía han experimentado una tendencia a la baja durante los últimos dos años después de superar la marca de 170 $ a principios de 2024, descendiendo a alrededor de 35 $ a finales del año pasado, y ahora están mostrando un renovado impulso.
Tiene un BPA (TTM) de -10,40 y una relación P/E (TTM) de -6,02. Celanese paga un rendimiento de dividendo del 0,19 %.
En cuanto a las finanzas de la empresa, reportó una disminución del 7 % en ventas netas a 9,5 mil millones de dólares para el año completo 2025, debido a una caída del 4 % tanto en precio como en volumen. Su pérdida operativa fue de 786 millones de dólares, mientras que la pérdida diluida GAAP por acción fue de 10,44 $, y las ganancias ajustadas por acción fueron de 3,98 $.
Celanese informó una demanda inferior a la normal en mercados finales clave como pinturas, recubrimientos, automotriz y construcción, pero se mantuvo enfocada en aumentar el flujo de efectivo para mejorar costos, acelerar el desapalancamiento y impulsar el crecimiento de los ingresos.
Nuestro desempeño del año completo demuestra la solidez de nuestros planes de acción y la ejecución disciplinada en un entorno desafiante.
– CEO Scott Richardson
En 2025, la empresa generó un flujo de efectivo operativo de 1,1 mil millones de dólares y reportó un flujo de efectivo libre de 773 millones de dólares.
Esta generación de flujo de efectivo, combinada con más de 120 millones de dólares en reducciones de costos, la finalización de la desinversión de Micromax, la refinanciación de vencimientos a corto plazo y la introducción de programas para impulsar el crecimiento y enriquecer la cartera de EM, ayudó a la empresa a lograr “un progreso considerable en nuestras prioridades de desapalancamiento, mejora de costos y crecimiento de ingresos,” dijo Richardson. En el último trimestre, Celanese reportó ventas netas de 2,2 mil millones de dólares, beneficio operativo de 93 millones de dólares y ganancias ajustadas por acción de 0,67 $.
En cuanto al trimestre actual, la empresa espera poco cambio en la demanda pero anticipa modestas mejoras estacionales en los volúmenes, por lo que espera que las ganancias ajustadas por acción del primer trimestre estén entre 0,70 $ y 0,85 $.
Esperamos tener otro año sólido de generación de efectivo con un flujo de efectivo libre objetivo de entre 650 $ y 750 $ millones. Aunque el entorno macroeconómico sigue siendo incierto, hemos creado impulso hacia adelante. Creemos que las acciones decisivas que estamos tomando posicionan a Celanese para beneficiarse significativamente de la eventual recuperación.
– Richardson
Últimas noticias y desarrollos de acciones de Celanese Corporation (CE)
Conclusión
Convertir dióxido de carbono en combustible representa una oportunidad significativa para transformar un desafío climático en un activo económico. Y con innovaciones como los catalizadores de átomos individuales que mejoran dramáticamente la eficiencia, la vía para producir metanol a partir de CO2 se está volviendo más viable que nunca. Pero, por supuesto, escalar esta solución requerirá energía renovable abundante, producción de hidrógeno rentable y marcos políticos de apoyo. Una vez que todos estos factores se alineen, el CO2 tiene el potencial de pasar de ser uno de los mayores desafíos ambientales del mundo a uno de sus recursos más importantes.
Referencias
1. Zhang, X., Liu, Y., Wang, C., Li, J., Chen, Z., Zhao, H., Xu, L., Sun, K., Zhou, Q., Yang, F., Wu, T., Guo, S., Li, Y., Huang, J., Deng, D., Bao, X. & Li, C. Átomos individuales de indio permiten una hidrogenación eficiente de CO2 a metanol. Nature Nanotechnology (2026). https://doi.org/10.1038/s41565-026-02135-y
2. Friedlingstein, P., Le Quéré, C., O’Sullivan, M., Hauck, J., Landschützer, P., Luijkx, I.T., Li, H., van der Woude, A., Schwingshackl, C., Pongratz, J., Regnier, P., Andrew, R.M., Bakker, D.C.E., Canadell, J.G., Ciais, P., Gasser, T., Jones, M.W., Lan, X., Morgan, E., Olsen, A., Peters, G.P., Peters, W., Sitch, S. & Tian, H. Impacto climático emergente en los sumideros de carbono en un presupuesto de carbono consolidado. Nature 649, 98–103 (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09802-5
