Una suiza desarrolla una alternativa a los combustibles fósiles

Alessia Cesarini, una ingeniera química suiza, está desarrollando un combustible sintético que funciona con los motores de combustión e infraestructuras actuales. Michele Andina / SWI swissinfo.ch

Millones de motores de combustión —que impulsan máquinas, vehículos y aviones— seguirán en uso durante las próximas décadas. En lugar de sustituirlos, una ingeniera química suiza está desarrollando una alternativa más ecológica: un combustible sintético que puede utilizarse sin modificaciones en los motores y la infraestructura existentes.

En el interior de su laberíntico laboratorio de los Laboratorios Federales Suizos de Ciencia y Tecnología de Materiales, conocido como Empa*, en Dübendorf (cantón de Zúrich), una red de tuberías y módulos fabricados a medida emite un zumbido mientras Alessia Cesarini muestra el prototipo de unidad de combustible electrónico que le ha llevado dos años construir.

Su objetivo es convertirlo en un negocio que ofrezca una alternativa viable a los combustibles fósiles convencionales.

«Hay muchos sistemas con motores de combustión que siguen en funcionamiento, y la idea es ofrecer una solución producida localmente y menos contaminante», explica.

El transporte representa el 47 % de las emisiones de CO₂ relacionadas con la energíaEnlace externo en Suiza, frente al 25 % a nivel mundial. Un estudioEnlace externo suizo estima que, para 2040, seguirán circulando por las carreteras del país alrededor de dos millones de vehículos con motor de combustión. A escala mundial, BloombergEnlace externo estima que, para entonces, el 55 % de los coches seguirá funcionando con motores de combustión. Además, en sectores en los que resulta difícil reducir las emisiones, como la aviación, la descarbonización a largo plazo dependerá en gran medida de la adopción de combustibles renovables.

El enfoque de Cesarini es sencillo: «El objetivo es una solución que funcione con los vehículos y la infraestructura existentes, y que sea sostenible tanto desde el punto de vista medioambiental como económico», afirma.

La investigación sobre combustibles sintéticos se está expandiendo rápidamente, especialmente en China, Estados Unidos y Europa. El ObservatorioEnlace externo Internacional de Combustibles Electrónicos 2025 recoge más de 120 proyectos a gran escala en 28 países. Sin embargo, se encuentra aún en una fase inicial y muy concentrada, con un claro cambio de la fase conceptual a proyectos piloto industriales.

Suiza se está posicionando como un centro de investigación avanzado, combinando CO₂, hidrógeno verde y química innovadora para producir combustibles con bajas emisiones de carbono. El trabajo de Cesarini se centra en un nicho único, centrándose inicialmente en la gasolina sintético sustitutivo mediante catalizadores energéticamente eficientes, para abordar posteriormente también el sector de la aviación. Muchos de sus colegas están investigando directamente los combustibles para la aviación o trabajando en procesos solares de tipo «del sol al líquido».

Construir hidrocarburos como piezas de Lego

En el laboratorio, Cesarini sostiene dos matraces con un líquido amarillento.

«¿Notas la diferencia?», pregunta. Ambos tienen ese olor característico, fuerte y penetrante. Pero en uno hay gasolina estándar de 95 octanos, mientras que el otro contiene su versión sintética.

En el corazón de su innovación se encuentra un proceso químico denominado oligomerización, que convierte moléculas de etileno o propileno en un combustible líquido muy similar a la gasolina convencional. Otra ventaja de su proceso es la posibilidad de ampliar la producción a compuestos químicos de queroseno, que podrían utilizarse en el futuro en aviones.

>>La investigadora suiza Alessia Cesarini explica cómo crea el combustible sintético en este vídeo subtitulado en español por José Kress para usted:

El ciclo comienza con la captura de dióxido de carbono (CO₂) de la biosfera o la atmósfera y su transformación en alcoholes como el metanol o el etanol. A continuación, se elimina el agua de estos líquidos mediante un método conocido como deshidratación, lo que los convierte en etileno y propileno.

Estos gases se envían luego a un reactor donde un catalizador descompone las moléculas y las recombina en hidrocarburos más largos, creando un combustible sintético que puede utilizarse directamente en coches, aviones u otra maquinaria.

El catalizador es un elemento clave para que el proceso sea eficiente y mantener bajo el consumo de energía, explica Cesarini. «Partimos de moléculas muy pequeñas que se pueden comparar con pequeños bloques de Lego. Con los Lego, queremos construir una estructura con una forma específica a partir de los pequeños bloques. Fabricar el combustible no es diferente. Partimos de moléculas pequeñas que combinamos para obtener una mezcla diseñada de moléculas más largas. Y esta combinación la lleva a cabo con precisión el catalizador».

Catalizador secreto

El catalizador es un ingrediente especial que sigue siendo un secreto. Cesarini no puede revelar mucho más, salvo que es diferente de otros catalizadores y que combina los bloques de construcción para obtener un combustible con propiedades predefinidas que puede utilizarse de inmediato.

Esto supone una enorme ventaja competitiva, afirma. Pruebas independientes han demostrado que su combustible sintético ya alcanza un índice de octano de investigación (RON) de 95, un parámetro clave para la gasolina sin plomo estándar, y las estimaciones iniciales sugieren que podría ser competitivo en términos de coste con la gasolina fósil una vez que se produzca a escala industrial.

«No es necesario realizar costosas adaptaciones. Basta con sustituir el combustible fósil y el motor funcionará como debe», explica.

El Instituto Federal de Ensayo e Investigación de Materiales describe el combustible como respetuoso con el clima, aunque aún no se dispone de datos precisos sobre sus emisiones.

«En términos generales, se pueden reducir las emisiones, dependiendo de la fuente que se utilice, teóricamente hasta un 100 %», afirma. «Siendo más realistas, la reducción rondará el 90 o el 95 %».

Jörg SauerEnlace externo, destacado investigador alemán en el ámbito de los combustibles, califica el proyecto de Cesarini de «muy relevante». Aunque las investigaciones recientes sobre oligomerización se han centrado en los combustibles sostenibles para la aviación, declaró a Swissinfo que «los compuestos de tipo gasolina seguirán siendo necesarios a largo plazo».

Sin embargo, Sauer, director del Instituto de Investigación y Tecnología de Catálisis del Instituto Tecnológico de Karlsruhe (KIT), subrayó que será esencial garantizar unos estrictos estándares de calidad.

Pruebas independientes han demostrado que su combustible sintético ya alcanza un índice de octano de investigación (RON) de 95, un parámetro de referencia clave para la gasolina sin plomo estándar. Michele Andina / SWI swissinfo.ch

Al sector forestal

Cesarini comenzó su investigación sobre combustibles sintéticos en la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (EPFZ), trabajando en proyectos centrados en productos químicos y combustibles sostenibles para la aviación. Sin embargo, las estrictas normas de certificación a escala mundial —cuya implementación a menudo puede llevar más de una década— motivaron un cambio estratégico para suministrar primero un combustible para el transporte por carretera, donde la homologación es más rápida y está regulada a nivel nacional.

Justo al final del pasillo de su laboratorio, también está en funcionamiento un prototipo de prueba de mayor tamaño, capaz de producir alrededor de 10.000 litros de combustible sintético al año.

Gracias a una beca para emprendedores del instituto suizo, esta investigadora del cantón del Tesino está ampliando su proyecto y poniendo en marcha una empresa emergente.

«Al parecer, el doctorado se ha convertido en una empresa», afirma con una sonrisa. «Es como aprender un nuevo idioma».

Las primeras aplicaciones de este combustible sostenible se centrarán en el sector forestal, donde los volúmenes más reducidos y el uso controlado facilitan las pruebas de mercado. El siguiente paso consistirá en aumentar la producción hasta un millón de litros al año antes de pasar al suministro industrial.

Las «incógnitas desconocidas»

Ampliar la producción para llevar el nuevo combustible al mercado supondrá un enorme reto.

«A gran escala, pueden surgir muchos problemas en los que antes no se había pensado. Es lo que siempre se denomina las “incógnitas desconocidas”», señala Nathalie CasasEnlace externo, directora del departamento de energía, movilidad y medio ambiente del Instituto Federal de Ensayo e Investigación de Materiales.

Sauer se hace eco de esto e insta a una estrecha integración del próximo proyecto piloto en un proceso de producción bien definido, con insumos precisos y resultados químicos objetivo, de modo que las condiciones de funcionamiento puedan vincularse directamente a la calidad del producto.

La producción a gran escala también requerirá una inversión significativa —posiblemente decenas de millones de francos—, aunque el proyecto de la empresa emergente de Cesarini se beneficiará del uso de diseños de reactores industriales ya existentes.

«Hay inversionistas en todo el mundo con el compromiso de aportar capital a este tipo de tecnologías respetuosas con el medio ambiente. Pero el mundo está cambiando y el panorama se está volviendo más difícil», admite Casas.

Ella considera que el papel de Suiza consiste en desarrollar y exportar este tipo de innovaciones: «Suiza destaca por su capacidad de innovación y por contar con empresas capaces de vender esta innovación al mundo. No se trata de un problema local, sino de un problema global. Y si Suiza puede ayudar al mundo a descarbonizar los combustibles, eso es una baza muy importante que podemos aportar».

Sauer está de acuerdo y afirma que Suiza tiene la oportunidad, con este trabajo, de forjarse una ventaja tecnológica gracias a su «investigación básica excelente y líder a nivel mundial, que está vinculada a la transferencia a la aplicación».

Entorno competitivo

A pesar de los obstáculos que se avecinan, Cesarini confía en que la demanda y los inversores se materializarán. Junto a la sostenibilidad, la seguridad energética está impulsando el interés, afirma, una tendenciaEnlace externo que destaca la Agencia Internacional de la Energía (AIE).

«La urgencia de sustituir los combustibles fósiles va en aumento», lo que impulsa a los actores del sector y del mercado a explorar «hacia dónde puede ir esto y cómo se puede establecer una posible colaboración», señala.

Entonces, ¿cuándo se podrá comprar por fin su gasolina respetuosa con el clima en las gasolineras suizas?

«Lo antes posible», responde, y añade que su objetivo es reducir las emisiones ya.

«Cada vez que llenamos el tanque, seguimos utilizando combustibles fósiles. Queremos cambiar eso».

Artículo editado por Gabe Bullard/Veronica De Vore, adaptado al español por Patricia Islas

*EmpaEnlace externo es el acrónimo histórico de ‘Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt’ («Instituto Federal de Ensayo e Investigación de Materiales»), nombre alemán que esta institución conservó aunque hoy se presenta internacionalmente como Laboratorios Federales Suizos de Ciencia y Tecnología de Materiales.