Le Temps: ¿Cómo desarrollaste los MOF?
Omar Yaghi: Primero me interesé en una clase de moléculas llamadas polímeros de coordinación, que se describieron en la década de 1950. Estaban formadas por átomos metálicos unidos por conectores o ligandos de carga neutra. En la década de 1990, había cientos de estos polímeros, pero no conservaban su porosidad porque sus estructuras de red eran muy frágiles. Pude hacerlos más fuertes usando ligandos orgánicos, que tienen dos propiedades ventajosas. Por un lado, tienen más de un punto de unión con el metal y, por otro, están cargados, creando una interacción muy fuerte con el metal. Nuestro primer éxito se publicó en 1995, lo que abrió un nuevo campo de investigación.
¿Cómo lograste lo que otros pensaban que era imposible en ese momento, que era obtener un cristal con estos MOF?
La clave es controlar la velocidad a la que estos elementos se unen, para permitir lo que se llama reversibilidad microscópica. En la fase inicial, los elementos deben poder encajar, separarse y volverse a unir hasta conseguir el resultado deseado. De lo contrario, podrían colocarse en un mal ángulo y crear un defecto. En este caso no obtenemos un cristal, que debe ser perfecto. Encontramos las condiciones adecuadas para lograrlo, con un cóctel específico entre temperatura, presión y disolvente.
¿Un poco como lo que hace la naturaleza cuando el magma se enfría y cristaliza dando lugar a un cuarzo o un diamante, por ejemplo?
Sí, ocurre lo mismo con los MOF, excepto que los producimos mucho más rápido. La naturaleza tardó tiempos geológicos en fabricar estos cristales, es un proceso muy lento.
¿Cómo se ven estos MOF a escala macroscópica?
Su apariencia depende del metal que contienen. Si es zinc, los cristales son claros, hermosos y se parecen a los circonios o diamantes. Si son cobrizos, son de un bonito color verde.
¿Se pueden fabricar a gran escala?
BASF ya es capaz de producir cantidades de MOF de varias toneladas. El año pasado, la empresa anunció la producción de cientos de toneladas de estos cristales, para la captura de CO2 en plantas de cemento.
¿Cuál es la diferencia entre MOF y COF?
Los COF no contienen metales, están formados íntegramente por unidades orgánicas unidas por enlaces covalentes. [lorsque deux atomes partagent chacun un électron, ndlr] para formar estructuras porosas.
En 2012, usted demostró que los MOF y COF podían capturar CO2, pero también metano, hidrógeno y agua del aire. Cuatro moléculas con roles decisivos en el contexto del cambio climático. ¿Cómo pueden ser útiles?
Descubrimos que estos cristales atraen gases casi como imanes. Y podemos hacer que los MOF y COF sean porosos hasta el punto de que contengan 7000 m² de superficie de captura por gramo de cristal. Entonces hay mucho espacio en el que podemos compactar gases. Así, un tanque que contenga estos materiales puede contener 18 veces más CO2 que un tanque vacío. En el caso del metano, esto podría resultar interesante para su transporte. En el caso del hidrógeno, podríamos concentrarlo y almacenarlo a temperatura ambiente. Es necesario crear una “red”, MOF o COF diferente, adaptada a cada gas.
¿Son estos materiales más eficaces que otras tecnologías para capturar CO2 en el aire, ya utilizadas por empresas como la suiza Climeworks?
Según la literatura nuestro material es más resistente. Se pueden realizar más ciclos y con mayor eficiencia energética, porque el CO2 se puede recuperar a temperaturas tan bajas como 50 o 60°C.
Su investigación reciente se centra en MOF-303, cuyo metal es el aluminio, que desarrolló para eliminar el agua del aire. ¿Cómo funciona?
Los poros de MOF-303 consisten en una rejilla de unidades hidrofílicas e hidrofóbicas. [qui attirent et repoussent l’eau respectivement, ndlr] repetido miles de millones de veces. La primera molécula de agua viaja a la región hidrofílica de la estructura porosa. El siguiente pasa por la región hidrofóbica y avanza hacia la siguiente región hidrofílica. Y así sucesivamente hasta llenar todos los poros de agua. Es bastante rápido. Se necesitan nanosegundos para que el agua entre y salga. Al final, el agua se recupera mediante calentamiento. En el desierto, por ejemplo, el agua se puede absorber durante la noche, cuando hace más frío y humedad. Luego, durante el día, la luz del sol es suficiente para sacar el agua que puede recogerse en forma líquida por condensación. Por cada tonelada de MOF, podemos aportar 3000 litros de agua al día, durante muchos años, con el mismo material.
¿Cuánto cuestan al final esos 3000 litros diarios y qué energía se necesita?
Cada litro cuesta un centavo y cubre el sistema y los materiales de partida. La energía del sol es suficiente. Por tanto, el potencial para su aplicación en regiones con escasez de agua es significativo.
¿Le preocupa que el cambio climático provoque sequías más frecuentes en muchas partes del mundo?
La situación del agua está empeorando en todo el mundo, incluso en los países industrializados, donde se está contaminando. De hecho, algunos lugares que usted y yo creemos que tienen mucha agua, como Inglaterra y Bélgica, van a tener una crisis de agua porque están utilizando más agua subterránea de la que reponen. En lugares con mucha humedad, como el sudeste asiático, parte del agua no está limpia. Por lo tanto, nuestra tecnología también podría utilizarse en estos países.
Donald Trump acaba de ser elegido presidente de Estados Unidos por segunda vez. Nombró a un ministro escéptico sobre el clima responsable de las nuevas energías. ¿Esto te preocupa?
Todo el mundo está preocupado cuando llega una nueva administración porque no está claro qué tipo de cambios implementará. Cuando Barack Obama asumió el cargo, se detuvo la financiación del hidrógeno. No sabemos qué hará Donald Trump. Pase lo que pase, la ciencia continuará; pero su financiación podría verse afectada. Esperemos que esta sea una situación temporal. Necesitamos que los gobiernos participen, para resolver problemas relacionados con el clima, por ejemplo. Si no es así, las cosas se volverán más difíciles y se retrasarán.
Naciste en Jordania, en una familia de refugiados palestinos. A los quince años te fuiste solo a Estados Unidos para estudiar. ¿Cómo viviste este cambio en la vida?
No tuve que pasar por la escuela secundaria; ¡Fui directo a la universidad! No creo que haya ningún otro país que te permita obtener una educación superior sin un diploma de escuela secundaria. Tuve que trabajar duro pero fue emocionante. Mi ética de trabajo personal la heredo de mis padres: cuando te propones resolver un problema, no hay vuelta atrás. El fracaso no es una opción. Mis padres no tuvieron una educación formal pero me enseñaron a trabajar duro y pensar siempre en el futuro. Entonces estas cosas se volvieron muy útiles cuando tuve que vivir solo. Me considero una persona muy afortunada. Nunca soñé con recibir el Premio Balzan. Mi sueño era publicar al menos un artículo con cien citas. [par d’autres chercheurs dans des articles académiques, ndlr]. Y hoy mis alumnos me dicen que tenemos cientos de miles de citas.
¿Por qué te interesaba la química?
Cuando era estudiante, en el laboratorio de química orgánica, vi que se formaban cristales en la solución, como copos de nieve. Fui testigo de otro lado de la belleza. Los cristales eran simplemente impresionantes. Estaba muy emocionado de estar en un laboratorio y explorar. Realicé tres proyectos al mismo tiempo, con tres profesores diferentes.
Tu nombre circulaba por el Premio Nobel 2024 ¿Estabas esperando que sonara tu teléfono la primera semana de octubre?
No sé cómo pude haber evitado pensar en ello cuando los medios anunciaban mi nombramiento como posible. Para mantener la cabeza sobre mis hombros, me digo que los precios son sobre todo importantes para promover una disciplina. Y al final los premios no significan mucho, lo que importa es el aporte científico, eso es lo que recordaremos. ¡Aunque no conozco a ningún científico que haya hecho algo importante que no quiera recibir el Premio Nobel! Pero no gobierna nuestras vidas ni gobierna la dirección de nuestra investigación. Tienes que hacerte preguntas e intentar responderlas. Y si un día recibimos un premio como el Balzan o el Nobel, sería maravilloso.
Hoy usted está realizando una investigación sobre el tejido molecular. ¿De qué se trata?
Nuestra idea es crear cristales donde los poros puedan contraerse y expandirse. Un científico francés llamó a esto la “respiración” de los MOF. Es un concepto interesante. Normalmente, cuando las estructuras se contraen y expanden, colapsan porque las conexiones están bajo tensión. Pero si fabricamos un material poroso cuyos componentes estén tejidos, esta tensión podría ser absorbida por el movimiento de los “hilos”. Logramos “tejer” tales moléculas, que así se volvieron menos quebradizas.
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