Los materiales obtenidos a partir de la captura y utilización de dióxido de carbono (CO2) forman la base de la emergente economía circular del carbono. El CO2 capturado se transforma mediante procesos químicos, biológicos y electroquímicos en una gran variedad de productos de alto valor comercial.
A continuación, se presenta una relación detallada de los materiales obtenidos del CO2, agrupados por sectores industriales y clasificados según su relevancia en el mercado actual y futuro.
Sector de la Construcción y Materiales Estructurales
Este sector presenta la mayor relevancia actual en volumen de mitigación, ya que permite el almacenamiento permanente y seguro del carbono a largo plazo (secuestro mineral).
- Hormigón curado con CO2: El gas se inyecta durante el mezclado, mineralizándose en carbonato de calcio. Aumenta la resistencia a la compresión y reduce el uso de cemento tradicional.
- Áridos y agregados sintéticos: Residuos industriales (como escorias o cenizas) se hacen reaccionar con CO2 para crear piedras artificiales utilizadas en carreteras y cimentaciones.
- Cemento de carbonato de magnesio: Alternativa ecológica al cemento Portland que absorbe más CO2 del que emite durante su fabricación.
- Tizas y yesos sintéticos: Carbonatos purificados utilizados para placas de yeso laminado y materiales de acabado interior.
Sector Químico y Polímeros (Plásticos Sostenibles)
Este sector tiene una relevancia económica muy alta, ya que sustituye directamente a los combustibles fósiles como materia prima (feedstock) para la industria plástica.
- Policarbonatos (PC): Plásticos de alta ingeniería, transparentes y muy resistentes, utilizados en pantallas, gafas y componentes electrónicos. Contienen hasta un 50% de CO2 en peso.
- Poliuretanos (PU): Utilizados en forma de espumas rígidas para aislamiento térmico en edificios, espumas flexibles para colchones y asientos de automóviles, además de elastómeros y adhesivos.
- Polihidroxialcanoatos (PHA): Bioplásticos biodegradables producidos por bacterias que consumen CO2 o metano. Reemplazan a los plásticos de un solo uso.
- Carbonato de etileno y carbonato de propileno: Disolventes industriales esenciales y componentes críticos para el electrolito de las baterías de iones de litio.
- Ácido salicílico: Compuesto químico base obtenido por la carboxilación de fenol con CO2 (reacción de Kolbe-Schmitt), utilizado para fabricar aspirina y productos cosméticos.
Sector de Energía y Combustibles Sintéticos (e-Fuels)
Su relevancia es estratégica y crítica para la descarbonización del transporte pesado, donde las baterías eléctricas no son viables a corto plazo.
- Metanol sintético (e-Metanol): Producido combinando CO2 e hidrógeno verde (H2). Es un combustible marino limpio y una plataforma química para otros plásticos.
- Combustible de aviación sostenible (e-SAF): Queroseno sintético obtenido mediante el proceso Fischer-Tropsch a partir de CO2. Crucial para la aviación comercial de cero emisiones netas.
- Metano sintético (e-Gas): Reemplazo directo del gas natural obtenido por la reacción de Sabatier (CO2 + 4H2 >>> CH4 + 2H2O), inyectable en las redes de gas existentes.
- Gasolina y diésel sintéticos: Hidrocarburos líquidos idénticos a los de origen fósil que no requieren modificar los motores actuales.
Sector Agroalimentario y Farmacéutico
Posee una relevancia alta en seguridad alimentaria y eficiencia de recursos, cerrando ciclos de nutrientes de forma rápida.
- Urea: Fertilizante nitrogenado producido a gran escala global mediante la reacción de amoníaco con CO2. Es la mayor aplicación industrial histórica del CO2.
- Proteínas unicelulares (Biomasa microbiana): Microorganismos alimentados con CO2 e hidrógeno que producen harinas ricas en proteínas para alimentación animal (pienso) y acuicultura.
- Ácido ascórbico (Vitamina C): Sintetizado utilizando precursores químicos derivados de la fijación de carbono.
- Carbonato de sodio (Barrilla): Utilizado en la industria alimentaria como regulador de acidez y en la fabricación de vidrio.
Sector de Materiales Avanzados y Nanotecnología
Tiene una relevancia tecnológica disruptiva. Aunque los volúmenes actuales son pequeños, el valor económico por tonelada es extraordinariamente alto.
- Nanotubos de carbono (CNT): Estructuras ultraligeras y conductoras obtenidas por electrólisis de CO2 en sales fundidas. Se usan para reforzar materiales compuestos y mejorar baterías.
- Grafeno derivado de CO2: Láminas de carbono bidimensionales con propiedades eléctricas y mecánicas excepcionales para la electrónica del futuro.
- Fibras de carbono: Hilos de alta resistencia para las industrias aeroespacial, automotriz y de artículos deportivos, fabricados a partir de polímeros derivados del CO2.
Tabla Resumen: Relevancia y Madurez de los Sectores
La siguiente tabla evalúa el impacto potencial de cada grupo de materiales:
| Sector | Potencial de Mitigación (CO2 almacenado) | Madurez Tecnológica (TRL) | Valor Comercial del Producto |
| Construcción | Extremadamente Alto | Alto (Comercial / Demostración) | Bajo |
| Químico / Plásticos | Moderado | Medio-Alto (Comercial) | Medio-Alto |
| Combustibles (e-Fuels) | Alto (Ciclo corto) | Medio (Plantas piloto y escala) | Medio |
| Agroalimentario | Alto | Muy Alto (Maduro en Urea) | Bajo-Medio |
| Materiales Avanzados | Muy Bajo | Bajo (Fase de investigación) | Extremadamente Alto |
Hoy en día, varias de las tecnologías mencionadas ya operan a escala industrial comercial (millones o miles de toneladas anuales), mientras que otras acaban de dar el salto desde plantas piloto a instalaciones de escala comercial en sectores clave.
La realidad de la producción industrial basada en CO2 se divide según su nivel de despliegue real:
Tecnologías Maduras y Consolidadas (Escala Global Histórica)
Estas tecnologías llevan décadas operando a gran escala industrial, moviendo millones de toneladas de CO2 al año como estándar del mercado:
- Producción de Urea (Fertilizantes): Es, por un amplio margen, el mayor uso industrial del CO2 en el mundo. El CO2 de origen industrial se combina directamente con amoníaco a escala de megatoneladas globales.
- Carbonato de Sodio (Proceso Solvay): Utilizado masivamente en la industria del vidrio y detergentes, empleando CO2 como reactivo químico base.
- Ácido Salicílico (Aspirina y Cosmética): La reacción de Kolbe-Schmitt utiliza CO2 gaseoso a presión para producir este precursor farmacéutico de forma rutinaria y masiva desde hace más de un siglo.
Tecnologías en Fase Comercial Reciente (Despliegue Actual)
Estas tecnologías representan la verdadera revolución de la economía circular del carbono. Ya no son proyectos de laboratorio; existen plantas comerciales vendiendo estos materiales en el mercado:
- Hormigón y Áridos Curados con CO2:
- Empresas como CarbonCure y Solidia Technologies inyectan CO2 en miles de camiones de hormigón diariamente en todo el mundo.
- Gigantes del cemento como Heidelberg Materials han inaugurado plantas de captura a escala industrial (como la instalación de Brevik, diseñada para capturar 400.000 toneladas anuales) orientadas en gran parte a la mineralización y almacenamiento.
- Poliuretanos y Poliol (Plásticos):
- La multinacional química Covestro comercializa bajo la marca cardyon una línea de polioles hechos con hasta un 20% de CO2. Este material se usa hoy en colchones, espumas automotrices y pavimentos deportivos deportivos a nivel comercial masivo.
- Combustibles Sintéticos (e-Metanol y e-SAF):
- El e-Metanol ya se produce comercialmente. Empresas como Carbon Recycling International (CRI) operan plantas industriales (como las de George Olah en Islandia o sus proyectos en China) que transforman miles de toneladas de CO2 en combustible marino y reactivo químico.
- Plantas pioneras de combustibles de aviación sintéticos (e-SAF) y refinerías avanzadas promovidas por empresas energéticas globales como Repsol han comenzado su despliegue comercial enfocado en el transporte pesado.
Tecnologías que NO están a escala industrial (Fase piloto o de laboratorio)
Para mantener una perspectiva realista, los siguientes materiales aún no se producen a escala industrial masiva, sino en plantas piloto o volúmenes muy pequeños:
- Nanotubos de carbono y Grafeno: Aunque empresas como LanzaTech avanzan en conversión biológica y otras firmas realizan electrólisis en sales fundidas, la producción de nanoestructuras de carbono a partir de CO2 sigue limitada a nichos de muy alto coste y bajo volumen.
Distintas estructuras de en nanotubos de carbono
- Proteínas unicelulares (Alimentos): Compañías como Solar Foods han recibido aprobaciones regulatorias y operan sus primeras fábricas comerciales medianas, pero su volumen actual sigue estando lejos de la escala industrial de los piensos tradicionales.
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