¿Cómo logra España capturar CO₂ del aire con membranas ultrafinas?

España ha dado un paso relevante en una de las tecnologías más difíciles de la descarbonización: separar dióxido de carbono directamente del aire, donde aparece extraordinariamente diluido. Investigadores de la Universidad de Zaragoza y del Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA), centro mixto del CSIC y la universidad aragonesa, han desarrollado unas membranas ultrafinas capaces de seleccionar CO₂ incluso trabajando con concentraciones próximas a las atmosféricas.

No es una máquina que se instala en una plaza y empieza a aspirar alegremente el carbono de nuestras desgracias industriales. El avance está en una pieza fundamental del proceso: una membrana que deja pasar el CO₂ con mucha mayor facilidad que otros gases y que, en los ensayos realizados con 500 partes por millón, alcanzó una permeancia de 1.037 GPU y una selectividad CO₂/nitrógeno de 16,2. Son resultados de laboratorio, pero atacan precisamente el cuello de botella que hace tan complicada la captura directa del aire: encontrar unas pocas moléculas de CO₂ en un océano de nitrógeno y oxígeno.

El trabajo científico fue publicado en Advanced Materials en octubre de 2025 y posteriormente divulgado por la Universidad de Zaragoza en 2026. Su interés vuelve a primer plano porque aborda un problema muy concreto y todavía incómodo para la industria climática: capturar carbono cuando apenas está presente. No estamos, por tanto, ante una planta comercial recién inaugurada, sino ante una tecnología experimental que ha superado una prueba especialmente exigente.

Una membrana española para separar CO₂ de la atmósfera

La llamada captura directa del aire, conocida por las siglas inglesas DAC, parte de una idea de una sencillez casi insultante: hacer circular aire y separar de él el dióxido de carbono. El problema aparece un segundo después, cuando llega la física. El CO₂ representa aproximadamente unas pocas centésimas del volumen atmosférico, por lo que localizarlo y separarlo exige procesar cantidades enormes de aire.

La concentración atmosférica de dióxido de carbono se mueve en torno a las cuatrocientas partes por millón. Es aproximadamente un 0,04 % del aire. En una chimenea industrial puede encontrarse en proporciones decenas o centenares de veces superiores y, por eso, capturarlo allí resulta bastante más sencillo. En la atmósfera abierta el trabajo se parece más a buscar granos concretos dentro de una playa entera.

El equipo de Zaragoza ha trabajado justamente en esa frontera. Sus membranas fueron estudiadas con alimentaciones que iban desde 500 ppm hasta un 15 % de CO₂ y a temperaturas comprendidas entre 10 y 50 grados. El extremo inferior del ensayo se acerca considerablemente a las condiciones que debe afrontar cualquier tecnología destinada a retirar carbono del aire real.

Ahí reside buena parte del interés. No tanto en demostrar que una membrana puede separar CO₂ —eso se conoce desde hace tiempo— como en lograr prestaciones elevadas con concentraciones muy bajas. La diferencia parece pequeña sobre el papel, pero técnicamente es la distancia que separa un experimento convencional de una posible aplicación en captura atmosférica.

Cómo funcionan las membranas ultrafinas de Zaragoza

El corazón del sistema está formado por dos familias de materiales. Los investigadores han estudiado el elastómero comercial PolyActive y un polímero de microporosidad intrínseca denominado PIM-1, combinándolos con materiales porosos conocidos como MOF.

Las siglas MOF corresponden a estructuras metal-orgánicas que pueden imaginarse, simplificando bastante, como esponjas construidas a escala molecular. Poseen cavidades diminutas cuyo tamaño y química pueden ajustarse para favorecer el paso, la absorción o la retención de determinadas moléculas. Lo microscópico, aquí, acaba decidiendo algo tan gigantesco como cuánto CO₂ puede separarse del aire.

En este caso se parte de una estructura denominada ZIF-8. El equipo la modifica mediante un intercambio secuencial de ligandos, un procedimiento que cambia la composición química de su superficie. Uno de los componentes presenta un comportamiento más hidrófilo y otro más hidrófobo. La combinación busca aumentar la afinidad por el CO₂ y mejorar la integración de las nanopartículas dentro del polímero que forma la membrana.

El difícil equilibrio entre dejar pasar mucho y seleccionar bien

Una membrana destinada a separar gases vive atrapada en una pequeña contradicción. Debe permitir que pase una cantidad elevada del gas buscado y, al mismo tiempo, rechazar eficazmente los demás gases. Mucho flujo con poca selección sirve de poco; una selección extraordinaria con un caudal microscópico tampoco resuelve gran cosa.

De ahí las dos cifras principales del estudio. Con una concentración de 500 ppm de CO₂, la membrana alcanzó una permeancia de 1.037 GPU. GPU es una unidad utilizada para expresar cuánto gas atraviesa una membrana en determinadas condiciones. Cuanto mayor sea el valor, mayor puede ser el flujo que atraviesa esa película extremadamente fina.

La selectividad CO₂/N₂ de 16,2 expresa, de forma simplificada, cuánto mejor discrimina la membrana el dióxido de carbono frente al nitrógeno, que constituye la mayor parte de la atmósfera. No significa que por un extremo entre aire corriente y por el otro salga inmediatamente CO₂ puro. Para elevar progresivamente la concentración pueden ser necesarias varias etapas de separación.

Por qué los materiales MOF se han convertido en protagonistas

Los materiales MOF han pasado en pocos años de ser una curiosidad de laboratorio a ocupar un lugar destacado en la química de materiales. Su atractivo reside precisamente en esa arquitectura casi de mecano molecular: modificando las piezas que forman la estructura pueden obtenerse cavidades con tamaños, afinidades y propiedades diferentes.

Una estructura puede diseñarse para interactuar mejor con el CO₂; otra, para almacenar hidrógeno; otras se estudian para retirar contaminantes del agua o capturar humedad. Esa capacidad de diseño molecular explica por qué estos materiales aparecen cada vez más en investigaciones energéticas y ambientales.

El trabajo desarrollado en Zaragoza aprovecha esa flexibilidad. No consiste simplemente en introducir partículas ZIF-8 dentro de un plástico. El equipo modifica químicamente el material poroso para favorecer tanto su interacción con las moléculas de dióxido de carbono como su integración en la matriz polimérica que las rodea.

En la investigación participaron Íñigo Martínez-Visus, Lucía Carrillo-Sánchez, José Miguel Luque-Alled, Carlos Téllez y Joaquín Coronas, junto con Andrew B. Foster y Peter M. Budd, de la Universidad de Mánchester. La colaboración internacional permitió combinar conocimientos sobre polímeros, membranas y materiales porosos en una misma arquitectura.

Capturar CO₂ del aire tiene una ventaja geográfica enorme

Una fábrica que captura el carbono de sus propios gases necesita instalar el sistema allí donde está la fábrica. Parece una obviedad, y lo es. La captura directa del aire rompe parcialmente esa limitación porque el dióxido de carbono emitido acaba mezclándose en la atmósfera a escala planetaria.

Una planta DAC puede situarse, en teoría, lejos del lugar donde se produjo la emisión. Eso permite pensar en instalaciones ubicadas allí donde exista electricidad renovable abundante, calor disponible a bajo coste o condiciones geológicas adecuadas para almacenar posteriormente el carbono capturado.

España cuenta en ese terreno con una característica interesante: la abundancia de energía solar y eólica. Las tecnologías de captura directa dependen mucho del coste energético, de modo que disponer de generación renovable competitiva puede convertirse en una ventaja. No transforma automáticamente la Península en una gigantesca aspiradora europea de CO₂; entre una membrana prometedora y una industria rentable quedan bastantes kilómetros de ingeniería.

Esa flexibilidad geográfica, sin embargo, constituye una de las diferencias más importantes frente a la captura convencional en chimeneas. Permitiría separar el lugar de la emisión del lugar donde finalmente se retira el carbono, algo especialmente útil para emisiones dispersas o imposibles de capturar en origen.

Lo que esta tecnología todavía no resuelve

Hay una diferencia esencial entre separar CO₂ y retirarlo permanentemente de la atmósfera. La membrana aborda el primer problema. Después queda concentrar el gas, manejarlo, transportarlo cuando sea necesario y encontrar un destino suficientemente duradero.

Para conseguir emisiones negativas reales, el carbono capturado debe almacenarse durante periodos prolongados, por ejemplo en determinadas formaciones geológicas, o incorporarse a materiales donde permanezca retenido. Utilizarlo para fabricar un combustible que poco después vuelve a quemarse puede tener otras ventajas, pero el carbono termina regresando a la atmósfera.

También falta comprobar qué ocurre cuando estas membranas abandonan las condiciones controladas del laboratorio. Escalabilidad, duración, coste de fabricación y consumo energético serán determinantes. Una película molecular magnífica durante un experimento no necesariamente mantiene las mismas prestaciones después de procesar enormes volúmenes de aire durante meses o años.

La dilución del CO₂ continúa siendo el gran adversario. Mover cantidades gigantescas de aire consume energía; separar el gas cuesta energía; concentrarlo, comprimirlo y almacenarlo, también. Por eso la captura directa atmosférica sigue siendo considerablemente más exigente que atrapar CO₂ en una corriente industrial donde su concentración es mucho mayor.

Tampoco cambia una evidencia incómoda: evitar una tonelada de CO₂ suele ser preferible a emitirla y capturarla después. Es parecido a mantener abierto el grifo mientras se perfecciona una fregona extraordinariamente sofisticada. La captura atmosférica puede ser muy útil, pero no convierte la reducción de emisiones en algo opcional.

Su función más razonable aparece en las emisiones difíciles de eliminar, como determinadas actividades industriales, agrícolas o ciertos segmentos de la aviación y el transporte marítimo. En esos terrenos, retirar posteriormente carbono de la atmósfera puede ayudar a compensar una parte de las emisiones residuales que no sea técnicamente viable eliminar por completo.

Eso desmonta dos exageraciones de una sola tacada. La captura directa del aire ni va a salvar por sí sola el clima ni es una extravagancia sin utilidad. Puede convertirse en una herramienta especializada de descarbonización si logra operar a gran escala, con energía baja en carbono, almacenamiento duradero y unos costes que no conviertan cada tonelada retirada en una pieza de lujo.

Del laboratorio a la industria: ahí empieza la prueba decisiva

El avance de Zaragoza tiene una virtud menos espectacular que algunos titulares, pero científicamente bastante más interesante: aborda uno de los problemas concretos que frenan la captura directa del aire. Conseguir que el CO₂ atraviese rápidamente una membrana y distinguirlo del nitrógeno cuando apenas representa unas centésimas del aire es exactamente el tipo de mejora que necesita esta tecnología.

España no acaba de descubrir cómo limpiar la atmósfera pulsando un interruptor. Tampoco existe todavía una gran planta comercial basada en estas membranas. Lo conseguido es más sobrio y, precisamente por eso, relevante: un grupo de investigadores ha desarrollado una arquitectura de materiales capaz de separar CO₂ en condiciones próximas a las atmosféricas.

Las grandes tecnologías rara vez aparecen completas, relucientes y con un lazo. Se construyen así: una membrana más fina, una separación mejor, menos energía perdida, un obstáculo que deja de parecer imposible. El salto siguiente será comprobar si ese rendimiento sobrevive al mundo real, donde el aire no llega limpio en un tubo de laboratorio y la economía, como siempre, tiene la desagradable costumbre de pedir cuentas.