Moisés Carreón, el ingeniero químico mexicano que será distinguido por Barack Obama en los próximos días, se enteró de que recibiría el Premio Presidencial para Científicos e Ingenieros, el más importante que otorga el gobierno de Estados Unidos a profesionales jóvenes de esas áreas, el 23 de diciembre pasado, a través de un mail que le envió el Departamento Educación de la Casa Blanca.
“Ese día no asimilaba qué estaba pasando, pero ahora me siento muy afortunado y muy agradecido con mucha gente, a nivel personal y profesional: con mis padres, mis hermanos, mi esposa, mis profesores, mis alumnos, con el gobierno de Estados Unidos por considerarme”, dice Carreón.
A sus 39 años, cuenta ya con una larga y destacada carrera científica, enfocada actualmente en el diseño y desarrollo de membranas que capturan dióxido de carbono (CO2), uno de los principales gases contaminantes o de infecto invernadero, para luego “reciclarlo” y convertirlo en plástico o combustible, lo que sirve para reducir el calentamiento global.
“Estas membranas están hechas a base de cristales porosos que permiten que el CO2 pase a través de ellas, y todos los demás gases de efecto invernadero (nitrógeno, metano, etcétera) no pasen”, explica. Por este trabajo, este ingeniero químico que nació en Morelia, Michoacán, en 1974, recibirá, junto con otros 101 científicos e ingenieros, el máximo reconocimiento que da la Casa Blanca a investigadores jóvenes de esas áreas. El gobierno estadounidense aún no confirma a Carreón la fecha en que se llevará a cabo la ceremonia de premiación, lo único que sabe es que se llevará a cabo en Washington durante los tres primeros meses del año.
Carreón se graduó en ingeniería química en la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, en Morelia, en 1997; también obtuvo una maestría en ingeniaría de materiales en esa misma casa de estudios. En 1999 se trasladó a Estados Unidos para continuar sus estudios en ingeniería química. “Apliqué a tres universidades estadounidenses para hacer el doctorado. Fui aceptado en las tres, pero debido a que mi hermano estaba realizando su doctorado en ingeniería aeroespacial en la Universidad de Cincinnaty, decidí irme ahí”, cuenta.
El investigador michoacano concluyó su doctorado en 2003, año en que regresó a México y trabajó como profesor investigador en su alma máter. Después realizó una estancia posdoctoral en la Universidad de Toronto, en Canadá. En 2007 empezó a trabajar como profesor investigador independiente en Universidad de Louisville, en Estados Unidos.
Permaneció en esa casa de estudios hasta diciembre pasado. Justo el día que le notificaron que recibiría el Premio Presidencial para Científicos e Ingenieros se mudó a Colorado, para incorporarse a la Colorado School of Mines, donde es profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Química y Biológica y continúa su estudio de membranas hechas a base de cristales porosos.
Piedras volcánicas
Los cristales porosos que forman las membranas que diseña y desarrolla el científico mexicano están inspirados en la composición de las piedras volcánicas o zeolitas. “Si tomas una piedra de éstas y la analizas en microscopios de alta resolución, verás cristales con poros muy chiquititos”, explica Carreón.
Teniendo como modelo estas zeolitas, en los años 60 y 70, científicos de todo el mundo empezaron a generar cristales porosos en laboratorios. Actualmente -asegura el ingeniero químico- hay más de 200 o 300 tipos de cristales porosos a base de zeolitas que pueden sintetizarse en laboratorio.
Luego del desarrollo de cristales porosos en laboratorios, científicos empezaron a generar membranas con ellos. “El reto es convertir estos cristalitos, que son como polvo o talco, en una membrana, que es una peliculita, como la nata de la leche; eso es lo que hace mi grupo”, precisa el científico.
El investigador mexicano y sus colegas utilizan esas membranas para separar los gases de efecto invernadero, es decir, los gases contaminantes producidos por los carros y las fábricas. “El dióxido de carbono es uno de los gases de efecto invernadero y es el principal causante del calentamiento global. Uno de los objetivos de nuestra investigación es separar, capturar, el CO2 de los demás gases de efecto invernadero. Una vez que lo capturamos no lo aventamos al ambiente, lo ocupamos como materia prima para preparar combustibles o plásticos”, asegura.
Pero ¿cómo Carreón y su grupo de investigación generan esta membrana? Explica que se coloca un tubito poroso, de metal o cerámico, de alrededor de 5 centímetros, en un reactor o autoclave, que es como una olla exprés. Luego, se agrega una sal metálica, un nitrato o un sulfato de un metal, de aluminio, de silicio, de fósforo, de zinc, y agua, que van a hacer que se te cristalice o crezca la membrana alrededor de ese tubito poroso. Después se introduce el reactor a un horno de laboratorio y se deja enfriar un día. Así se forma la membrana alrededor del tubo poroso.
Luego los investigadores someten a la membrana a un proceso “de activación”, que consiste en calentarla en presencia de aire de 5 a 10 horas o de 5 a 12 horas, y sirve para abrir completamente sus poros. Después pasan una corriente de gas invernadero por esa membrana, que separa y captura el dióxido de carbono.
Luego colocan ese CO2 en otro reactor y le incorporan epóxido, para convertir ese CO2 en carbonato cíclico. Finalmente calientan ese carbonato cíclico para después convertirlo en plástico. “Así, empezamos con gas indeseable, gas de contaminación, y al final obtenemos un producto útil”, resalta.
Para saber y cuantificar qué tipo de gases obtuvieron y corroborar si el gas capturado por la membrana es CO2, el ingeniero químico mexicano utiliza una técnica analítica llamada cromatografía de gases acoplada con espectrometría de masas. “Te dice: estás obteniendo 20 por ciento de dióxido de carbono, 5 por ciento de nitrógeno, 10 por ciento de hidrógeno”.
Carreón y su grupo comenzaron a trabajar en el diseño y desarrollo de membranas con cristales porosos en 2007. Su investigación ha superado ya el nivel laboratorio, pues actualmente algunas de sus membranas trabajan a nivel de planta piloto. El proyecto de investigación lo financió la compañía de petróleo Shell, y su implementación a gran escala depende en gran medida de ella, asegura el científico mexicano.
Además del grupo de Carreón, hay otros investigadores en Estados Unidos que estudian las membranas con cristales porosos, pero las usan para separar otros gases, como el hidrógeno, y no el dióxido de carbono. Otro grupo de científicos de Estados Unidos y uno más de Alemania trabajan en la captura de dióxido de carbono, como Carreón y sus colegas, pero para ello usan otro tipo de membranas, no las que tienen cristales porosos.
El ingeniero químico michoacano considera que este tipo de investigación se puede hacer en cualquier país del mundo, incluido el nuestro. “En México hay muchas universidades con muy buena infraestructura, instalaciones y equipos, y personal capacitado, no veo por qué no pueda hacerse”. Pese a ello, Carreón no tiene ningún proyecto de investigación a realizarse en el país. “No puedo decir si regresaré o no a México. Ahorita estoy muy a gusto trabajando aquí en los Estados Unidos. Después no sabemos”, concluye.
