La nueva revolución química promete transformar la lucha global contra el cambio climático

La Universidad Cornell se consolidó como líder internacional en el desarrollo de soluciones científicas frente al cambio climático. Desde el Departamento de Química, equipos multidisciplinarios impulsan avances en captura de carbono, plásticos sostenibles, energía solar y baterías avanzadas, consolidando a la institución como fuente de innovación con impacto global.

Sostenibilidad, colaboración y excelencia en investigación

El Departamento de Química de Cornell enfocó su misión en la sostenibilidad, fomentando la colaboración interdisciplinaria y el acceso a infraestructuras de vanguardia. Geoffrey Coates, profesor titular, destaca la convicción de que la química ofrece respuestas a grandes desafíos planetarios.

Esta visión atrajo tanto a expertos reconocidos como a jóvenes talentos, como Alexandra Easley, becaria que resalta la singularidad de la experiencia acumulada en polímeros sostenibles, captura de dióxido de carbono y baterías. Phillip Milner, profesor asociado, valora el enfoque multidisciplinario y la posibilidad de abordar problemas desde perspectivas innovadoras.

Además, instalaciones como el Cornell Center for Material Research y el Cornell High Energy Synchrotron Source (CHESS) amplían las capacidades de investigación en la universidad.

Captura y reutilización de carbono con energía solar

Uno de los ejes de trabajo de Cornell es la captura y reutilización del carbono. Ante el aumento de los niveles de CO2 atmosférico, los investigadores impulsaron métodos que emplean la luz solar como fuente de energía, lo que incrementa la eficiencia y sostenibilidad de estos procesos.

El equipo liderado por Milner, junto a Brett Fors, Tristan Lambert y estudiantes de posgrado, recibió respaldo del Cornell Atkinson Center for Sustainability y de la Autoridad de Investigación y Desarrollo Energético del Estado de Nueva York (NYSERDA).

Entre las soluciones estudiadas figuran el uso de azúcares, sales alcalinas de bajo costo y carbón electrificado como absorbentes de carbono. Milner destaca la identificación de moléculas estables y económicas para capturar CO2, aunque reconoce los desafíos técnicos para una implementación a gran escala.

Yao Yang, profesor asistente, desarrolló técnicas pioneras de electroquímica a nanoescala y utiliza microscopía electrónica y rayos X de alta energía en CHESS para investigar la reducción de CO2. Junto a Erik Thiede, recurre a algoritmos de aprendizaje automático para optimizar catalizadores en estas reacciones. Un proyecto financiado por el Atkinson Center instalará una estación de pruebas en la planta de gas natural de Cornell, permitiendo evaluar materiales de captura en condiciones reales.

Innovación en plásticos sostenibles

La reutilización del CO2 se vincula directamente con el desarrollo de plásticos sostenibles, otro campo clave en Cornell. Coates resalta que, aunque los plásticos son esenciales para la vida diaria, su producción genera emisiones notables: la fabricación de un kilogramo de plástico emite unos tres kilogramos de CO2, y la industria produce aproximadamente una gigatonelada anual.

Solo una fracción mínima se recicla, mientras que gran parte termina en suelos y océanos, incluso en forma de microplásticos presentes en el aire.

La fortaleza de Cornell en química de polímeros se remonta a la década de 1940, con el Nobel Paul Flory. Coates fue reconocido por desarrollar procesos sintéticos eficientes para plásticos de alto rendimiento a partir de recursos renovables e innovaciones en reciclaje.

Fors creó alternativas reciclables a plásticos convencionales y, junto a Coates y Robert DiStasio Jr., aplica inteligencia artificial para reducir el impacto ambiental del polietileno de alta densidad. Fors señala que mejorar el reciclaje de polímeros podría reducir sensiblemente residuos y emisiones.

Energía solar, baterías de alto rendimiento y nuevos materiales

En el ámbito de la energía solar, los esfuerzos de Cornell se orientan a maximizar la eficiencia y sostenibilidad de las celdas solares mediante nuevos materiales orgánicos. David Bain, doctorando en el laboratorio de Andrew Musser, explica que estos materiales son más fáciles de reciclar y su fabricación consume menos energía.

El grupo de Musser investiga cómo convertir el calor generado por la luz absorbida en electricidad adicional, logrando avances para aprovechar mejor la energía solar. Además, John Marohn y Lara Estroff desarrollan perovskitas, minerales alternativos al silicio, e idearon técnicas para medir la longevidad de la carga eléctrica a nivel molecular en estos materiales y en películas solares orgánicas.

La transición hacia energías alternativas también se refleja en avances en almacenamiento y baterías. Peng Chen resalta el desarrollo de mejores catalizadores para la generación y conversión de energía, como el hidrógeno verde.

Alexandra Macbeth enfatiza que las membranas de intercambio aniónico creadas en Cornell permiten el uso de catalizadores de alto rendimiento y bajo costo en pilas de combustible y electrolizadores, esenciales para la producción de hidrógeno. Estas membranas también se aplican en baterías de almacenamiento a gran escala, filtración de agua y recuperación de metales pesados.

Los trabajos de Coates, Fors y Héctor D. Abruña continúan en el Center for Alkaline Based Energy Solutions (CABES), con apoyo del Departamento de Energía de Estados Unidos. Abruña, referente en electroquímica, recibió distinciones como el Dreyfus Prize y el Enrico Fermi Award.

En marzo de 2025, la universidad inauguró una estación de carga rápida para vehículos eléctricos, fruto de la iniciativa de Abruña. Fors subraya que las nuevas baterías poliméricas logran cargas superiores al 90% en menos de un minuto.

Finalmente, los investigadores en electroquímica de Cornell desarrollan tecnologías para reducir el consumo energético industrial y transformar gases de efecto invernadero en compuestos valiosos, como medicamentos. Song Lin recibió un premio de la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos por incorporar CO2 en moléculas orgánicas clave para la industria farmacéutica, mientras que Coates suma distinciones por la producción de polímeros a partir de monóxido y dióxido de carbono.

El laboratorio de Milner ideó métodos para capturar y convertir gases fluorados en productos útiles, y Kyle Lancaster, junto a Abruña, identificó nuevas fuentes de óxido nitroso, un gas de efecto invernadero especialmente potente.

Transferencia tecnológica, sector productivo y perspectiva social

El traslado de estas innovaciones al sector productivo se evidencia en la creación de empresas derivadas. Gabriel Rodríguez-Calero y Kristina Hugar, junto con Abruña y Coates, fundaron Ecolectro, dedicada a la producción de membranas para electrolizadores de hidrógeno verde. Otras compañías como Conamix, que comercializa baterías de litio-azufre, y Factorial Energy, especializada en baterías de estado sólido y respaldada por inversiones millonarias, surgieron del laboratorio de Abruña y abastecerán a fabricantes como Mercedes-Benz.

Novomer, fundada por Coates, Tony Eisenhut y Scott Allen, aplica desarrollos de Cornell para crear plásticos biodegradables a partir de fuentes renovables y residuos, incluido el CO2. La más reciente empresa de Coates, Intermix Performance Materials, busca mejorar la calidad de los polímeros reciclados.

Los expertos advierten que el éxito de estas tecnologías depende de factores humanos y sociales. Musser recalca que los cambios en comportamiento y políticas públicas son decisivos para la adopción de soluciones científicas. Madhur Srivastava diseñó herramientas para que los consumidores comprendan y moderen su consumo eléctrico, resaltando la importancia de la información veraz para modificar hábitos.

La Universidad Cornell reafirma que el impacto real reside en la formación de nuevas generaciones de científicos y la multiplicación de esfuerzos colectivos, convencida de que la solución al cambio climático exige la participación y capacitación de muchos, más allá de los logros individuales.