Una zeolita es una de esas cosas que están en todas partes y no ve nadie. Son cristales con una estructura de poros muy regular que funcionan como catalizadores: aceleran reacciones químicas sin consumirse en ellas. Están en las refinerías, en la petroquímica, en la producción de detergentes y, cada vez más, en los procesos vinculados a la energía limpia. Y su eficacia depende casi por completo de lo perfecta que sea esa estructura.
El problema es que fabricarlas perfectas en la Tierra es imposible, y la culpa la tiene la gravedad.
Eso es lo que va a estudiar Space Crystals for Earth Catalysis, el proyecto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas que acaba de ganar el certamen Space for Inspiration de la Agencia Espacial Europea. Lo lidera Luis Gómez-Hortigüela, investigador del Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (ICP), junto a Joaquín Pérez Pariente, con la participación de Jaime Jurado y Ramón de la Serna, también del ICP. Es el único proyecto español que ha alcanzado la fase final este año.
Por qué la gravedad estorba
Cuando un cristal crece dentro de una disolución, la gravedad interviene de dos maneras. Provoca sedimentación, es decir, que las partículas más pesadas caigan mientras se está formando la estructura. Y genera corrientes de convección naturales, movimientos del líquido causados por diferencias de temperatura y densidad que agitan el proceso.
Ambos fenómenos introducen irregularidades. El cristal resultante crece con defectos, y esos defectos limitan lo bien que puede hacer su trabajo.
En microgravedad, esos efectos se reducen drásticamente y la cristalización puede desarrollarse de forma más uniforme y ordenada. "Al sintetizar estos cristales en el espacio, buscamos alcanzar niveles de precisión estructural sin precedentes, creando catalizadores más eficientes que los producidos en la Tierra", explica Gómez-Hortigüela.
La idea que hace viable el proyecto: sembrar
Hasta aquí, el planteamiento sería una curiosidad de laboratorio. Fabricar zeolitas en órbita no tiene ningún sentido económico: se producen en toneladas y su valor por kilo no soporta ni de lejos el coste de un lanzamiento. El propio investigador lo dice sin rodeos: "nuestro objetivo no es fabricar zeolitas en el espacio a gran escala, lo cual resultaría insostenible en la actualidad".
Lo interesante es lo que viene después. El equipo propone sintetizar en microgravedad pequeñas cantidades de cristal y utilizarlas luego como "siembras": semillas a partir de las cuales hacer crecer, ya en la Tierra, grandes cantidades del mismo material conservando sus propiedades. "Esto permitiría utilizar una pequeña muestra original para generar grandes cantidades del mismo material conservando sus características más valiosas por un efecto de multiplicación basado en una memoria cristalina heredada", explica Gómez-Hortigüela.
Dicho de otro modo: el espacio no sería la fábrica, sino el vivero. Se sube lo mínimo, se baja una semilla y la producción industrial ocurre aquí abajo. Es exactamente el tipo de esquema que hace económicamente defendible una investigación en órbita, frente a la promesa recurrente —y casi siempre inviable— de la fabricación espacial a escala.
Para qué servirían
El proyecto no se plantea en abstracto: apunta a dos áreas concretas y de alto valor.
La primera son los catalizadores enantiopuros para la fabricación de fármacos quirales. Muchas moléculas existen en dos versiones que son imágenes especulares una de la otra, como una mano izquierda y una derecha, y en farmacología una puede curar mientras la otra es inútil o dañina. Conseguir catalizadores capaces de producir solo una de las dos formas es uno de los problemas más caros y persistentes de la química farmacéutica.
La segunda es la conversión de metanol en combustibles y productos químicos de alto valor añadido, una ruta central en la química industrial y con creciente peso en los planteamientos de combustibles sintéticos y descarbonización.
El plan de trabajo consiste en enviar al espacio distintos sistemas de síntesis de zeolitas, analizar cómo influye la microgravedad en su formación, tratar de replicar esos materiales en el laboratorio mediante crecimiento cristalino asistido por siembras y, finalmente, evaluar su comportamiento como catalizadores en procesos industriales relevantes.
Lo que falta por saber
Como corresponde a un premio a una propuesta, queda por concretar la parte operativa: cuándo y en qué plataforma volarían los experimentos, con qué presupuesto y en qué plazos. El reconocimiento de la ESA avala la idea y su interés científico; la órbita llega después.
Lo que sí se puede afirmar es que el proyecto lleva al espacio una línea de investigación ya consolidada en tierra y con recorrido industrial demostrado, en lugar de partir de cero. Y que, para España, ser el único proyecto nacional en la fase final de una convocatoria de este tipo sitúa a la investigación española en un terreno —el uso científico del entorno espacial con retorno industrial— en el que el país está entrando por varias vías a la vez.
