En laboratorio, un químico transformó el residuo que queda después de preparar el café —cuncho o “borra”— en un material similar a una esponja capaz de remover hasta el 98 % del azufre (parte contaminante) presente en una mezcla que simulaba combustibles como la gasolina y el diésel.
Detrás del hallazgo está Luigi Sebastián Merchán Suárez, magíster en Química de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), quien decidió estudiar un problema que, aunque casi nunca aparece en las conversaciones cotidianas, sí influye directamente en la calidad del aire que respiramos.
Cuando un carro, bus o camión quema gasolina o diésel emite no solo dióxido de carbono, sino que también libera compuestos de azufre que, al entrar en combustión, se transforman en gases contaminantes asociados con problemas respiratorios, lluvia ácida y deterioro de la calidad del aire. Además aceleran el desgaste de tuberías y equipos industriales en refinerías y sistemas de transporte de combustibles.
Aunque la industria petrolera lleva décadas usando hidrodesulfuración —un proceso que usa hidrógeno, altas presiones y catalizadores para separar el azufre del combustible—, algunos compuestos son mucho más difíciles de eliminar porque el azufre queda inmerso dentro de la molécula, por eso remover esas últimas trazas exige más energía y mayores costos.
“Algunos compuestos azufrados son mucho más difíciles de eliminar porque el azufre queda ‘muy protegido’ dentro de la molécula, por decirlo de forma sencilla”, explica el químico Merchán.
Remover esas últimas trazas exige condiciones cada vez más agresivas, entre ellas más presión y más temperatura, y en consecuencia mayor consumo energético y costos más elevados.
Además el reto en Colombia es cada vez mayor, ya que, según diversos informes de Ecopetrol, el país se ha propuesto reducir el contenido de azufre en combustibles a menos de 10 partes por millón hacia 2030, una meta que exige procesos de refinación más eficientes.
Fue ahí donde el investigador Merchán comenzó a mirar hacia un lugar inesperado, pero abundante en Colombia: el café, un cultivo que genera grandes cantidades de residuos a lo largo de su cadena productiva.
Su investigación formó parte de un proyecto intersedes de la UNAL enfocado en encontrar nuevas aplicaciones para residuos de la industria cafetera. Allí evaluó subproductos como pulpa, cáscara, pergamino y cuncho de café, siendo este último el más prometedor.
La clave está en su composición química
El cuncho de café es una biomasa rica en carbono, una propiedad crucial para fabricar materiales adsorbentes —similares a esponjas—, es decir capaces de capturar moléculas sobre su superficie.
Pero convertir ese cuncho en un material funcional requirió mucho más que secarlo y reutilizarlo. Para los ensayos preliminares el químico de la UNAL trabajó con pequeñas cantidades recolectadas en la cafetería del Laboratorio de Investigación en Combustible y Energía del Departamento de Química, y cuando comprobó que el material tenía potencial, surgió el reto de garantizar que todas las muestras fueran comparables.
“No todos los cafés generan el mismo residuo, pues factores como el tipo de grano, el nivel de tostión o la forma de preparación pueden alterar las propiedades del material. Para reducir esa variabilidad decidí recolectar toda la muestra de una única fuente comercial, en este caso una reconocida cadena de café internacional”, explica el magíster.
Después de secarla, tamizarla y clasificarla por tamaño de partícula, el cuncho se sometió a tratamientos térmicos controlados para modificar su estructura interna sin destruir su base de carbono. El calor eliminó la humedad y los compuestos inestables creando poros y diminutas cavidades que multiplicaron su superficie de contacto.
“Convertimos ese cuncho en una especie de esponja microscópica para moléculas de azufre, y, como ocurre con una esponja común, cuanto más porosa era su estructura mayor era su capacidad de retener lo que entraba en contacto con ella”, resume.
Ahora faltaba remover el azufre
Para comprobarlo, el investigador no utilizó gasolina o diésel comerciales, sino que primero creó en laboratorio un “combustible modelo”, es decir una mezcla mucho más simple, diseñada para contener una cantidad exacta de una sola molécula con azufre.
Esta decisión fue estratégica, pues mientras un combustible real puede parecer una “sopa química” con cientos o incluso miles de moléculas distintas mezcladas al mismo tiempo, el combustible modelo se parece más a una receta controlada, en la que se conoce exactamente cada ingrediente y su cantidad.
Con esa mezcla lista, el procedimiento fue similar a probar la eficacia de un filtro de agua. Primero se midió la cantidad de molécula de azufre presente en el combustible; después esa mezcla se puso en contacto con el material derivado del café —la “esponja microscópica”— y se dejó que las moléculas interactuaran con su superficie porosa.
Si el material funcionaba, parte de esas moléculas debía quedar atrapada en sus poros. Luego venía la prueba definitiva: volver a medir el combustible para ver cuánto azufre seguía allí.
Para hacer esa medición el magíster utilizó cromatografía líquida de alta eficiencia (HPLC), una técnica que, en términos simples, actúa como un separador molecular que permite “desarmar” una mezcla compleja, identificar sus componentes y medir con precisión cuánto hay de cada uno.
Así pudo comparar los distintos tratamientos aplicados al café y descubrir cuál generaba el material más eficiente. El resultado más llamativo fue una remoción cercana al 98 %.
Sin embargo, el experto insiste en poner esa cifra en contexto: “es un resultado muy prometedor porque demuestra que el concepto funciona, pero todavía no significa que podamos reemplazar inmediatamente los procesos industriales actuales”, advierte.
La razón es que ese 98 % se obtuvo en un escenario altamente controlado, por lo que ahora el siguiente paso será probar el material en combustibles reales, en los que muchas otras moléculas también compiten por espacio dentro de esa “esponja” y podrían reducir su eficiencia.
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