El mundo moderno depende en gran medida de los productos químicos y combustibles, cuya producción requiere un consumo energético significativo. De hecho, la separación química industrial representa entre el 10 y el 15 por ciento del total del consumo energético global. Este alto porcentaje se debe a que la mayoría de los métodos actuales utilizan calor para eliminar materiales no deseados y aislar compuestos.
En este contexto, la empresa emergente Osmoses, formada por exinvestigadores del MIT, está revolucionando las separaciones químicas industriales al reducir la necesidad de calor. Fundada por Francesco Maria Benedetti, Katherine Mizrahi Rodriguez, el profesor Zachary Smith y Holden Lai, esta compañía ha desarrollado una tecnología basada en polímeros que permite filtrar gases con una selectividad sin precedentes.
A lo largo de la historia, separar gases —compuestos por algunas de las moléculas más pequeñas— ha sido uno de los mayores desafíos. Según Osmoses, sus membranas permiten a los clientes industriales aumentar su producción, consumir menos energía y operar en espacios más reducidos que con los procesos de separación térmica convencionales.
Eficiencia en las separaciones químicas
Osmoses ya ha comenzado a colaborar con socios para demostrar el rendimiento de su tecnología, incluyendo su capacidad para mejorar el biogás mediante la separación de CO2 y metano. Además, están trabajando en proyectos para recuperar hidrógeno en grandes instalaciones químicas y, en colaboración con el Departamento de Energía de EE.UU., extraer helio de pozos subterráneos.
Benedetti enfatiza: “Las separaciones químicas son cruciales; representan un cuello de botella para la innovación en una industria donde esta es necesaria”. Su objetivo es facilitar que sus clientes alcancen metas de ingresos y descarbonización, impulsando así el avance del sector.
Benedetti se unió al laboratorio del profesor Smith en el Departamento de Ingeniería Química del MIT en 2017. Al año siguiente, Mizrahi Rodriguez se sumó al equipo, dedicándose a investigar materiales de membranas para separaciones gaseosas. Juntos colaboraron con químicos tanto del MIT como externos mientras Lai realizaba su doctorado en Stanford bajo la dirección del profesor Yan Xia.
Innovación desde el laboratorio hasta la industria
“Me fascinaban los proyectos que [Smith] estaba desarrollando”, recuerda Benedetti. “Era un enfoque arriesgado pero prometedor”. A través de años de investigación, lograron mejorar gradualmente las membranas hasta romper récords en selectividad para separación de gases con una clase innovadora de polímeros tridimensionales ajustables.
En 2020, un grupo integrado por Lai, Benedetti, Xia y Smith logró patentar su innovación tras publicar sus resultados en la revista Science. “Decidimos no esperar a que alguien más comercializara nuestra investigación; queríamos liderar ese esfuerzo”, añade Benedetti.
A través del programa I-Corps del National Science Foundation, entrevistaron a más de 100 personas del sector industrial para confirmar el impacto potencial de su tecnología. Con apoyo financiero del MIT Deshpande Center y tras ganar el concurso MIT $100K Entrepreneurship Competition en 2021, fundaron Osmoses ese mismo año.
Pilotos hacia un futuro sostenible
Benedetti destaca que actualmente más del 90% de la energía utilizada en la industria química se destina a separaciones térmicas. Un estudio publicado en Nature estima que reemplazar estas técnicas podría reducir costos energéticos anuales en EE.UU. hasta en $4 mil millones y disminuir emisiones de dióxido de carbono en 100 millones de toneladas.
Las membranas desarrolladas por Osmoses están compuestas por polímeros hidrocarburos ajustables capaces de filtrar moléculas gaseosas con alta selectividad a gran escala. Esta tecnología optimiza el tamaño de los sistemas de separación, facilitando su integración en instalaciones existentes y reduciendo costos iniciales para los clientes.
"Esta tecnología representa un cambio radical respecto a cómo se realizan hoy las separaciones industriales", sostiene Benedetti. "No requiere procesos térmicos, lo que explica el alto consumo energético actual". La ineficiencia inherente a los sistemas tradicionales es evidente.
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