“Si somos exitosos, vamos a proveer un fertilizante sostenible y económico para el mundo”

Con la pasión de quien ingenia algo verdaderamente prometedor y con la confianza que se crea tras miles de horas de estudio, ensayo y error: bajo esa atmósfera se realizó la presentación del Trabajo de Ingreso de la doctora Gerardine G. Botte como Miembro Correspondiente Extranjero de la Academia de Ciencias Físicas, Matemáticas y Naturales de Venezuela (ACFIMAN).

En el acto, celebrado en el Palacio de las Academias en Caracas, la doctora Botte resumió los resultados de sus investigaciones e innovaciones bajo el título “Electrolysis of ammonia towards sustainability” (Electrólisis del amoníaco hacia la sostenibilidad).

“Es un honor estar aquí”, comenzó diciendo la ingeniera química egresada de la Universidad de Carabobo (1994), cuya maestría (1998) y doctorado (2000) los cursó en la misma área en la Universidad de Carolina del Sur de Estados Unidos (EE. UU.).

La electrólisis del amoníaco es un proceso electroquímico que permite eliminar el amoníaco y los nitratos de las aguas residuales de manera efectiva y ecológica, al tiempo que se produce nitrógeno e hidrógeno. “Como una lavadora”, comparó.

El amoníaco es un gas incoloro de fuerte olor que se encuentra de manera natural en el ambiente (aire, suelo, agua, animales y plantas). Las bacterias intestinales también producen amoníaco durante la digestión de las proteínas presentes en los alimentos que se ingieren. Sin embargo, la exposición a niveles altos de amoníaco puede producir desde irritación y quemaduras en la piel, boca, garganta, pulmones y ojos hasta la muerte. Su molécula está formada por un átomo de nitrógeno y tres átomos de hidrógeno.

GreenBox

La científica relató que su sueño de diseñar algo útil para la humanidad a partir de la ciencia y la tecnología comenzó en el año 2002 cuando se convirtió en profesora asistente de la Universidad de Ohio. Pero la idea no surgió en el laboratorio, sino en medio de una tormenta invernal.

Luego de haber asistido a una conferencia sobre la economía del hidrógeno, “empecé con la idea de producir hidrógeno de manera más económica. Eran las 9:00 p. m.”, dijo. Mientras conducía a esa hora de la noche de regreso a su casa bajo densa nieve, recordó su paso por la industria petroquímica, donde trabajaba en el proceso del amoníaco. “Entonces pensé: ¿si en vez de hacer la electrólisis del agua lo cambiamos por la electrólisis del amoníaco, de manera de producir agua limpia e hidrógeno para la celda de combustible, una visión más completa para el medio ambiente?”.

Así nació la GreenBox (Caja Verde), una máquina patentada en EE. UU. que transforma el amoníaco en nitrógeno e hidrógeno sin liberar nitratos (un subproducto de las plantas de tratamiento de aguas residuales bastante dañino para la salud y el ambiente) y a bajo voltaje (de 0,8 a 0,9 voltios, menos que el de una batería AA). “Por supuesto que esa noche no dormí después de que llegué haciendo los cálculos termodinámicos”, confesó la doctora Botte.

Nuevo fertilizante nitrogenado

Además de la GreenBox creada en Ohio, la nueva Miembro Correspondiente Extranjero de la ACFIMAN está desarrollando un producto capaz de nutrir los suelos agrícolas usando nitrógeno. Lo novedoso de este potencial fertilizante es que proviene del mismo proceso electroquímico que dio origen a la Caja Verde, aunque está viendo la luz a dos mil kilómetros de distancia, en Texas.

La doctora Botte lo explicó de la siguiente manera: “Teníamos un problema, unos sólidos blancos, que yo creía que eran hidróxido de calcio, se estaban precipitando y nos estaban afectando la catálisis. Separamos esos sólidos con un sedimentador y vimos cómo reaccionaba el proceso. La sorpresa que nos llevamos fue que ya es un fertilizante que se puede capturar y concentrar antes de remover el resto del amoníaco. Si somos exitosos, vamos a proveer fertilizantes para el mundo, sostenibles y económicos. Es súper emocionante”.

Según la investigadora, apenas el 20 % del nitrógeno activo que se produce va a los suelos cultivables; el otro 80 % se pierde. “No podemos utilizar el nitrógeno inerte para proveer la proteína; tiene que estar en una manera activa, como fertilizante”, aclaró.

Pero el fertilizante nitrogenado es tan sólo un peldaño de la escalera. “Queremos cambiar el proceso de economía lineal a economía circular. Es decir, vamos a agarrar el amoníaco y lo vamos a convertir, por catálisis y separación, en un fertilizante que los granjeros puedan usar. Es un cambio completo de mentalidad porque los procesos van a ser modulares y más accesibles. Nuestra meta es llegar a 500 dólares por tonelada de nitrógeno”, reveló.

CASFER

El fertilizante nitrogenado es un proyecto abanderado por el Centro para el Avance de la Producción Sostenible y Distribuida de Fertilizantes (CASFER) de la Universidad Tecnológica de Texas, que la venezolana fundó en 2022 con financiamiento de la National Science Foundation (NSF) y que actualmente dirige.

“CASFER se formó para resolver uno de los problemas más importantes de la humanidad: cómo alimentamos a la población del mundo mientras protegemos y mantenemos el ambiente. Tiene un impacto social que no es sólo en EE.UU., es global”, afirmó.

En CASFER trabajan 32 investigadores de diferentes universidades y colaboran once socios del sector industrial. Por sus espacios han pasado 35 estudiantes de doctorado de diversos países y continentes.

Orgullo

En el acto de presentación del Trabajo de Ingreso de la doctora Botte como Miembro Correspondiente Extranjero, la doctora Liliana López, presidente de la ACFIMAN, reconoció que se trataba de “un momento de mucha felicidad. La institución se engrandece con personas de la calidad científica y personal de Gerardine. Agradezco su entusiasmo”.

Por su parte, el doctor Benjamin Scharifker, Individuo de Número (Sillón XIV) de la ACFIMAN, destacó el “extenso y brillante currículo” de la doctora Botte como el hilo conductor de su éxito profesional. “Estamos muy orgullosos de que sea egresada de la Universidad de Carabobo y de que además haya trabajado en la industria petroquímica venezolana”.

La doctora Botte es profesora del Centro de Investigación de Ingeniería de la NSF. Asimismo, es fundadora y directora de la Cátedra Whitacre de Energía Sostenible del Institute for Sustainability and Circular Economy (ISCE) de la Universidad Tecnológica de Texas.

De la Electrochemical Society fue presidenta durante el período 2023-2024, cargo que abandonará en los próximos días.

Aplicando la ciencia

Hasta la fecha, ha publicado más de 220 trabajos científicos en revistas arbitradas y capítulos de libros. Cuenta con 62 patentes concedidas en EE. UU., Canadá, Japón y China, así como 37 patentes en trámite. Gracias a sus invenciones, es fellow de la National Academy of Inventors desde el año 2012.

“Lo que yo hago es una ciencia más aplicada. Es importante que cuando empieces a hacer un desarrollo también hagas un cálculo económico preliminar, ya que con esa métrica sabrás lo que vas a necesitar”, aconsejó la científica, para quien resulta fundamental “que la gente pueda mirar y tocar lo que estás produciendo, así tienes una validación de que sí existe la posibilidad de hacerlo realidad”.

La ACFIMAN cuenta con 23 Miembros Correspondientes Extranjeros de Argentina, Armenia, Brasil, Canadá, Colombia, España, EE. UU. Francia, Italia, México, Reino Unido y Trinidad y Tobago.