Un equipo de investigadores de la Universidad de Nueva Gales del Sur y la de Okayama desarrolló un filtro de óxido de grafeno capaz de reducir hasta un 47,4 % la cafeína en café ya preparado, sin eliminar otros compuestos esenciales para su sabor y aroma. El avance, publicado en Journal of Membrane Science, abre la puerta a una nueva forma de ajustar el contenido de cafeína en bebidas ya servidas.

El desafío de separar la cafeína sin perder el sabor

Tradicionalmente, el descafeinado se realiza antes del tostado, usando agua, disolventes orgánicos o dióxido de carbono supercrítico. Sin embargo, estos métodos obligan a decidir el tipo de café con antelación. El nuevo enfoque, liderado por Yihan Tian, actúa sobre el líquido ya extraído, utilizando una membrana de óxido de grafeno que permite una separación selectiva.

El proceso no es tan simple como usar un colador diminuto. A escala molecular, el filtro no solo depende del tamaño de las partículas, sino también de su carga eléctrica, hidratación y afinidad química con la superficie de los nanocanales del material. Como explican los investigadores, es como si cada molécula tuviera que pasar por un «portero» que evalúa múltiples variables antes de permitirle el acceso.

Pruebas con café instantáneo y resultados prometedores

El experimento principal usó 100 mililitros de café instantáneo comercial (Moccona Classic) a una concentración de 1 miligramo por mililitro. Tras 24 horas de filtración al vacío, con una presión de 0,9 bar, la membrana CGSM-1 redujo la cafeína de 24,64 a 12,95 microgramos por miligramo, lo que representa una disminución del 47,4 %.

Además de la cafeína, los científicos midieron otros cuatro compuestos representativos: colina, trigonelina, 5-hidroximetilfurfural (HMF) y N-metilpiridinio (NMP). Todos ellos seguían presentes en cantidades medibles tras el proceso, lo que sugiere que el filtro no arrastra indiscriminadamente otros componentes del café. No obstante, el estudio no incluyó una cata sensorial para evaluar si el sabor se mantiene intacto.

La cafeína, la molécula más pesada, escapó con mayor facilidad

Uno de los hallazgos más sorprendentes fue que, a pesar de ser la molécula más pesada (194,2 daltons), la cafeína fue la que escapó con mayor facilidad a través de la membrana. En cambio, la colina, aunque más ligera (104,2 daltons), mostró una mayor interacción con los grupos oxigenados del óxido de grafeno debido a su carga eléctrica y afinidad por el agua.

Esto demuestra que el comportamiento en los nanocanales depende de una combinación de factores físicos y químicos, no solo del tamaño. La cafeína, menos ionizada en las condiciones del ensayo, puede adherirse temporalmente a la superficie del material y desprenderse durante el trayecto, lo que facilita su separación.

Hacia una posible escalabilidad industrial

El equipo también probó el sistema en membranas de fibra hueca, fabricadas con 23 tubos de fluoruro de polivinilideno (PVDF) recubiertos con óxido de grafeno, alginato y calcio. Esta configuración, que concentra una gran área activa en poco volumen, permitió mantener un rendimiento prometedor durante 96 horas de funcionamiento continuo.

Sin embargo, el método aún enfrenta desafíos para su aplicación práctica, como la velocidad de procesamiento, la durabilidad, los costos y la viabilidad a gran escala. Aunque los resultados son alentadores, el estudio subraya que optimizar una membrana exige equilibrar múltiples propiedades, no solo maximizar la eliminación de cafeína.

El trabajo, también destacado en Nanowerk, marca un avance en la comprensión de cómo separar compuestos específicos en mezclas complejas, como el café, sin alterar su esencia.