Entrevista a Sofía Calero Díaz, jefa del grupo de investigación en simulación molecular de la UPO
“Obtener otros compuestos con mayor valor añadido y menos contaminantes”, esta es la preocupación de las empresas y de las instituciones públicas por el medioambiente, y así lo señala Sofía Calero. Sus investigaciones en simulación molecular en la adsorción de hidrocarburos, es decir, la retención en la superficie de un cuerpo moléculas de otro distinto, han dado muestras positivas desde un principio. Para ello, se utilizan nuevos materiales sintéticos creados también por su propio grupo de investigación. Son los nanomateriales catalíticos multifuncionales, más efectivos, totalmente reciclables y capaces de eliminar los elementos dañinos que contaminan el aire.
La responsabilidad de las empresas y el compromiso de las instituciones públicas por el respeto al medioambiente y la lucha contra el cambio climático están a la orden del día. El trabajo de este equipo de investigación se centra en el descubrimiento de esos nuevos materiales sintéticos. Estos son más baratos y prácticos que los que actualmente se están utilizando para la adsorción, “con d y no con b”, insiste esta químico, de dióxido de carbono y de otros contaminantes atmosféricos que están destruyendo continuamente la capa de ozono. Estos nuevos materiales tienen la capacidad capturar elementos perjudiciales y evitar que se eleven en el aire. Pero no sólo las empresas se ven interesadas por esta parte de respeto al medioambiente, sino también por la creación de nuevos hidrocarburos más eficaces.
P: Para comenzar ¿qué es una simulación molecular?
R: Es como hacer un experimento en un laboratorio, pero en vez de trabajar con probetas y piquetas pues lo hacemos con ordenadores. Se meten una serie de datos para obtener unos resultados. Así, a partir de una información inicial como los grados de temperatura o unas condiciones de exposición, se obtiene la propiedad que interese, por ejemplo, la densidad de un compuesto, el calor adecuado de exposición y su capacidad de adsorción. Todo esto se hace con programas que nosotros diseñamos y por los que reproducimos resultados experimentales exactos.
P: ¿Cómo surgió grupo de investigación en la Universidad Pablo de Olavide?
R: A petición mía. Empezamos siendo solamente un becario y yo en el 2004. La única que estaba especializada era yo, los demás estaba realizando sus tesis. El grupo es bastante grande. Ahora mismo está formado por ocho personas, cinco becarios y tres doctores. El grupo ha crecido considerablemente y formamos un equipo bastante fuerte. Tenemos mucha financiación y apoyo industrial.
P: ¿En qué consiste la simulación de nanomateriales catalíticos multifuncionales?
R: Consiste en utilizar técnicas avanzadas de simulación para reproducir propiedades de materiales y poder diseñar unos nuevos. Utilizamos materiales zeolíticos, mofs (metal organics frameworks, o lo que es lo mismo, estructuras de metal orgánicas) y otro tipo de materiales hechos con dióxido de titanio para diseñar mejores catalizadores que los transformen sin alterar su reacción, mejores adsorbentes y mejores procesos de separación. Por ejemplo, estamos interesados en cómo eliminar dióxido de carbono (CO2), en tener mejores gasolinas a partir de un hidroca
rburo lineal. Así, utilizamos materiales capaces de dividirlos para seleccionar aquellas que tienen mejor índice de octanos, es decir, se separan aquellos combustibles más eficaces y que arden de forma más efectiva. También estamos interesados en encontrar elementos que separen los contaminantes del aire, no sólo que aquellos que resultan perjudiciales para la capa de ozono, sino también los que son dañinos para el medio ambiente en general como el tetracloruro de carbono o el SF6.
P: ¿Qué son las zeolitas? ¿Y por qué se utilizan materiales con sus propiedades?
R: Las zeolitas son materiales cristalinos con poros muy pequeños que se utilizan mucho a nivel industrial, por ello investigamos en estos materiales. Además, tienen la capacidad de adsorción, separación de gases, catálisis e intercambio de iones. Esta es otra de las razones por las que nos interesan. Existen más de cien estructuras zeolíticas entre naturales y sintéticas y se pueden clasificar en función del poro, de la orientación y de los tipos de canales y cavidades que presenten. Por tanto, según sus características, interesan más o menos a las empresas.
P: ¿En qué se pueden aplicar los nanomateriales?
R: Los nanomateriales están aplicados en diferentes vertientes: catalítica y ambiental, pero también hemos empezado a mirar la vertiente biotecnológica, utilizando polímeros de coordinación, un nuevo tipo de compuestos formados a partir de iones de metales orgánicos e inorgánicos, y estudiando como algunos materiales biológicos se adsorben o se difunden en estos polímeros de coordinación.
P: ¿Cómo se produce la adsorción de estos contaminantes atmosféricos?
R: Utilizamos materiales como si fueran tamices. Por este tamiz hacemos pasar de todo y los elementos más grandes se quedan pegados y los pequeños se salen. Por ejemplo, las moléculas grandes como el tetracloruro de carbono se quedan en el tamiz y las moléculas más pequeñas como el oxígeno, el nitrógeno y el agua, en el caso del aire, se escapan. Lo mismo ocurre con el metano y el CO2: éste, por sus características, tiene una cierta atracción electroestática que hace que se fije al material, mientras que el metano no se queda pegado.
P: ¿Se está aplicando la adsorción de los contaminantes atmosféricos en la actualidad?
R: Por supuesto, son muchas las empresas que tienen que reducir sus emisiones contaminantes. Se ven obligadas a emitir menos CO2, por eso las empresas contactan con nosotros, para ver cómo pueden resolverse. La idea es buscar materiales que trabajen al final de las tuberías de las chimeneas que adsorban el CO2.
P: Esto supondría una mejora en el medioambiente
R: Por supuesto. Sobre todo para evitar la reducción de la capa de ozono. Hay que intentar evitar que se destruya y para ello se retiene el CO2. Así, no entra en contacto con la atmósfera. Aunque no sólo se evitaría con la reducción de CO2, sino también con la del metano, pero también estamos buscando la forma de de retenerlo en estos materiales.
P: ¿Qué materiales se utilizan en la adsorción?
R: Se utilizan sobre todo los carbones activos. Este tipo de carbón es natural, pero está tratado. Utilizar elementos naturales para la adsorción no sería rentable. Es mucho más rentable e interesante hacer materiales sintéticos, como la actinolita o los mofs sintéticos.
P: ¿Cómo se produce la catálisis de los hidrocarburos como la gasolina?
R: Catalizar significa transformar un material sin alterar su reacción posterior. En este caso, no se trata de eliminar las impurezas del petróleo para el refino en gasolina. Sino que a partir de este material, lo que hacemos es obtener otros compuestos con mayor valor añadido y menos contaminantes, así se aprovecha mejor la energía que obtenemos de estos hidrocarburos. Esto es lo que nos piden empresas como Chevron. En la catálisis utilizamos también los materiales zeolíticos, que son capaces de bloquear materiales ajenos a su estructura, como el metano, el etano y el propano.
P: ¿Han obtenido resultados positivos en sus simulaciones moleculares?
R: Sí, hemos estudiado la adsorción de hidrocarburos en las zeolitas con distintos rangos de presiones y exposiciones de calor y todos los resultados, según las características de exposición, han sido positivos por ahora. De hecho, ya he publicado varios artículos sobre este tema.
P: ¿En su aplicación, en qué se interesan más las empresas y la Administración?
R: Dentro de todo, en lo que tenemos más apoyo económico es en la parte de gasolina, que trabajamos con Chevron. En la parte de retención de CO2 hemos solicitado un proyecto con Abengoa, una empresa que se dedica a trabajar con energías que fomentan un desarrollo sostenible. Por último, el Ministerio de Educación nos aporta dinero para la investigación de catálisis y fotocatálisis de materiales.
P: ¿Por qué es necesaria la búsqueda de nuevos materiales?
R: Una de las razones es por el reciclaje. Por ejemplo, el carbón activo es sucio, es decir, no se puede reciclar bien. Así pues, interesan más materiales limpios y que se puedan reciclar mejor y rápidamente. Otras de las razones son la económica y la espacial: cuanto más barato sea la materia más interesa. Y si conseguimos que estos nanomateriales adsorban más cantidad de contaminantes en un tamaño más reducido se ahora en espacio y en dinero.
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