Ni tóxicos ni contaminantes: la química que aporta soluciones gracias a los investigadores de Valladolid

Lejos de ser un problema, la química es parte de la solución a los retos a los que se enfrenta la sociedad, y así lo ha sido a lo largo de la historia, aunque la imagen que se tiene de esta ciencia no le hace juicio. Se tiende a relacionar la química con la toxicidad o la contaminación, pero lo cierto es que su papel es esencial en la lucha contra el cambio climático y los problemas que afectan al medio ambiente en la actualidad. Sin embargo, los investigadores no siempre reciben el apoyo institucional necesario para desarrollar sus proyectos.

En Valladolid, el Instituto Universitario CINQUIMA (Centro de Innovación en Química y Materiales Avanzados), con sede en el edificio Quifima del Campus Miguel Delibes, alberga a distintos grupos de investigación que llevan años realizando sus aportaciones al avance de la ciencia desde el primer peldaño. Ese paso inicial al que a veces no se da la importancia que merece, pero que es fundamental para las investigaciones venideras en todo tipo de sectores, desde el farmacéutico hasta el tecnológico, pasando por el agroalimentario o el energético.

Los investigadores que trabajan en este instituto perteneciente a la Universidad de Valladolid compaginan esta labor con la docencia, y a ellos se unen, dentro del IU CINQUIMA, los estudiantes, pues el centro gestiona un doctorado y un máster que aportan "una visión global de la investigación", tal como define Celedonio Álvarez González, secretario del instituto que, además, pertenece al grupo MIOMeT (Moléculas Inorgánicas y Organometálicas con Metales de Transición). "Un doctorando que acaba sabe muchísimo del tema concreto, pero tiene una formación importante para entrar en cualquier empresa y gestionar un proyecto", señala.

Una investigadora en los laboratorios del grupo de investigación MIOMet

El día a día es distinto para estudiantes e investigadores docentes. Los doctorandos se enfrentan a "un trabajo muy exigente y nosotros compaginamos las clases, la atención a los alumnos y la dirección de las tesis, en las que nos implicamos bastante", detalla Alicia Maestro, perteneciente al grupo SintACat (Síntesis Asimétrica y Catálisis). Los investigadores docentes, así, tienen la oportunidad de transmitir los conocimientos adquiridos en la investigación en su labor de enseñanza, mientras que los alumnos tienen, en el IU CINQUIMA, "la posibilidad de aprender técnicas que durante el grado no han podido desarrollar".

Dentro de la universidad, "la investigación forma parte de la docencia", señala Juan Casares, responsable, junto con Ana Carmen Albéniz, del grupo de Catálisis y Polímeros. "El alumno aprende cuando se enfrenta a un problema y la investigación es eso: elegir un problema, enfrentarse a él y resolverlo", puntualiza Albéniz. O tal vez fracasar, pero de los fracasos también se obtienen conclusiones. En los grupos, "el proceso es dinámico y los resultados que se van obteniendo se discuten entre los miembros para decidir cómo se va a seguir", explica Silverio Coco Cea, responsable del grupo Cristales Líquidos y Nuevos Materiales (CLiNuMat).

Otra labor importante para los investigadores es la divulgación científica. En este sentido, desde el grupo TESEA (Técnicas de Separación y Análisis Aplicado), "se han llevado a cabo actividades en colegios e institutos", comenta el coordinador, José Bernal del Nozal. En relación con este asunto, Celedonio Álvarez indica que "es bueno que la gente sepa qué tipo de investigación estás haciendo, no solo en revistas científicas, que es donde nos comunicamos los investigadores, sino también en otro tipo de publicaciones o actos como congresos".

Proyectos

Los grupos que conforman el IU CINQUIMA se encuentran inmersos en interesantes proyectos de investigación. Uno de ellos, el TESEA, tiene como objetivo "desarrollar metodologías analíticas para determinar la concentración de algo en una muestra, desde compuestos bioactivos como aminoácidos o vitaminas, hasta contaminantes como plaguicidas". Para ello, se emplean técnicas cromatográficas de líquidos, gases y fluidos. En los últimos años, su línea de investigación se enfoca en los productos apícolas, pero además del agroalimentario, también colabora con empresas de otros sectores, como el farmacéutico, el petroquímico o el forense.

El coordinador del grupo TESEA, José Bernal, destaca dos de los proyectos que han llevado a cabo, en relación con la apicultura. El primero de ellos se centra en los neonicotinoides, unos plaguicidas que afectan a las abejas. "En colaboración con otro grupo de Guadalajara, desarrollamos metodologías novedosas para determinar neonicotinoides en las colmenas, y no encontramos residuos en la mayoría". La conclusión que obtuvieron es que "no tienen tanta relación con la desaparición de las abejas, y por su parte, los consumidores pueden estar tranquilos", explica.

El otro proyecto "está relacionado con el polen de abeja, un suplemento alimenticio que contiene vitaminas y glucosinolatos. Encontramos que estos compuestos están presentes en el polen, pero la composición varía dependiendo del contexto geográfico". Esto podría aplicarse en la autentificación del origen del polen, pues "si en pocos kilómetros cuadrados se diferencia el origen de las muestras, para muestras muy separadas va a ser más fácil distinguir", apunta Bernal.

Cromatógrafos utilizados por los miembros del Tesea en el IU Cinquima de Valladolid

Por su parte, el grupo SintACat se encarga de "desarrollar nuevos procedimientos generales y aplicables en casos particulares que pueda requerir una industria a gran escala, como la farmacéutica", comenta la investigadora Alicia Maestro. En este sentido, ejemplifica: "Cuando una industria farmacéutica intenta preparar un fármaco, revisa toda la bibliografía científica existente y la prueba en el proceso concreto que quiere desarrollar, toda esa bibliografía básica a la que recurre y que puede utilizar se enarbola gracias a todas las investigaciones que hacen grupos como este". En su grupo, también trabajan con la empresa Sistemas de Biotecnología y Recursos Naturales, y han colaborado en ocho patentes.

En el grupo MIOMeT, por otro lado, "somos químicos sintéticos, estudiamos interacciones supramoleculares", detalla Celedonio Álvarez. "Estamos ayudando a empresas agroalimentarias locales a cambiar el modelo de fertilizantes estándar a unos de segunda y tercera generación en los que con menos cantidad podamos tener mejores resultados", indica Álvarez. Asimismo, trabajan en "la optimización de procesos en la síntesis de diferentes tipos de fármacos". Sus investigaciones, por otro lado, también pueden tener aplicaciones en la iluminación, la fotoquímica o las energías.

Por su parte, en el grupo de Catálisis y Polímeros, "nuestra actividad gira en torno al desarrollo de catalizadores, de compuestos que en nuestro caso son metálicos, por ejemplo, de cobre, níquel, paladio…, para hacer reacciones químicas que interesan, mucho más rápidas y más sostenibles, porque hacerlas más rápidas implica gastar menos energía", agrega Ana Carmen Albéniz. En estos momentos, "estamos interesados en catalizadores para almacenamiento de hidrógeno que permitan usar CO2, algo que está relacionado con todos los problemas de efecto invernadero y cambio climático. Estamos involucrados en un proyecto de los fondos Next Generation, que se llama H2MetAmo y que va en esa línea, el aprovechamiento del hidrógeno verde", explica Juan Casares.

Desde el grupo de Cristales Líquidos y Nuevos Materiales, Silverio Coco explica que "el cristal líquido es un estado de agregación de la materia que tiene propiedades comunes a los cristales y a los líquidos". El objetivo del grupo es "modificar propiedades físicas en ese estado de agregación, que tienen interés en distintas áreas tecnológicas, por ejemplo el color, los materiales luminiscentes que emiten una determinada coloración o que estos sistemas se comporten como semiconductores fluidos".

Su otra línea de investigación se centra en los polímeros porosos, "que permiten preparar membranas que sirven, por ejemplo, en la separación de gases para eliminar los gases nocivos", explica Silverio Coco. Dentro de esos polímeros porosos, también se trata de "preparar catalizadores más respetuosos con el medio ambiente, más eficaces y que se puedan separar más fácilmente de los reactivos", añade.

Entre los proyectos del grupo, "hemos conseguido obtener cristales líquidos por un procedimiento que no es el habitual, y ha consistido simplemente en frotar un cristal, y además, luminiscente, y hemos propuesto un mecanismo para explicar ese fenómeno curioso con los datos que hemos obtenido: que las moléculas se deslizan unas con respecto a otras al triturarlas y se establecen interacciones entre átomos de oro de moléculas vecinas que no existían en el sólido inicial", detalla Silverio Coco. 

"Nuestro trabajo tiene interés en todos los aspectos de eficiencia energética y todo lo relacionado con el medio ambiente", agrega.

Búsqueda de soluciones

Las investigaciones que se desarrollan dentro del IU CINQUIMA son una muestra de que la química se encuentra alineada con la búsqueda de soluciones a los problemas actuales, como el cambio climático o el impacto de la actividad humana en el medio ambiente. Actualmente, "no concebiríamos nuestra vida como lo hacemos si no dispusiéramos de la tecnología que nos proporciona la química y de todos los productos que tenemos a partir de procesos químicos", manifiesta Silverio Coco.

En grupos como el de Síntesis Asimétrica y Catálisis, "pretendemos desarrollar métodos de síntesis más sostenibles y que los catalizadores que utilizamos sean más selectivos y menos contaminantes", apunta Alicia Maestro.

Y es que la química, durante toda su historia, "ha sido la forma de conseguir los productos que necesitamos para el bienestar de la sociedad, desde fármacos, todo el estudio de procesos biológicos, materiales… Ahora se enfoca en hacer esos productos de forma más sostenible y usando otros métodos", señala Ana Carmen Albéniz. "Lo que se pretende es utilizar fuentes o reactivos renovables o que convenga utilizar, como el CO2, porque es algo que nos sobra y que usamos como punto de partida. Se trata de ahorrar, hacer las mismas síntesis y otras nuevas, pero de forma muchísimo más eficiente", agrega la investigadora de Catálisis y Polímeros.

La tendencia de la química "es dejar de utilizar el petróleo como fuente primaria de energía", manifiesta su compañero Juan Casares. "Y aunque tengamos que utilizar el petróleo, se trata de que ahorremos pasos de síntesis para ahorrar energía y reactivos y evitar generar muchos desechos", añade Albéniz. No cabe duda de que, tal como expresa la investigadora, "vamos orientando la investigación para atender a los problemas más urgentes, porque hay cosas muy interesantes pero que ahora no son urgentes para solucionar los problemas". 

Financiación

Los investigadores del instituto vallisoletano coinciden en que la mayor dificultad para llevar a cabo sus proyectos es conseguir financiación. "En Castilla y León, llevan dos años sin salir proyectos de investigación de la Junta, una desventaja frente a comunidades similares como Galicia o Castilla-la Mancha", indica José Bernal. En el caso del TESEA, una herramienta muy útil es la colaboración con grupos internacionales, de países como Grecia, República Checa, Serbia, Georgia, Portugal, Chile o Finlandia, una forma de "establecer relaciones internacionales para que sea más fácil llegar a los proyectos europeos", apunta.

Alicia Maestro, por su parte, señala que "cada vez es más complicado que nos den las subvenciones adecuadas. Nos dicen que somos poco aplicados, pero intentamos siempre buscar algo útil y claro que revierte en la sociedad, aunque esta no vea la utilidad de forma inmediata". La realidad para la química es que "si no tienes ayuda económica, no puedes hacer nada, sobre todo en áreas donde todo tiene que ser experimental", comenta.

Sin embargo, "a los políticos les viene muy bien hablar del I+D+i, pero luego se olvidan de financiarlo", señala Celedonio Álvarez. "La investigación no se tiene en cuenta, los químicos estamos en todos los sectores y a veces se piensa que solo hacemos control de calidad o de producción en una empresa, pero la investigación es una salida típica", añade.

Ana Carmen Albéniz, por su parte, señala que "la ciencia es fluida, hay muchísimas interacciones y si cierras una puerta, se van a cerrar todas las demás". Juan Casares añade otras dificultades de la actividad química, como "trasladar su importancia a la sociedad, el lenguaje químico es complejo y muy poco intuitivo". Sin embargo, se trata de una actividad fundamental porque "todo lo que se puede hacer para evitar el cambio climático pasa por la química", sostiene.

Interrogar a la naturaleza

Pese a las dificultades, "cuando descubres algo nuevo y lo entiendes, es una satisfacción muy grande, de hacer avanzar la ciencia de alguna manera para que la humanidad mejore y pueda tener un mayor bienestar, aunque sea a largo plazo", sostiene Albéniz. "Luego están las cosas propias del trabajo, la interacción con otras personas, conocer a otros investigadores… La investigación es una actividad muy gratificante, aunque tiene dificultades y ratos amargos", añade Casares. "Al fin y al cabo, estás interrogando continuamente a la naturaleza, y normalmente no contesta rápido, pero la naturaleza nunca deja de sorprendernos", concluye Albéniz.

La investigación requiere de mucho tiempo y esfuerzo, "cuando uno hace un experimento tiene que ver qué ocurre, aprender a leer los resultados, y eso cambia continuamente, el procedimiento va evolucionando", afirma Silverio Coco. Y es que "cuando hablamos de proyectos, hablamos de ideas de largo recorrido, puede durar años, y un proyecto se une con otro, es un proceso de estudio y trabajo continuo", agrega. En las investigaciones, "vamos paso a paso, a veces sigues un experimento y te devuelve una respuesta que no esperabas", indica Ana Carmen Albéniz.

Desde el grupo Cristales Líquidos y Nuevos Materiales, Silverio Coco señala que "lo más gratificante es cuando estás siguiendo un experimento o proceso durante bastante tiempo, y un día tienes ante tus ojos ese resultado que estás buscando o no, pero eres capaz de identificarlo y modificar el procedimiento para seguir avanzando".

Para Alicia Maestro, una de las principales satisfacciones de su trabajo es el reconocimiento. "Trabajamos en organocatálisis, y en 2021, el Premio Nobel de Química se concedió a dos químicos que trabajan en el tema, eso nos anima a seguir trabajando en ello".