INVESTIGADORES DE LA UCO OBTIENEN HIDRÓGENO A PARTIR DE RESIDUOS DE PETRÓLEO Y OTROS MATERIALES CONTAMINANTES

¿Hasta cuando vamos a tener reservas de petróleo y cuáles serán las consecuencias de su agotamiento?, esa es la pregunta que se hacen muchos expertos ante la creciente demanda de crudo y los pozos cada vez más esquilmados. Ante esta situación el grupo de la Universidad de Córdoba dirigido por el profesor César Jiménez-Sanchidrián, plantea soluciones en el campo energético con la consecución de hidrógeno y otros combustibles a partir de residuos del mismo petróleo, entre otros.

Rafa Muñoz
El ocaso del rey de los combustibles fósiles, el petróleo, parece cercano; no obstante, algunos científicos cifran para unos 40 o 50 años las reservas existentes de este líquido. Con la intención de crear una alternativa a este complicado paisaje, el grupo (FQM 346) del departamento de Química Orgánica de la UCO estudia nuevos recursos que no contaminan, como el hidrógeno.

“El hidrógeno es el futuro”, afirma César Jiménez-Sanchidrián. “En primer lugar porque hay mucho, en distintas formas naturales, y en segundo lugar, porque no contamina”. Así, su equipo de trabajo cuenta con un proyecto de excelencia de la Junta, donde mediante el empleo de la plasmacatálisis puede obtener este gas o hacerlo reactivo con otras moléculas para producir combustibles. Dicho procedimiento se basa en una unidad generadora de plasma en línea con un reactor catalítico que recombina convenientemente las especies iónicas generadas en el plasma. Es un caso de acoplamiento entre tecnología física y tecnología química.

De forma más detallada, el proceso consiste en introducir en el seno de un plasma unas moléculas orgánicas inútiles, que se excitan y se rompen, generan iones y electrones. Estos fragmentos son recibidos por un catalizador (retrasa o acelera un proceso químico) en línea con el plasma (antorcha de gas brillante excitada originada por la ionización de las moléculas) y realiza con ellos las transformaciones convenientes. Manejando las variables de temperatura, presión, flujo de gases, potencia de trabajo, diseño del reactor, etc., se producen distintas especies, que al ser recibidas por los catalizadores adecuados realizarán una recombinación dirigida, lo cual dará lugar a otras moléculas de diferente naturaleza. Así, el resultado puede ser tanto la obtención de nanotubos, como de gas de síntesis o de hidrógeno con alta selectividad.

Por otro lado, la innovación tecnológica global de la plasmacatálisis consiste en que mientras que la catálisis heterogénea clásica operaba con moléculas neutras excitadas térmicamente, en este proceso participan intermedios reactivos (cationes, aniones, electrones), y esto abre nuevas posibilidades.

A partir de residuos

Los expertos cordobeses incorporan residuos del petróleo, principalmente plásticos, residuos de alcoholeras, de almazaras, que “suponen un problema para el entorno”. Mediante reacciones de plasmacatálisis “combinamos y transformamos los materiales residuales antes mencionados con otros productos que causan un importante efecto invernadero”. “El beneficio es evidente pues realizamos, a la vez, una doble eliminación de productos indeseables para la atmósfera y para las cuencas fluviales y producimos simultáneamente materiales combustibles (hidrógeno, hidrocarburos, gas de síntesis, etc) así como materiales tan interesantes y con tanto futuro como los nanotubos”.

“Obtenemos hidrógeno, etileno, acetileno; y gas de síntesis (mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno) a nuestra conveniencia”. Por tanto, además de contribuir a resolver un problema energético, se producen también materias primas para industrias tan importantes como la de los polímeros, familiarmente llamadas plásticos, la industria de detergentes, de pinturas e industrias de síntesis de fármacos, etc.

El hidrógeno como combustible funciona ya de forma experimental y se está “probando” en automóviles híbridos (hidrógeno + gasolina), por razones obvias de autonomía limitada, que se exponen en los salones internacionales a la vista de todo el mundo, y en algunas líneas de autobuses públicos de grandes ciudades como Valencia y Madrid. Incluso en una revista inglesa se hacía referencia hace ya 15 años a un vuelo entre Londres y Varsovia realizado por un Tupolev impulsado por este combustible, el hidrógeno, implicando previamente a una transformación catalítica”, declara el profesor de Química Orgánica. Aunque presenta el inconveniente de ser un gas inflamable y el elevado precio de sus procesos de obtención, a cambio, es inagotable, no contamina y «no estaría sometido a los avatares políticos».

Trabajar en la detección de moléculas asimétricas

Este grupo trabaja también en un proyecto del Ministerio de Ciencia e Innovación, en el que persigue el diseño de nuevos materiales sólidos, con nuevas arquitecturas, que presenten propiedades singulares y puedan abrir así nuevos horizontes como adsorbentes y como catalizadores.

El investigador cordobés indica que “los catalizadores que sintetizamos son materiales híbridos, poco conocidos, que se pueden diseñar ‘a medida’ y actuar sobre cada proceso específicamente”. Estos catalizadores son originales y novedosos y una vez sintetizados se pueden modificar aún convenientemente. Por decirlo así, se puede introducir en su estructura singularidades llamadas estereocentros, y esto les permite actuar como detectores de cualidades especiales que tienen las moléculas asimétricas, de las que nuestros organismos tienen un buen número.

La acción de lectura y detección de estos materiales denominados genéricamente “quirales” es tan sutil que, actuando como adsorbentes o como catalizadores, detectan las diferencias entre enantiomorfos, moléculas tan semejantes que guardan la misma relación que tienen nuestra mano derecha y nuestra mano izquierda. Precisamente quiral viene de quiros, que en griego significa mano. Así un catalizador quiral distingue esas moléculas tan parecidas y actúa con ellas de manera diferente, o las forma de manera diferente.

Es frecuente en farmacología que uno de los enantiomorfos sea beneficioso y el otro perjudicial. Por tanto, los medicamentos que actualmente se toman no son la mezcla de ambos enantiomorfos, sino tan sólo uno de los dos específicamente: el bueno. Se debe resaltar la importancia que tienen los catalizadores quirales que actúan de forma enantioselectiva, es decir que forman tan sólo uno de los enantiomorfos, el conveniente, con lo que se desecha el otro.

En alimentación también es frecuente que los enantiomorfos tengan cualidades organolépticas (olor y sabor) diferentes. En la industria de Farmacología y de Alimentación estos catalizadores son muy apreciados. Con frecuencia, los enantiomorfos son moléculas con actividad distinta sobre el organismo. Un caso de triste recuerdo lo constituye la talidomida, fármaco con dos formas quirales muy similares (enantiomorfos), pero no iguales, que sirve para evitar las náuseas de las embarazadas. De estas dos formas una es teratogénica y causa malformaciones en el feto. Un error de aplicación de ambos enantiomorfos conjuntamente produjo trágicas consecuencias en los años 50-60 del pasado siglo. Desde entonces los medicamentos quirales son sólo uno de los enantiomorfos. De ahí la importancia de los catalizadores quirales con los que trabajan, capaces de sintetizar tan sólo uno de los enantiomorfos deseados.

De este modo, estos enantiomorfos tienen una actividad fisiológica diferente. Es decir que cuando penetran en nuestro organismo ya sea por inhalación o ingiriéndolos, se comportan de forma diferente y provocan en el organismo reacciones diferentes. Esto lo saben bien en las industrias antes mencionadas y también los fabricantes de perfumes. De la esencia de naranja y limón se obtiene un aceite esencial conocido como limoneno (-). Este enantiomorfo natural huele diferente del otro conocido como (+) limoneno, que suele ser sintético. Incluso cada uno por separado huele diferente de la mezcla de los dos. El perfume que elegimos en un comercio podría no gustarnos formado a partir de otros enantiomorfos. La aromaterapia se fundamenta en la acción beneficiosa, relajante, que ejercen estos compuestos aromáticos. Uno de ellos, el enantiomorfo adecuado; el otro, probablemente no.

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El grupo de César Jiménez utiliza plasmacatálisis para obtener hidrógeno

Más información:
Cesar Jiménez-Sanchidrián
Departamento de Química Orgánica
Universidad de Córdoba
Tel.: 957 21 86 38
E-mail: qo1jisac@uco.es