Investigación química para una transición ecológica

La lucha contra el cambio climático, el control de la contaminación o el uso sostenible de los recursos son grandes desafíos a los que resultaría imposible hacer frente sin los avances que provienen desde el área de la Química. Para el Centro Singular de Investigación en Química Biolóxica e Materiais Moleculares (CiQUS), estos objetivos medioambientales suponen un importante reto al que hacer frente mediante investigación de vanguardia y el desarrollo de tecnologías que contribuyan a la sostenibilidad. El éxito cosechado recientemente en la convocatoria de ayudas para Proyectos Estratégicos Orientados a la Transición Ecológica y a la Transición Digital constituye un nuevo impulso que sirve para fortalecer el compromiso del CiQUS en la protección del medioambiente, a través de la investigación que se lleva a cabo principalmente desde las áreas de materiales funcionales y tecnologías sintéticas del centro.

Estas ayudas de la Agencia Estatal de Investigación tienen como objetivo incrementar la competitividad y liderazgo internacional de la ciencia a través de una investigación de calidad orientada a la transición ecológica y digital. Todos los proyectos solicitados por el CiQUS en esta convocatoria han resultado seleccionados. El centro ha obtenido siete proyectos orientados a la transición ecológica (y participa como colaborador en otros dos proyectos de la USC), consiguiendo captar cerca de 1,3 millones de euros para llevarlos a cabo.

Dos de las propuestas seleccionadas se centran en mejorar el almacenamiento de energía en baterías, un ámbito clave para conseguir dispositivos energéticamente eficientes. En el proyecto BANZAI, María Giménez y su grupo buscarán optimizar un nuevo electrocatalizador para las baterías de zinc-aire, cuyo prototipo será puesto a punto por CIDETEC. El objetivo es mejorar la actividad y durabilidad de este tipo de baterías, una alternativa prometedora donde se emplean materiales de alta disponibilidad, bajo coste y seguros. Por su parte, el equipo de Pablo del Pino participa en un proyecto (MOFSiAN) para crear ánodos de silicio baterías de litio. Se trata de una colaboración con el Instituto de Materiales de la USC (iMATUS), donde el equipo del CiQUS se encargará de diseñar y sintetizar nanomateriales derivados de MOFs, un tipo de estructuras metal-orgánicas. Estos materiales serán los componentes principales de las tintas que se emplearán para la impresión 3D de nuevos electrodos en la próxima generación de baterías de ión de litio.

El proyecto de Rafael Ramos y Francisco Rivadulla (MEMTHERM) persigue también aumentar la eficiencia energética, en este caso mediante el diseño de una memoria térmica de estado sólido. Este dispositivo utiliza campos eléctricos locales para controlar el movimiento de iones en óxidos y modificar así su conductividad térmica.

La industria electrónica es otro de los sectores donde se están produciendo interesantes avances para incorporar tecnologías alternativas, como ocurre en el caso de la bioelectrónica. Ese es precisamente el ámbito del proyecto ProPEL, donde el investigador principal del CiQUS Eugenio Vázquez junto a un consorcio liderado desde el CIC biomaGUNE buscará desarrollar una plataforma tecnológica basada en la conductividad de las proteínas. Los investigadores del CiQUS se encargarán de diseñar péptidos para fabricar fibras conductoras que podrán aplicarse a dispositivos electrónicos sostenibles o biocompatibles y al almacenamiento de energía.

Otras dos propuestas del CiQUS buscarán transformar los gases de efecto invernadero en otras materias primas valiosas, utilizando para ello reacciones catalíticas activadas por luz. En el proyecto LIMEVA, Martín Fañanás y su equipo avanzarán en el desarrollo de nuevas transformaciones catalíticas impulsadas por luz para convertir el metano directamente en productos de alto valor añadido. Su trabajo explorará nuevas vías sintéticas limpias y sostenibles, buscando sentar las bases de una nueva tecnología para la conversión de metano que sea energéticamente eficiente y respetuosa con el medio ambiente. El proyecto de Manuel Nappi (ViSGap), en cambio, se centrará en otros gases residuales, en este caso el dióxido de carbono (CO₂), el óxido nitroso (N₂O) y el dióxido de azufre (SO₂), y en la utilización de la luz visible o luz solar para convertirlos en feedstocks orgánicos y polímeros biodegradables, sin recurrir al empleo de metales durante el proceso.

El alarmante aumento de los niveles de contaminación ambiental ha propiciado en los últimos años una mayor demanda de sensores químicos. El proyecto SENSATION, en el que participa el investigador Diego Peña, reunirá expertos de distintas áreas coordinados por el ICN2 que centrarán sus esfuerzos en el diseño de nanomateriales basados en grafeno para ser empleados en la detección selectiva de gases. El equipo del CiQUS se ocupará de diseñar y sintetizar los precursores químicos de los materiales de tipo grafénico que posteriormente serán obtenidos mediante síntesis sobre superficie. Estos materiales se emplearán para obtener nuevos sensores de gas que podrán ser utilizados para la monitorización ambiental y en tecnologías de diagnóstico.

Por último, encontramos un par de propuestas para plantar cara a otro de los grandes contaminantes, los residuos plásticos. El investigador Manuel Ortuño se centrará en el reciclaje químico del polietileno tereftalato (PET) usando líquidos iónicos, una alternativa ecológica a los procesos que se emplean actualmente para el reciclaje. El proyecto D-FACT utilizará avanzadas técnicas computacionales para obtener información a nivel atómico sobre el rol que tienen estos líquidos iónicos en las diferentes etapas de depolimerización, lo que podría acelerar el descubrimiento de nuevos sistemas catalíticos en este área. El reciclaje de estos plásticos también está en el punto de mira del proyecto PETzyme, donde investigadores del CiQUS en colaboración con el Grupo de Biotecnología Ambiental del CRETUS buscarán desarrollar una tecnología enzimática para el reciclaje de residuos de PET. El grupo de José Manuel Martínez Costas empleará la plataforma tecnológica patentada basada en la proteína muNS-Mi para encapsular dos enzimas de interés (PETasa y MHETasa) y obtener una nanoesfera capaz de realizar las reacciones en serie para la despolimerización del PET.

Imagen: Imagen: Kourosh Qaffari | Pexels