Doctor Javier Rivera de la Rosa
Facultad de Ciencias Químicas / UANL
Las tecnologías emergentes se identifican en diferentes ramos de la aplicación de las ciencias químicas, como química de los procesos industriales, nuevos fármacos, síntesis de nuevas moléculas con propiedades selectivas, nuevos materiales para aplicaciones en comunicaciones e informática y la química aplicada al cuidado del ambiente, entre otros.
QUÍMICA DE LOS PROCESOS INDUSTRIALES 100% SUSTENTABLES
La Ingeniería Química (IQ) es la rama de las ciencias químicas que se encarga del estudio de las máquinas para la transformación de la materia y de la energía para el beneficio del hombre. En el siglo pasado, hasta los años sesenta, la IQ se enseñaba con el objetivo de lograr procesos industriales con alto beneficio económico y de alta eficiencia en el proceso químico propio; en los años setenta empezó la inquietud de sanear el ambiente de los residuos químicos dejados por los procesos industriales, y ya en la década de los ochenta y principios de los noventa, la ingeniería ambiental se había vuelto una rama de especialidad de la IQ.
A finales de los noventa y principios de este siglo XXI, la IQ se ha dedicado al diseño de procesos químicos industriales sustentables. Esto significa que se busca diseñar y crear procesos químicos industriales con beneficio económico, con alto grado de eficiencia en el proceso químico, reducción al mínimo de los residuos y reciclaje de los mismos, si los hay, y además tener un impacto positivo socialmente.
Por lo tanto, el nuevo estudiante e investigador de IQ debe cubrir todos estos aspectos y, como es entendible, el profesionista de IQ no puede cubrir tantos aspectos por sí solo. Por lo tanto, los procesos industriales químicos se están volviendo multidisciplinarios.
Biólogos, químicos de síntesis, ambientalistas, farmacobiólogos, matemáticos, físicos, sociólogos y profesionales de otras disciplinas deben intervenir en la concepción, construcción y operación de las plantas químicas industriales, para que éstas lleguen al objetivo de ser cien por ciento sustentables.
FÁRMACOS INTELIGENTES
La industria de los fármacos es una de las que siempre han sido punta de lanza en las ciencias químicas. El caso clásico es el del éxito de la aspirina, que fue sintetizada por Félix Hoffman, investigador y químico alemán en 1897, y en 1899 el medicamento fue patentado por Bayer. Ahora, junto con la investigación de la síntesis de nuevos y eficientes fármacos, también se investiga acerca de la dosificación.
En unos cuantos años, los fármacos serán aplicados encapsulados en recubrimientos inteligentes capaces de identificar el órgano o células dañadas de los cuerpos de seres vivos. Entonces, los medicamentos serán aplicados local y directamente sobre el mal y el encapsulado se abrirá, liberará y dosificará la sustancia activa, y de esta forma serán mucho más efectivos, no rondarán en todo el sistema vivo y la cantidad y la economía serán eficientes.
También la industria farmacéutica considera ahora la tendencia de los tratamientos personalizados y no ya en torno de medicamentos estandarizados y sin investigación de mercado.
SÍNTESIS DE NUEVAS MOLÉCULAS CON PROPIEDADES SELECTIVAS
La química de síntesis de nuevas moléculas, sobre todo las del tipo cíclico, está encontrando tantas aplicaciones selectivas como lo son sus tipos y sus combinaciones con otras moléculas de cadenas orgánicas, o inorgánicas inclusive. A nivel molecular, las moléculas cíclicas forman cavidades de tamaño y estructura particulares, de tal manera que pueden atrapar cationes de metales pesados como Cu, Cd, Pb entre otros, y éstos son contaminantes difíciles de remover de mantos acuíferos. Por lo tanto, se pueden diseñar, bajo una ruta de síntesis química, nuevas moléculas con cavidades justas para seleccionar contaminantes de cierto tamaño e interacción química. No sólo sirven como atrapa moléculas, sino también como plantillas de base para la construcción de nuevas moléculas. Asimismo, estos nuevos arreglos encontrados y estables presentan propiedades de interacción con un haz de luz. Por lo mismo, pueden presentar respuestas tanto de absorbencia como de fotoluminiscencia, entre otros fenómenos que son de importancia en la industria de la electrónica, de control o interacciones con sistemas biológicos. Por lo tanto, la síntesis de nuevas moléculas ofrece la nueva manipulación de otras, y esto es lo que se llama nanoconstrucción química.
QUÍMICA DE NUEVOS MATERIALES PARA ALTA TECNOLOGÍA
Los materiales se pueden calificar en tradicionales, de ingeniería y de alta tecnología. Son los materiales de alta tecnología los que poseen mayor valor agregado.
Por tanto, la química de materiales va enfocada a la síntesis, caracterización y aplicación de estos nuevos materiales de alta tecnología; nuevos y eficientes catalizadores para la celda de combustible; materiales orgánicos luminiscentes; películas delgadas, como material absorbedor en celdas solares; nuevos catalizadores para la síntesis eficiente de nuevos productos químicos; catalizadores para la degradación de moléculas contaminantes a baja concentración en el aire; polímeros funcionarizados, entre otros nuevos materiales. Como se puede ver, la síntesis y química de superficies (catalizadores) son algunos temas de los nuevos materiales que encuentran eco en los temas de los últimos laureados con el Premio Nóbel de Química antes mencionados.
QUÍMICA DEL AMBIENTE Y LA ENERGÍA
Desde el premio Nobel de Química Mario Molina le fue reconocido el estudio de sustancias de origen antropógeno en el ambiente y cómo lo afectaba. Las ciencias químicas no sólo se dedican a buscar esas sustancias, sino a evitarlas y/o destruirlas. La química verde ya está como un modo de realizar y usar nuevas sustancias químicas en los procesos, tales como nuevos solventes y rutas químicas, biocatalizadores y nuevas técnicas analíticas.
Ahora bien, se sabe de la energía que viene del rompimiento de enlaces químicos, no sólo del carbón-hidrógeno, sino también del fabuloso hidrógeno-hidrógeno y, ¿por qué no?, del controlado nitrógeno-oxígeno. Por lo tanto, la prospectiva de seguir entendiendo y optimizando la manera de obtener energía de las reacciones químicas seguirá siendo punto importante en las propuestas de tecnologías emergentes.
Los químicos que nos apasionamos por estos y otros temas, nos inspiramos en personajes como Marie Curie y otros famosos químicos del pasado, que dieron sus vidas casi completas por estudiar, entender, experimentar y aplicar las ciencias químicas para el progreso de generaciones futuras. Entendemos que nuestras propuestas y resultados serán siempre un granito de arena para alcanzar sueños y metas, para que junto con nuestros sucesores del conocimiento en las ciencias químicas, siempre formemos y cuidemos de nosotros mismos como mejores y más felices seres humanos.
