Los retos de la 'qu¨ªmica verde'

Los alquimistas de anta?o so?aban con transformar cualquier metal en oro. Para los qu¨ªmicos actuales la meta no es menos valiosa: que los procesos qu¨ªmicos m¨¢s comunes dejen de generar residuos contaminantes. La llamada qu¨ªmica verde es el tel¨®n de fondo de muchas de las investigaciones m¨¢s novedosas en los laboratorios espa?oles, que buscan nuevos materiales capaces de absorber mejor el CO2 atmosf¨¦rico, aprovechar este gas excesivamente abundante para producir f¨¢rmacos o mejorar el rendimiento de los combustibles.

Si los qu¨ªmicos fueran pintores se encontrar¨ªan con que la paleta crom¨¢tica de la que disponen est¨¢ a¨²n aprovechada solo en parte. Es decir, quedan muchos colores por descubrir, o, traduciendo la met¨¢fora, muchas combinaciones posibles de elementos y compuestos qu¨ªmicos por explorar. Las leyes f¨ªsicas fundamentales son las que determinan la forma en que ¨¢tomos y mol¨¦culas se relacionan, pero lo cierto es que algunos l¨ªmites del universo qu¨ªmico a¨²n no se vislumbran, y que en los laboratorios se ensayan posibilidades nuevas cada d¨ªa. Como dice Paolo Melchiorre, investigador del Instituto Catal¨¢n de Investigaci¨®n Qu¨ªmica (ICIQ), "lo m¨¢s bonito es que podemos obtener algo que no hemos predicho, estamos definiendo la nueva frontera".

Uno de los proyectos plantea sintetizar f¨¢rmacos usando CO2

Los qu¨ªmicos del siglo XXI conservan parte del viejo esp¨ªritu alquimista. Conocen las fuerzas que hacen que ¨¢tomos y mol¨¦culas se unan con mayor o menor intensidad, pero cuando hay en juego decenas, centenares o millones de ellos no es nada f¨¢cil predecir c¨®mo se comportar¨¢n. La qu¨ªmica a¨²n avanza en parte a golpe de ensayo y error.

El truco est¨¢ en reducir al m¨ªnimo los tiros a ciegas. En eso consiste el trabajo de Sof¨ªa Calero, en la Universidad Pablo de Olavide (UPO), de Sevilla. Su proyecto, como el de los dem¨¢s aqu¨ª citados, ha sido seleccionado para recibir financiaci¨®n durante cinco a?os por el Consejo Europeo de Investigaci¨®n (ERC), lo que significa que podr¨ªa revolucionar el ¨¢rea de investigaci¨®n y, en ¨²ltima instancia, la vida cotidiana, pero su ¨¦xito no est¨¢ garantizado.

Melchiorre quiere que las reacciones sean promovidas por la luz solar

Lo que hace Calero es comparable a manipular -de forma te¨®rica, en el ordenador- el c¨®digo matrix de los compuestos qu¨ªmicos: conociendo las leyes que rigen las fuerzas entre ¨¢tomos y mol¨¦culas, Calero simula su comportamiento y predice c¨®mo modificar un material para que tenga las propiedades deseadas. "Sup¨®n que una empresa emite demasiado CO2 y necesita retenerlo para que no se emita al exterior", explica; "ya hay en el mercado materiales capaces de absorber CO2 de la atm¨®sfera, pero pueden resultar muy caros, o no adecuados por otras razones. Nosotros podemos hacer que ahorren mucho dinero al ayudarles a descartar materiales poco eficientes y proponer otros que, al menos sobre el papel, funcionar¨ªan mejor".

Predicen, por ejemplo, el tama?o id¨®neo de los poros para que determinadas mol¨¦culas puedan atravesarlos, o si una mol¨¦cula se pegar¨¢ o no sobre tal o cual superficie. Es un trabajo te¨®rico, para el que se usa un largu¨ªsimo programa inform¨¢tico. Lo que no le resta inter¨¦s empresarial. El grupo de Calero colabora ya con Abengoa, Chevron Texaco y otras compa?¨ªas del sector energ¨¦tico y medioambiental.

Otra idea atrevida, y verde, es la del proyecto de Rub¨¦n Mart¨ªn Romo, del ICIQ: sintetizar nuevos f¨¢rmacos usando CO2. Mart¨ªn Romo es experto en crear un tipo de compuestos -catalizadores met¨¢licos- que hacen posible la reacci¨®n entre mol¨¦culas basadas en carbono. Los f¨¢rmacos est¨¢n hechos de mol¨¦culas con carbono. ?Por qu¨¦ no usar un compuesto tan barato y abundante como el di¨®xido de carbono (CO2) para hacer f¨¢rmacos?

No ser¨¢ f¨¢cil. El CO2 es una mol¨¦cula muy estable tal como est¨¢, no est¨¢ interesada en reaccionar con otras mol¨¦culas. Hace falta un compuesto, un catalizador, capaz de atraparla qu¨ªmicamente y cambiar su pasividad. El objetivo de Mart¨ªn Romo es dise?ar uno que adem¨¢s de cazar el carbono del CO2 no genere residuos. Uno de los metales m¨¢s usados como catalizadores en la qu¨ªmica del carbono es el paladio, pero este elemento es tambi¨¦n uno de los m¨¢s t¨®xicos. Mart¨ªn Romo quiere dise?ar un catalizador a base de metales muy abundantes, baratos y que no generen residuos, como el hierro.

Xavier Ribas, de la Universitat de Girona, tambi¨¦n ha declarado la guerra al paladio. "Hay un gran inter¨¦s en encontrar metales menos t¨®xicos y m¨¢s econ¨®micos que sirvan como catalizadores en la s¨ªntesis de mol¨¦culas org¨¢nicas [basadas en el carbono]", dice Ribas. Su estrategia se basa en usar modelos que simulan c¨®mo se acoplan fragmentos de varias mol¨¦culas, y que ayudan a predecir el resultado final.

El lado verde del proyecto de Paolo Melchiorre (ICIQ) es que quiere que sus reacciones qu¨ªmicas sean promovidas por la luz solar. "Se trata de transformar la energ¨ªa solar en energ¨ªa qu¨ªmica, para sintetizar nuevos compuestos", explica. Pero Melchiorre no busca cualquier compuesto, sino mol¨¦culas con una quiralidad que ¨¦l haya sido capaz de predecir.

La quiralidad es la propiedad que tienen las mol¨¦culas de ser zurdas o diestras. Como las manos humanas: puede haber dos mol¨¦culas de id¨¦ntica estructura pero que una sea la imagen especular de la otra, de forma que al superponerlas no coinciden. En el laboratorio se pueden generar a la vez mol¨¦culas zurdas y diestras, que tengan un comportamiento distinto. Es lo que ocurri¨® con el f¨¢rmaco talidomida, retirado en los a?os sesenta porque produc¨ªa malformaciones: ahora se sabe que conten¨ªa una mezcla de mol¨¦culas diestras y zurdas, y que la forma diestra es terat¨®gena. Con el trabajo de Melchiorre se evitar¨ªan casos as¨ª.