“Sin ciencia básica, no puede haber ciencia aplicada”

“Sin ciencia básica, no puede haber ciencia aplicada”
Entrevista al químico del CSIC Avelino Corma

CULTURA CIENTÍFICA. 30/06/2015

Cuando recibió el premio Príncipe de Asturias en 2014, algún medio se refirió a Avelino Corma como ‘el rey de las zeolitas’. Este extraño vocablo, desconocido para la mayoría, designa unos compuestos minerales porosos, de estructura cristalina, con propiedades catalíticas que permiten transformar la materia. Igual que las enzimas –nuestros catalizadores biológicos– aceleran las reacciones químicas que se producen en el organismo, las zeolitas, aplicadas a la industria, pueden facilitar la obtención de la sustancia deseada. La ecuación resultante es más producto, en menos tiempo y generando menos residuos. Estos catalizadores sólidos constituyen una de las líneas de investigación del  Instituto de Tecnología Química (UPV-CSIC), el lugar donde transcurren las jornadas de Corma desde que él mismo lo fundara en 1990. Autor de más de 900 artículos en revistas internacionales, este químico ha superado el centenar de patentes, algunas de las cuales han sido aplicadas en procesos industriales. Su trabajo ejemplifica la necesaria transferencia de la investigación básica a la aplicación tecnológica. Pero él mismo alerta de que sin la primera, la segunda es imposible. En el caso de la química, seguir generando conocimiento parece imprescindible pues, como cuenta en esta entrevista, su disciplina tendrá un papel clave en los grandes desafíos del siglo XXI. Por ello, pero también para mejorar la cultura científica de nuestra sociedad, Corma reclama que la química, las matemáticas y la física adquieran un mayor protagonismo en el currículo escolar.

avelino corma

El investigador del CSIC Avelino Corma recibió en 2014 el premio Príncipe de Asturias.

 

En 2014 recibiste el premio Príncipe de Asturias. En tu discurso mencionaste que, mientras la física nos ayuda a comprender y explicar la naturaleza, la química es capaz de crear, permitiéndonos generar moléculas y materiales previamente inexistentes. ¿En qué consiste exactamente tu actividad como químico?

Una parte muy importante de la química consiste en el estudio de las reacciones entre moléculas para obtener otras nuevas, con propiedades diferentes, o bien para, a través de nuevos procedimientos, sintetizar las ya existentes de manera más eficiente, generando menos subproductos. En más del 90% de todos los procesos químicos que existen intervienen los catalizadores, que no son más que sustancias que aumentan la velocidad de una reacción para dirigirla hacia la formación del producto deseado. Nosotros trabajamos fundamentalmente con catalizadores sólidos, que diseñamos y sintetizamos para que puedan catalizar determinadas reacciones. Como ya he dicho, el objetivo es obtener moléculas nuevas o mejorar los procesos químicos existentes.

¿Hacia la obtención de qué productos se dirige ese trabajo?

Intentamos transformar moléculas difíciles de activar como el metano, etano y propano, así como el CO2, en productos útiles en el campo de la química. Aunque no trabajamos en la producción de polímeros, sí nos centramos en la producción de monómeros, que son los precursores para después obtener los polímeros. Hemos desarrollado catalizadores para obtener estos monómeros de una manera mucha más efectiva, generando menos residuos y utilizando reactivos no peligrosos. Así, para la obtención de poliuretanos hemos descubierto un catalizador y una nueva tecnología de producción basada en catalizadores sólidos que evita la utilización de grandes cantidades de ácido clorhídrico. Ese proceso está ya en planta de demostración. Otro ejemplo en la línea de los polímeros consiste en la preparación de carbamatos. En algunos casos, para su producción se utiliza el fosgeno, un gas que se utilizó en la Segunda Guerra Mundial. Al ser un material muy peligroso, hay que tomar precauciones para su utilización y disponer de instalaciones especiales. Nosotros hemos sustituido el fosgeno por otras moléculas que son de uso común como el dimetil carbonato.

¿Cómo facilitan vuestras investigaciones la generación de productos que nos afectan en nuestra vida cotidiana?

Por ejemplo, hemos logrado obtener combustibles líquidos con menor cantidad de azufre y compuestos de nitrógeno y, además, hemos desarrollado catalizadores de última generación para tratamiento de los gases emitidos por motores diésel. El objetivo es la eliminación de óxidos de nitrógeno en las emisiones, que contribuyen a la contaminación del aire en nuestras ciudades. Por otra parte, obtenemos un diésel de muy alta calidad, libre de contaminantes como azufre y nitrógeno, a partir de desechos forestales.

¿Serían estos ejemplos de la denominada química verde, en la medida en se trata de disminuir la generación de residuos en este tipo de procesos?

Efectivamente, ya que la química verde tiene, entre otros objetivos, conseguir el máximo aprovechamiento de las materias primas de partida (lo que se denomina economía atómica), llevar a cabo los procesos utilizando la mínima cantidad de energía, minimizar los residuos obtenidos en la reacción y, cuando se obtienen residuos, lograr reciclarlos y convertirlos en compuestos útiles o descomponerlos en moléculas no contaminantes.

Todo esto evidencia el gran potencial que tiene la química a la hora de resolver problemas como la contaminación.

Siempre lo ha tenido. Hace años, con los motores de gasolina se emitían a la atmósfera óxidos de nitrógeno e hidrocarburos volátiles que causaron graves problemas de contaminación en el aire de las grandes ciudades. Estamos hablando de los años 70. Por ejemplo, Londres y Los Angeles eran el prototipo; la atmósfera en estas ciudades era casi irrespirable. La química aportó la solución al problema, que provino desde dos direcciones: por un lado, desarrolló catalizadores para disminuir la cantidad de azufre y nitrógeno en los combustibles, especialmente en la gasolina. Por otro, desarrolló los catalizadores para tratar las emisiones en automóviles que convertían los óxidos de nitrógeno en nitrógeno y agua, y llevaban a cabo la combustión de los hidrocarburos convirtiéndolos en CO2 y agua. Eso fue hace 40 años y la química y la catálisis ya tuvieron un impacto directo en la mejora de la calidad del aire en nuestras ciudades.

Uno de los grandes desafíos del siglo XXI es el cambio climático. Para combatirlo, las energías renovables pueden ser cruciales. ¿Qué papel tiene la química a la hora de aumentar su presencia en el mix energético?

La química está desarrollando materiales para obtener células fotovoltaicas mejores, cada vez con mayor rendimiento. En definitiva, distintos materiales que nos permitan utilizar la luz para producir energía por distintos medios. La química está obteniendo polímeros para poder hacer esto, materiales semiconductores inorgánicos, materiales semiconductores híbridos (orgánicos e inorgánicos), para transformar la energía lumínica en energía eléctrica. Y también materiales para directamente, a partir de la energía lumínica, romper el agua (disociarla) en hidrógeno y oxígeno. Además, la energía eólica se utiliza para producir electricidad y a partir de esta obtener hidrogeno del agua. Este hidrogeno se podría quemar con oxígeno para producir energía y agua, o se podría hacer reaccionar con CO2 en presencia de un catalizador para obtener hidrocarburos o alcoholes, por ejemplo.

Uno de los argumentos esgrimidos en contra de las renovables es que aún son muy costosas.  ¿Crees que, a pesar de ello, en un tiempo podría aumentarse notablemente la presencia de renovables?

Soy optimista. Creo que de manera continua irá aumentando el porcentaje de participación de las renovables en la energía total que consumimos. Y además, caro o barato, todo depende de lo que la sociedad esté dispuesta a pagar. Por ejemplo, el biodiésel es más caro que el diésel, que proviene del petróleo, y sin embargo lo utilizamos. Está claro que aun siendo más caro la sociedad lo está demandando y está sufragando la diferencia. Confío en que cada vez iremos a una mayor participación de las renovables.

   "En los años 70 la atmósfera de Londres y Los Angeles era casi irrespirable. La química aportó la solución al problema mediante el desarrollo de catalizadores"
    

Hablemos de los grandes desafíos de este siglo. ¿En qué otros campos la química puede aportar soluciones?

Las grandes líneas –que son desafíos– en investigación son sostenibilidad, energía, salud, agua y alimentación. Son los puntos clave en los que se están haciendo esfuerzos importantes y en todos interviene la química. Hemos hablado de sostenibilidad, de utilizar las materias primas lo mejor posible, poder reciclar, consumir el mínimo de energía… La energía es el segundo desafío. Aquí se incluyen dos vertientes: por un lado, las energías renovables, y por otro, el almacenamiento de la energía; podemos hablar por ejemplo de  baterías –aunque hay otros– para poder utilizar la energía cuando se desee. Un ejemplo serían las baterías cada vez más eficientes y con cada vez mayor capacidad de almacenamiento de energía.

Así nuestros dispositivos podrían durar más…

No solo eso. Si vamos a utilizar energías renovables, por ejemplo la solar, podremos obtener toda la energía que queramos a partir del sol, pero solo la obtendremos cuando haya sol. Por la noche no podremos y cuando esté nublado tampoco.

Este es otro de los problemas que plantean las renovables.

Y la solución es el almacenamiento de la energía. Si eres capaz de almacenarla, después podrás utilizarla cuando quieras. Por tanto, al hablar de energía, hay que tener en cuenta estos dos aspectos.

   "Las zeolitas ya se utilizan para separar nitrógeno y oxígeno en el aire, con lo cual se obtienen corrientes de aire mucho más ricas en oxígeno que se pueden utilizar en hospitales"
    

¿Y respecto al ámbito de la medicina y la salud?

En medicina se están llevando a cabo descubrimientos espectaculares en crecimiento artificial de tejidos y órganos, conocimiento de los mecanismos de interacción entre moléculas y aplicación de nuevos materiales, como por ejemplo materiales para transportar moléculas que serían liberadas en las células adecuadas.

¿Te refieres a la liberación de fármacos?

Sí. Liberación controlada de fármacos o fármacos inteligentes, en los que la química de materiales jugaría un papel importante. Finalmente tenemos la investigación en temas de agua y alimentación. En agua, todo lo que son tratamientos de agua incluye una parte química muy importante, que va desde la detección de contaminantes que pueden estar presentes en cantidades muy pequeñas pero causar un gran impacto, al tratamiento de las aguas para eliminar estos contaminantes.

El último desafío es la alimentación.

Todo lo que es mejora en la producción (especialmente en condiciones climáticas menos favorables), preservación, transformación de alimentos… En todos estos campos la química tiene también un papel fundamental.

Una de vuestras líneas de investigación en el Instituto de Tecnología Química se ha centrado en las zeolitas, que son un tipo de catalizadores.

Sí. Las zeolitas son silicatos cristalinos microporosos, que en algunos casos no estarían muy lejos de lo que son las arcillas en su composición, pero que son mucho más estables. Estas estructuras microporosas (ahora las denominaríamos nanoporosas), las podemos sintetizar con poros de dimensiones moleculares. Controlando el diámetro y la forma de estos poros podremos seleccionar qué moléculas podrán difundir a través de los poros y cuáles no. Así podremos separar moléculas mediante adsorción selectiva en sus poros.

   "Durante un periodo de tiempo corto puedes hacer una política que vaya más a la aplicación directa [...] Pero si no generas nuevo conocimiento, te encontrarás limitado para afrontar nuevos retos científicos y tecnológicos"
    

¿Actuarían las zeolitas como una especie de tamiz molecular?

En efecto. Por ejemplo, en los pozos de gas natural, el metano está impurificado con CO2. Para separar el metano selectivamente hemos desarrollado zeolitas. Hay que señalar que las zeolitas ya se utilizan para separar nitrógeno y oxígeno en el aire, con lo cual se obtienen corrientes de aire mucho más ricas en oxígeno que se pueden utilizar en hospitales, por ejemplo. Además, combinando sus características de tamiz molecular con la generación de centros activos en sus canales conseguimos catalizadores muy activos y selectivos.

Y esto puede tener aplicaciones bastante diversas…

Hoy día se está utilizando, en algunos casos con tecnología nuestra, para producir combustibles mejores y menos contaminantes, para obtener combustibles líquidos a partir del gas natural, para producir alcoholes a partir del gas natural, en la producción de monómeros para polímeros, en la obtención de productos intermedios farmacéuticos y en todo lo relacionado con cosmética y fragancias.

Volvamos a tu discurso con motivo del premio Príncipe de Asturias. En él te referiste a la cultura en sentido amplio y afirmaste que esta incluía a la ciencia y la tecnología. ¿Crees que ha calado esta idea tanto en la sociedad en general como entre los dirigentes políticos o hay que avanzar aún?

Hay que avanzar… En una encuesta realizada recientemente por la FECYT, las respuestas a preguntas sobre si es la Tierra la que gira alrededor del Sol o este alrededor de la Tierra, se ponía de manifiesto que claramente hay que mejorar el nivel científico y tecnológico en España. Para ello hay que aumentar las horas de estudio en escuelas e institutos de asignaturas como matemáticas, física y química.

Algunos investigadores creen que es necesario revisar la manera de enseñar este tipo de materias. Consideran que en nuestro país, quizá por tener una escasa tradición científica, nos hemos centrado en enfoques más teóricos y menos experimentales.

En física y química no puedes separar la parte teórica de la experimental, necesitas las dos. Sucede lo mismo con las matemáticas; puedes motivar a los jóvenes mostrándoles que si estudian la solución de una integral o una ecuación diferencial, ese conocimiento puede tener implicaciones en la vida cotidiana. Hay que motivarlos mostrándoles que lo que aprenden tiene implicaciones directas en nuestra vida diaria. Seguramente así lo harán ya muchos profesores.

Esto nos lleva a la cuestión de cómo fomentar las vocaciones científicas entre los más jóvenes, un tema recurrente en la divulgación de la ciencia. ¿Cómo se puede estimular la curiosidad por saber entre los estudiantes?

Tenemos que partir de la realidad de todos los días, la que ellos manejan, ponerles las preguntas de cómo y por qué y a continuación explicarles el cómo y el porqué de las cosas desde el punto de vista científico, y sobre todo también desde el punto de vista histórico, es decir, cómo ha evolucionado en un determinado tema la ciencia y la forma de pensar. Esto haría las materias más amenas e interesantes.

¿Qué dificultad entraña para el científico compaginar la actividad investigadora con la divulgación? ¿Cualquier investigador tiene que dedicar una parcela de su tiempo a divulgar esta actividad?

Creo que es importante que también los científicos hagan una cierta labor de divulgación. Por mi parte lo intento. Ayer por la tarde di una conferencia en la Universidad de Valencia para gente de la tercera edad que se matricula en cursos para aprender más sobre ciencia y tecnología. También he dado charlas en escuelas, institutos y asociaciones. Lógicamente el tiempo es limitado, pero si cada uno ponemos un poquito de nuestro tiempo... Es muy importante.

¿En general se muestra el público receptivo?

Muy receptivo.

Hablar de nuestro sistema de ciencia y de la escasa cultura científica de la sociedad nos remite a las políticas de ciencia vigentes y también a nuestro modelo económico. En tu discurso del Príncipe de Asturias mencionaste que la economía, planteada bajo la lógica del máximo beneficio, exige resultados a corto plazo, ¿qué impacto tiene esto en la ciencia?

Tiene un impacto grande, porque cada vez se priman más los proyectos que son de aplicación inmediata y quedan menos recursos para los que son de desarrollo de conocimiento fundamental. Sin embargo, si queremos desarrollar tecnología, necesitamos ese conocimiento fundamental. Durante un periodo de tiempo corto puedes hacer una política que vaya más a la aplicación directa, consumiendo el conocimiento fundamental que previamente has generado. Pero, si no vas generando nuevo conocimiento, te encontrarás muy pronto limitado para afrontar nuevos retos científicos y tecnológicos. Sin la ciencia básica no puede haber después ciencia aplicada.

¿Hasta qué punto resulta complicado compaginar la carrera investigadora con la vida personal o familiar?

Resulta complicado. Muchas veces la vida familiar se resiente. Afortunadamente mi compañera lo ha sufrido pero lo ha resistido. Esta profesión demanda también de las otras personas, en mi caso mujer e hija, mucha comprensión. Es muy absorbente. El fin de semana el tiempo que dedicas a la familia es sensiblemente menor que el que dedicarían otras personas, y eso durante un periodo de la vida se puede compaginar bien, pero cuando es una constante, resulta complicado para todos.