{"id":263344,"date":"2026-07-08T15:07:11","date_gmt":"2026-07-08T18:07:11","guid":{"rendered":"https:\/\/corrientesdetarde.com\/?p=263344"},"modified":"2026-07-08T15:07:42","modified_gmt":"2026-07-08T18:07:42","slug":"con-simulaciones-computacionales-estudian-mecanismos-moleculares-de-transformacion-de-biomasa-en-bioproductos-y-biocombustibles","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/corrientesdetarde.com\/index.php\/destacados\/con-simulaciones-computacionales-estudian-mecanismos-moleculares-de-transformacion-de-biomasa-en-bioproductos-y-biocombustibles\/","title":{"rendered":"Con simulaciones computacionales estudian mecanismos moleculares de transformaci\u00f3n de biomasa en bioproductos y biocombustibles"},"content":{"rendered":"\n

Marcelo Radurean, becario de la UNNE, estudiade qu\u00e9 manera ciertos materiales microporosos aceleran la transformaci\u00f3n de materia org\u00e1nica en productos de valor industrial. Con qu\u00edmica computacional reconstruye los pasos de reacci\u00f3n no detectables por t\u00e9cnicas de laboratorio.<\/em><\/p>\n\n\n\n

Hojas, troncos, aserr\u00edn, c\u00e1scaras: lo que habitualmente se descarta como residuo puede convertirse en combustibles, f\u00e1rmacos o pl\u00e1sticos. La biomasa \u2014t\u00e9rmino t\u00e9cnico para referirse a la materia org\u00e1nica de origen vegetal\u2014 es una fuente de recursos con mucho potencial. Sin embargo, transformarla en productos \u00fatiles no es sencillo. Para que esa conversi\u00f3n ocurra de forma eficiente, se utilizan sustancias llamadas catalizadores: materiales que aceleran las reacciones qu\u00edmicas sin consumirse en el proceso.<\/p>\n\n\n\n

Si bien hoy se sabe que ciertos catalizadores funcionan para estas transformaciones, no se comprende con precisi\u00f3n qu\u00e9 ocurre a nivel molecular durante el proceso. Es decir, se conocen los resultados pero no los pasos intermedios que los generan.<\/p>\n\n\n\n

Conocer esas instancias es el objetivo del trabajo de investigaci\u00f3n que lleva adelante Marcelo Javier Radurean, profesor en Ciencias Qu\u00edmicas de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales y Agrimensura (FaCENA) de la Universidad Nacional del Nordeste (UNNE), bajo la direcci\u00f3n de la doctora Mar\u00eda Fernanda Zalazar, del Instituto de Qu\u00edmica B\u00e1sica y Aplicada del Nordeste Argentino (IQUIBA-NEA).<\/p>\n\n\n\n

El proyecto, titulado “Procesos sostenibles de conversi\u00f3n de biomasa: estudio de mecanismos de adsorci\u00f3n y reacci\u00f3n sobre catalizadores s\u00f3lidos heterog\u00e9neos”, forma parte de una Beca de Est\u00edmulo a la Investigaci\u00f3n Tipo I de la UNNE y se desarrolla en el Laboratorio de Estructura Molecular y Propiedades (LEMyP) del IQUIBA-NEA, CONICET-UNNE.<\/p>\n\n\n\n

“Comprender los mecanismos de adsorci\u00f3n y reacci\u00f3n de mol\u00e9culas derivadas de biomasa en catalizadores es un desaf\u00edo porque los datos de laboratorio a menudo no logran capturar los intermediarios de corta duraci\u00f3n”, explica el plan de trabajo del proyecto. Dicho de otra forma, algunas etapas del proceso son tan r\u00e1pidas y los intermediarios reactivos existen durante tiempos tan breves que su detecci\u00f3n y caracterizaci\u00f3n experimental es muy compleja. All\u00ed es donde entra la qu\u00edmica computacional.<\/p>\n\n\n\n

Simulaci\u00f3n computacional<\/strong>. En la investigaci\u00f3n se utilizan herramientas de qu\u00edmica computacional para modelar, a escala at\u00f3mica, c\u00f3mo las mol\u00e9culas derivadas de la biomasa interact\u00faan con la superficie de catalizadores s\u00f3lidos, permitiendo identificar los sitios activos, los mecanismos de adsorci\u00f3n y reacci\u00f3n, y las etapas que determinan la eficiencia del proceso.<\/p>\n\n\n\n

Los catalizadores que se estudian son las zeolitas: materiales cristalinos microporosos con una red ordenada de canales y cavidades de dimensiones moleculares, que funciona como un laberinto a escala nanom\u00e9trica. Estos poros internos act\u00faan como peque\u00f1os reactores donde las mol\u00e9culas se adsorben, difunden y reaccionan sobre sitios activos del catalizador. El tama\u00f1o y la forma de esos canales, junto con la distribuci\u00f3n de los sitios activos, influyen directamente en las transformaciones qu\u00edmicas que pueden ocurrir, as\u00ed como en la eficiencia y la selectividad del proceso.<\/p>\n\n\n\n

Lo que Radurean busca conocer es, concretamente, qu\u00e9 mecanismo de reacci\u00f3n sigue una mol\u00e9cula cuando interact\u00faa con una zeolita y c\u00f3mo las caracter\u00edsticas del catalizador influyen en ese proceso. En el caso de la conversi\u00f3n de bioetanol a biobutanol, por ejemplo, existen dos rutas posibles documentadas en la literatura: una directa, donde dos mol\u00e9culas de etanol se unen en un solo paso, y otra indirecta, con varios pasos intermedios. Cu\u00e1l de las dos predomina depende de las caracter\u00edsticas del catalizador, y esa relaci\u00f3n a\u00fan no est\u00e1 claramente establecido.<\/p>\n\n\n\n

Objetivos de la investigaci\u00f3n. <\/strong>El plan de trabajo se organiza en cuatro ejes de principales:<\/p>\n\n\n\n

Predecir c\u00f3mo las mol\u00e9culas derivadas de la biomasa se adsorben a la superficie de distintos catalizadores s\u00f3lidos, en funci\u00f3n de las propiedades de cada material.<\/p>\n\n\n\n

Predecir los mecanismos de reacci\u00f3n, es decir, la secuencia de pasos moleculares que ocurren desde que los reactivos entran en contacto con el catalizador y que conduce a los productos.<\/p>\n\n\n\n

Paralelamente, el becario obtendr\u00e1 informaci\u00f3n sobre las interacciones espec\u00edficas entre los grupos funcionales de las mol\u00e9culas org\u00e1nicas y los sitios activos del catalizador, que son las regiones espec\u00edficas de la superficie donde ocurre la transformaci\u00f3n qu\u00edmica.<\/p>\n\n\n\n

Finalmente relacionar\u00e1 esas propiedades con la actividad del catalizador, con el objetivo de entender por qu\u00e9 algunos materiales funcionan mejor que otros para una reacci\u00f3n dada.<\/p>\n\n\n\n

C\u00f3mo se realiza la investigaci\u00f3n. <\/strong>La metodolog\u00eda combina dos enfoques. El primero es puramente computacional: se emplean m\u00e9todos de qu\u00edmica cu\u00e1ntica para modelar, a escala at\u00f3mica, la estructura electr\u00f3nica de las mol\u00e9culas y de los catalizadores s\u00f3lidos, as\u00ed como las interacciones entre ambos.<\/p>\n\n\n\n

Estas simulaciones permiten reconstruir las etapas elementales de las reacciones catal\u00edticas, identificar especies intermedias y estados de transici\u00f3n de vida muy corta \u2014dif\u00edciles de caracterizar experimentalmente\u2014 y calcular las barreras energ\u00e9ticas asociadas a cada paso del mecanismo de reacci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

El segundo enfoque es experimental y sirve para validar los resultados computacionales. Se utilizar\u00e1n diversas t\u00e9cnicas combinadas, como la espectroscop\u00eda infrarroja (en particular FTIR), que aporta informaci\u00f3n sobre las interacciones qu\u00edmicas que se establecen entre las especies adsorbidas y la superficie del material.<\/p>\n\n\n\n

Los datos experimentales se comparan con las predicciones computacionales para verificar que los modelos representen adecuadamente los fen\u00f3menos que se obseervan en el sistema real.<\/p>\n\n\n\n

El trabajo se enmarca en el \u00e1mbito del laboratorio, que re\u00fane a un equipo de investigaci\u00f3n integrado por los doctores Emilio Angelina, Dar\u00edo Duarte; Rosana Ramirez, Gonzalo Romero, la ingeniera Sof\u00eda Tenev Monicault, y los profesores Nicol\u00e1s Esquenazi, Germ\u00e1n Conti, y Carlos Galarza, quienes desarrollan distintas l\u00edneas de trabajo, en particular que involucran a la qu\u00edmica computacional.<\/p>\n\n\n\n

Impacto que se espera de los resultados. <\/strong>Los resultados, si bien corresponden a investigaci\u00f3n b\u00e1sica, tienen relevancia directa en procesos industriales vinculados con las biorrefiner\u00edas y de valorizaci\u00f3n de biomasa. Estas instalaciones aprovechan recursos de origen vegetal para producir combustibles, productos qu\u00edmicos y materiales de valor agregado, contribuyendo al desarrollo de procesos m\u00e1s eficientes y sostenibles. El conocimiento generado sobre los mecanismos de adsorci\u00f3n y reacci\u00f3n en catalizadores podr\u00eda aportar herramientas para el dise\u00f1o y la optimizaci\u00f3n de estos procesos de transformaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

Se espera que la investigaci\u00f3n genere m\u00faltiples aportes. En primer lugar, los resultados publicados en revistas cient\u00edficas ayudar\u00e1n a definir debates que hoy est\u00e1n abiertos en la comunidad internacional sobre c\u00f3mo ocurren exactamente ciertas reacciones con catalizadores s\u00f3lidos. En segundo lugar, los conocimientos obtenidos podr\u00e1n orientar a los investigadores que trabajan en el laboratorio \u2014con equipos y materiales f\u00edsicos\u2014 sobre qu\u00e9 caracter\u00edsticas deben tener los catalizadores para maximizar la eficiencia de estas reacciones.<\/p>\n\n\n\n

En un horizonte m\u00e1s ambicioso, el proyecto apunta a que sus conclusiones sirvan como gu\u00eda para el dise\u00f1o de catalizadores a medida: materiales fabricados con las propiedades electr\u00f3nicas y estructurales necesarias para favorecer reacciones espec\u00edficas y mejorar la eficiencia de los procesos de valorizaci\u00f3n de biomasa.<\/p>\n\n\n\n

Los resultados se presentar\u00e1n en revistas cient\u00edficas internacionales y en congresos nacionales e internacionales, contribuyendo a la visibilidad de la Universidad Nacional del Nordeste y del CONICET en el \u00e1rea de la cat\u00e1lisis, qu\u00edmica computacional y valorizaci\u00f3n de biomasa.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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