1 jun. 2011

La disolución del 'chapapote', más cerca gracias al análisis de su estructura molecular


El equipo de investigadores de la Universidad Pablo de Olavide (Sevilla) ha conseguido desgranar la estructura molecular de los asfaltenos, las moléculas poliaromáticas derivadas del petróleo presentes en el ‘chapapote’. El hallazgo facilitará su disolución en labores de limpieza por vertidos medioambientales o por obstrucción de los conductos de transporte de petróleo.

Las moléculas poliaromáticas derivadas del petróleo y presentes en el ‘chapapote’, los asfaltenos, son estables en líquidos iónicos (los disolventes verdes), y capaces de detectarlos en dichos disolventes.Así se afirma en un estudio publicado en la revista 'Energy & Fuels'.

Este procedimiento abre la puerta al desarrollo de procesos de transformación química de asfaltenos en estos disolventes para su aprovechamiento como materia prima o su eliminación en catástrofes producidas por vertidos de crudo.

Los investigadores de la Universidad Pablo de Olavide se proponen dilucidar las bases moleculares responsables del reconocimiento molecular. Concretamente, el grupo de expertos trata de "entender por qué una estructura es capaz de reconocer a una molécula concreta, qué interacciones están implicadas y si las moléculas tienen que deformarse mucho cuando se juntan unas con otras o ya de forma natural están preparadas para unirse como una llave en una cerradura", explica Bruno Martínez Haya, director del estudio y profesor del Departamento de Sistemas Físicos Químicos y Naturales de la Universidad Pablo de Olavide.

En el caso de los asfaltenos, estos se caracterizan por ser moléculas de elevada viscosidad que hace difícil su separación en las tareas de limpieza. "Para la industria petrolera supone un gran problema porque este ‘chapapote’ se queda adherido a las tuberías de conducción del petróleo y las va obturando poco a poco encareciendo muchísimo su extracción; constituye el colesterol del transporte de petróleo.

Dos décadas de controversia

Conocer cuál es la estructura de los asfaltenos ofrece pistas sobre cómo se pueden disgregar estas moléculas, cómo disolverlas para eliminarlas del medioambiente y cómo hacerlas más fluidas para no tener que limpiar "las cañerías a cada momento", señala el investigador y añade: "Nuestra investigación ha contribuido a caracterizar con precisión dicha estructura molecular, la cual había sido motivo de controversia durante dos décadas".

Este equipo de investigadores centra su trabajo en otros dos campos del reconocimiento molecular: los líquidos iónicos (disolventes verdes) y las biomoléculas. Los líquidos iónicos, denominados "disolventes verdes" se caracterizan por ser extremadamente poco volátiles y no emitir compuestos orgánicos volátiles (COV) a la atmósfera.

Son sales orgánicas líquidas a temperatura ambiente que además tienen mucho potencial para disolver cualquier tipo de moléculas, como las poliaromáticas derivadas del petróleo, facilitando así su tratamiento químico. Los experimentos del grupo de expertos de la Olavide están orientados a conocer el comportamiento de proteínas y compuestos poliaromáticos en el seno de estos disolventes.

Para conseguir estos objetivos, el equipo de investigadores trabaja en el desarrollo y aplicación de técnicas de análisis molecular de última generación. Concretamente utilizan técnicas de espectrometría de masas y espectroscopía láser. Los láseres permiten arrancar moléculas de un tejido o material para su caracterización, así como observar el espectro de las diferentes moléculas de estudio, midiendo la radiación ultravioleta e infrarroja absorbida. De esta manera determinan cuál es la estructura de la unión molecular, por dónde ha tenido lugar o si es muy fuerte o menos intensa.

El carácter universal de los disolventes verdes

La principal ventaja de los líquidos iónicos es que son extraordinariamente poco volátiles y no producen emisiones (de ahí lo de disolventes verdes). Son sales orgánicas líquidas a temperatura ambiente que además tienen mucho potencial para disolver cualquier tipo de moléculas: "El agua sólo disuelve cierto tipo de moléculas que tienen cargas o tienen polaridad, es un disolvente polar. Asimismo, existen muchas especies poco polares como aceites, lípidos o grasas que no puede disolver y se suelen utilizar disolventes orgánicos volátiles (COV), que tienen características semejantes de apolaridad pero son altamente contaminantes", explica el experto.

Sin embargo, esta nueva familia de disolventes "tiene un carácter más universal, pudiendo disolver especies de muy distinta polaridad", destaca el coordinador del proyecto y señala que resultan menos costosos porque no se producen pérdidas por evaporación. "Además no entran en el ciclo de la contaminación atmosférica ni resultan tóxicos para los operarios que trabajan con ellos, al contrario que los disolventes orgánicos habituales", concluye.

Más información:

Hurtado P, Gamez F, Martinez-Haya B. "One- and Two-Step Ultraviolet and Infrared Laser Desorption Ionization Mass Spectrometry of Asphaltenes." ENERGY & FUELS(2010). 24 (6067-6073)


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