Septiembre - Universidad de Castilla

Nº 92 Época IV.
S e p t i e mb re 2 0 1 3
Premios Extraordinario Doctorado 2011/2012
Reconocimiento Máster en Ingeniería y Gestión Medioambiental
E­mail de contacto: Antonio.Hoz@uclm.es
Tesis Doctorales
Estancias en el extranjero
ÍNDICE
Presentación P. 2
Premios Extraordinarios de Doctorado P. 3
Reconocimiento para el Máster en Ingeniería y
Gestión Medioambiental P. 6
Tesis doctorales P. 11
Estancias en el extranjero
­ Postdoctorado Alfonso Aranda Rubio P. 17
­ Predoctoral Covadonga Lucas­Torres Pérez P. 20
El átomo cuántico cumple 100 años P. 22
Entrevista a Manuel Palencia Merino P. 25
Blogs sobre Ciencia P. 27
Equipo editorial: María Arévalo, Ana Briones, Cristina Gutiérrez, Antonio
de la Hoz, Antonio Rodríguez, Javier Torres, José Luis Martín.
PRESENTACIÓN
En el número de Septiembre, después del descanso vacacional hemos recogido varias Tesis
doctorales defendidas en los últimos meses así como los premios extraordinarios que han recibido
dos doctores de nuestro centro. También hemos recogido dos estancias pre y postdoctorales donde
queremos remarcar la importancia que tienen para la formación y actualización.
Se incluye el reconocimiento recibido por el master en Ingeniería y Gestión Medioambiental.
También hemos ecogido la noticia del centenario del átomo de Bohr, algunas direcciónes de blogs
de ciencia y dentro de nuestra sección de cafetería una entrevista a Manuel Palencia Merino.
Antonio de la Hoz Ayuso
REVISTA
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PREMIOS
Premios Extraordinarios de Doctorado del curso
2011­2012
En una ocasión más es motivo de gran satisfacción el veredicto del jurado de concesión de los
Premios Extraordinarios de Doctorado de la UCLM correspondiente al curso 2011­2012. En
esta edición dos de nuestros estudiantes, y ya doctores, han conseguido tan importante
reconocimiento a su trabajo científico­técnico y los resultados que de él se han derivado. En la
rama de Ciencias Experimentales y de la Salud ha correspondido a Vicente Jiménez Cotillas,
por su trabajo sobre síntesis, activación química y aplicaciones de nanoestructuras de
carbono. En la rama de Enseñanzas Técnicas, la premiada ha sido Ana Raquel de la Osa
Puebla, por su trabajo sobre el aprovechamiento de corrientes procedentes de una central
GICC mediante procesos “Water Gas Shift” y “Fischer­Tropsch”. Todo un éxito para estos
nuevos doctores, sus directores de tesis, el departamento de adscripción, y la Facultad en su
conjunto. Ha sido una justa recompensa a su trabajo, su esfuerzo y dedicación en la acertada
investigación llevada a cabo en los campos científicos y tecnológicos, que se identifican con el
propio nombre de nuestro centro. Es consecuencia también de la excelencia y la calidad que
caracteriza a la investigación que se lleva a cabo en nuestra Facultad y al nivel alcanzado por
sus investigadores seniors, que constituyen un referente de la I+D+i a nivel regional, nacional
e internacional.
La importancia del éxito conseguido por nuestros doctores tiene todavía mayor valor en los
momentos tan difíciles que vivimos por falta de financiación y, prácticamente, por la
inexistencia de convocatorias en las que competir. Son momentos de sobrevivir y buscar
alianzas para no sucumbir. Estos jóvenes investigadores, así como aquellos que no
alcanzaron este reconocimiento, pero que sabemos también de la calidad de su trabajo,
deben ser un estímulo reconfortante para todos, para no perder la ilusión ni la esperanza por
un futuro mejor. Me gustaría y les deseo que sólo sea un primer eslabón que vaya
configurando el éxito en su carrera profesional y, si es posible aún mejor, en una trayectoria
investigadora destacada y reconocida nacional e internacionalmente.
¡Enhorabuena a los premiados y a todos aquellos que han tenido que ver con este éxito que
hoy celebramos! Gracias, también, por extensión, a todos nuestros doctores, así como el
ánimo y apoyo a los actuales doctorandos.
Ángel Ríos Castro
Decano de la Facultad
REVISTA
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PREMIOS
Los doctores de la UCLM Ana Raquel de la Osa y
Vicente Jiménez, Premios Extraordinarios de
Doctorado 2011­2012
Los jóvenes investigadores del Departamento de Ingeniería Química de la Facultad de
Ciencias y Tecnologías Químicas, Ana Raquel de la Osa Puebla y Vicente Jiménez Cotillas,
han sido galardonados con el Premio Extraordinario de Doctorado 2011­2012 en los campos
científicos de Enseñanzas Técnicas y Ciencias Experimentales y de la Salud respectivamente,
que anualmente, concede la Universidad de Castilla­La Mancha (UCLM). La distinción,
reconoce su trayectoria y la calidad de su investigación científica plasmada en sus Tesis
Doctorales que llevan por título “Aprovechamiento de corrientes procedentes de una central
GICC mediante los procesos “Water Gas Shift” y “Fischer­Tropsch” (A. de la Osa) y “Síntesis,
activación química y aplicaciones de nanoestructuras de carbono” (V. Jimenez).
El trabajo de investigación de la doctora de la Osa, con la que se ha logrado el grado de
Doctor en Ingeniería Química con Mención Internacional, fue dirigido por los doctores de la
UCLM Antonio de Lucas y Paula Sánchez y realizado en el laboratorio de Catálisis y
Materiales del Departamento de Ingeniería Química de la UCLM. Dicho trabajo se basa en la
idea del aprovechamiento de recursos propios, como el carbón y la biomasa a través de la
gasificación, como vía de obtención de hidrógeno (reacción Water Gas Shift o WGS) y de
combustibles líquidos “sintéticos” (síntesis de Fischer­Tropsch o FTS), para su posible
integración en las Centrales Térmicas de Gasificación Integrada de Ciclo Combinado (GICC),
en particular, en ELCOGAS S.A. situada en Puertollano (Ciudad Real).
El trabajo de investigación con el que, Vicente Jiménez logró el grado de Doctor en Ingeniería
Química con Mención Internacional, fue dirigido por las doctoras de la UCLM Paula Sánchez y
Amaya Romero y realizado en el laboratorio de Catálisis y Materiales del Departamento de
Ingeniería Química de la UCLM. En dicho trabajo, el autor abordó las síntesis de nanofibras
de carbono a escala piloto, la modificación de sus propiedades físicas y químicas, su
utilización en el almacenamiento de hidrógeno y su aplicación en reacciones de eliminación de
CO2 causante del efecto invernadero y del cambio climático.
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PREMIOS
Los doctores de la UCLM Ana Raquel de la Osa y
Vicente Jiménez, Premios Extraordinarios de
Doctorado 2011­2012
Ana Raquel de la Osa Puebla es licenciada y doctora en Ingeniería Química por la UCLM.
Actualmente desarrolla su labor investigadora en el Departamento de Ingeniería Química
de la Facultad de Ciencias y Tecnologías Químicas en el Campus de Ciudad Real en
calidad de profesor ayudante doctor.
Vicente Jiménez Cotillas es licenciado y doctor en Ingeniería Química por la UCLM.
Actualmente está trabajando en la empresa Exide Technologies, en su planta de
Manzanares, como ingeniero de procesos, formando parte de una proyecto llamado
“Process Excelence Programe” que la empresa ha creado a nivel europeo. Además, parte
de su tiempo lo dedica al departamento de Investigación y Desarrollo de la empresa.
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RECONOCIMIENTO
El Máster en Ingeniería y Gestión Medioambiental, impartido
en el Instituto de Tecnología Química y Ambiental ﴾ITQUIMA﴿
seleccionado entre los 250 Másteres en el Ranking de
EL MUNDO.
Nuevo reconocimiento para el Máster en Ingeniería y Gestión Medioambiental, fruto del
esfuerzo y dedicación que hace todo el profesorado integrante del mismo.
El Máster en Ingeniería y Gestión Medioambiental, actualmente en su 12ª edición,
organizado por el Departamento de Ingeniería Química de la UCLM ocupa la 3ª posición en
la Especialidad de MEDIO AMBIENTE, según el Ranking del diario EL MUNDO 2013/2014,
ya en la edición pasada ocupaba la 4ª posición.
El Ranking de EL MUNDO propone un listado de 250 másteres que reúne una selección de
los mejores programas de postgrado y los centros más prestigiosos donde cursarlos. El
Ranking ha sido elaborado tras un exhaustivo estudio de más de 1000 títulos y, de acuerdo
a veintiséis criterios, clasificados en cuatro grupos: Demanda del Máster, Recursos
Humanos, Plan de Estudios, Resultados y Medios Materiales. El estudio ha contado con la
colaboración de 500 expertos, entre docentes, empresas colaboradoras y antiguos
alumnos.
El Máster en Ingeniería y Gestión Medioambiental de la UCLM va dirigido
fundamentalmente a titulados en Ciencias e Ingenierías, y en general, a todos los
profesionales que requieren una formación relacionada con el sector de la gestión
medioambiental.
El máster (70 créditos ECTS), incluye formación en gestión integral del agua, gestión de
residuos sólidos y suelos contaminados, gestión ambiental de la empresa y contaminación
atmosférica. Se trata de un máster muy aplicado, de carácter profesionalizante, con
muchos ponentes directivos de empresa y responsables de los departamentos de medio
ambiente, así como profesores universitarios de máximo nivel de diferentes universidades
españolas.
En el curso académico 2013/14, como novedad, el Máster podrá cursarse, de forma
presencial en el Instituto de Tecnología Química y Medioambiental (ITQUIMA), y también de
forma on line, a través de tecnologías e­learning.
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RECONOCIMIENTO
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RECONOCIMIENTO
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TESIS INGENIERÍA
QUÍMICA
VALORIZACIÓN DE BIOMASA DE ORIGEN VEGETAL
MEDIANTE PROCESOS TÉRMICOS Y TERMOQUÍMICOS
Doctorando: Diego López González
Directores: Prof. José Luis Valverde Palomino, Dra. Maria Luz Sánchez Silva
El agotamiento de las fuentes de energía de origen fósil y el cambio climático son las
principales causas que se proponen para el cambio de modelo energético. Este cambio de
modelo debe producirse ineludiblemente a partir del uso de energías de origen renovable.
Entre éstas cabe destacar las basadas en el uso de la biomasa y de la energía solar térmica.
Sin embargo, el grado de desarrollo de las mismas no ha alcanzado una madurez tecnológica
que permita un cambio en el modelo energético actual basado principalmente en el consumo
de combustibles fósiles.
Los procesos de conversión termoquímica de la biomasa son los procesos más interesantes
para el aprovechamiento energético de biomasa, puesto que permiten transformar la energía
química de la biomasa en diferentes formas, como la trasformación directa en energía
(combustión) o combustibles líquidos, sólidos y gaseosos (pirólisis y gasificación) para su
posterior procesamiento.
Por otro lado, la sustitución de los fluidos de intercambio de calor (HTF) utilizados
comercialmente en plantas termosolares de concentración basados en hidrocarburos
(mezclas de óxido de difenilo y bifenilo) por otros obtenidos a partir de materias primas
renovables resulta interesante siempre que se consigan superar los inconvenientes de los
primeros (elevada toxicidad, bajo punto de inflamación y baja temperatura de
descomposición).
Teniendo en cuenta todo lo anterior, la Tesis doctoral titulada: “Valorización de biomasa de
origen vegetal mediante procesos térmicos y termoquímicos” está enfocada en el estudio de
los principales procesos de conversión termoquímica (pirólisis, combustión y gasificación) de
diferentes tipos de biomasa (lignocelulósica y marina), y la evaluación de las propiedades
físico­químicas de diferentes HTF con un potencial uso en plantas termosolares de
concentración de colector cilindro­parabólico.
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TESIS QUÍMICA
ORGÁNICA
COMPUESTOS CRUCIFORMES Y POLÍMEROS DENDRONIZADOS
BASADOS EN BITIOFENO Y FENILENVINILENO
Doctoranda: Eva Amaranda García Rodríguez
Directores: Dr. Julián Rodríguez López, Dra. Sonia Merino Guijarro
Eva Amaranda García Rodríguez es licenciada en Química por la Universidad de Oviedo y,
tras un breve paso por la empresa privada, se incorporó al Área de Química Orgánica de esta
Facultad para realizar su Tesis Doctoral con una beca de la Junta de Comunidades de
Castilla­La Mancha. Durante el año 2010 realizó una estancia predoctoral de 6 meses en el
Instituto de Tecnología de Polímeros de la Bergische Universität en Wuppertal (Alemania) bajo
la supervisión del Prof. Ulrich Scherf.
En este trabajo se describe, en una primera parte, la
síntesis de nuevas estructuras cruciformes derivadas de
bitiofeno y fenilenvinileno con sustituyentes de diferente
naturaleza electrónica, dadores y aceptores de
electrones. Se han realizado cálculos teóricos (DFT) con
el objetivo de conocer la geometría de estas moléculas,
así como la topología y energía de sus orbitales
moleculares frontera HOMO y LUMO y se han estudiado
las propiedades ópticas de este tipo de estructuras,
observando los cambios que producen en las mismas el
pH y la presencia de cationes y aniones. Se evalúa así la
capacidad como sensores que presenta este tipo de
sistemas.
En una segunda parte, se plantea la síntesis de
macromonómeros
dendronizados
derivados
de
polifenilenvinileno (PPV) y bitiofeno, dotados con
grupos funcionales adecuados para poder ser
sometidos posteriormente a una reacción de
polimerización. Para los ensayos de polimerización se
han
utilizado
reacciones
de
tipo
Horner,
polimerizaciones oxidativas y acoplamientos de Stille,
estudiando las propiedades ópticas y físicas de los
productos resultantes.
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TESIS QUÍMICA
ORGÁNICA
COMPUESTOS CRUCIFORMES Y POLÍMEROS DENDRONIZADOS
BASADOS EN BITIOFENO Y FENILENVINILENO
Doctoranda: Eva Amaranda García Rodríguez
Directores: Dr. Julián Rodríguez López, Dra. Sonia Merino Guijarro
De izquierda a derecha: Dr. Julián Rodríguez López (UCLM, director), Dra. Raquel Andreu
Solano (Universidad de Zaragoza, secretaria tribunal), Dra. Gema Domínguez Martín
(Universidad San Pablo­CEU, vocal tribunal), Dra. Eva Amaranda García Rodríguez (UCLM),
Dra. Sonia Merino Guijarro (UCLM, directora) y Dr. Enrique Díez Barra (UCLM, presidente
tribunal).
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TESIS BIOQUÍMICA
CONTRIBUCIÓN DE LAS ALTERACIONES DEL METABOLISMO
LIPÍDICO AL DESARROLLO DE ESTEATOSIS HEPÁTICA EN RATA
WISTAR CON EL ENVEJECIMIENTO. PAPEL DE LA SEÑALIZACIÓN
HIPOTALÁMICA DE LEPTINA
Doctorando: Aurora Salamanca Molina
Directores: Dr. Antonio Andrés y Dra. Nilda Gallardo
Este trabajo está encaminado a estudiar las bases moleculares y celulares del desarrollo de
esteatosis hepática en un modelo animal: la rata Wistar. La esteatosis hepática, o
acumulación excesiva de lípidos en el hígado, está considerada como la forma en la que se
presenta el síndrome metabólico en este órgano.
El origen de esta patología está muy relacionado con
el sobrepeso, especialmente con la obesidad
abdominal. Los resultados presentados en esta tesis
doctoral demuestran que las ratas de más edad
presentan alteraciones que caracterizan al síndrome
metabólico: incremento del peso corporal y de la
adiposidad
visceral,
hipertrigliceridemia,
hipercolesterolemia y esteatosis hepática. Asimismo,
muestran hiperleptinemia y una disminución de la
concentración plasmática de cuerpos cetónicos. A
nivel hepático aumenta la capacidad para capturar
glucosa y ácidos grasos y para sintetizar y acumular triacilglicéridos, probablemente asociado
a una disminución del tono simpático en las ratas envejecidas que dirigiría el metabolismo
hepático hacia la acumulación de energía. Se demuestra la importancia de la correcta
señalización de la leptina ya que la administración intracerebroventricular de esta adipoquina,
mediante bombas miniosmóticas implantadas por cirugía estereotáxica, incrementa el tono
simpático del hígado y disminuye la esteatosis. Se sugiere que la resistencia central a leptina
que exhiben los animales envejecidos disminuye la capacidad de la hormona de estimular la
vía simpática que inerva al hígado a través de los circuitos neuronales apropiados, facilitando
el desarrollo de esteatosis hepática en situación de obesidad y envejecimiento.
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TESIS BIOQUÍMICA
PLASTICIDAD METABÓLICA DEL CORAZÓN: EFECTOS
CARDIOPROTECTORES DE LA LEPTINA Y DE LA
RESTRICCIÓN CALÓRICA CON LA EDAD
Doctoranda: Cristina Mora Herrera
Directores: Dr. Antonio Andrés y Dra. Nilda Gallardo
Las investigaciones realizadas se enmarcan en un
área de especial interés en la actualidad: las
enfermedades cardiovasculares, concretamente, las
cardiomiopatías asociadas al envejecimiento y el
papel que juega en dicho proceso el desarrollo de
resistencia a insulina. Se evaluó la relación entre la
acumulación lipídica en el corazón y la disfunción
mitocondrial así como la respuesta al estrés
oxidativo.
Se
estudiaron
los
mecanismos
responsables de la pérdida de flexibilidad
metabólica del corazón con el envejecimiento y en
el tránsito ayuno­alimentación. Como estrategias cardioprotectoras se evaluaron los efectos
de una restricción calórica y en segundo lugar se estudiaron los cambios que produce la
leptina a través del sistema nervioso autónomo en este órgano. Se demuestra que el
envejecimiento provoca alteraciones del metabolismo energético del corazón con
preponderancia del lipídico a expensas del glucídico y disminución de los efectos de la
insulina en este órgano.
Se sugiere que estos cambios pueden constituir una adaptación biológica ante una situación
fisiológica específica. Se demuestra la importancia del correcto funcionamiento de las vías de
señalización de la leptina, ya que la administración intracerebroventricular de esta adipoquina,
mediante bombas miniosmóticas implantadas por cirugía estereotáxica, ejerce un papel
cardioprotector frente al estrés oxidativo, la resistencia a la insulina y la hipertrofia cardíaca.
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TESIS BIOQUÍMICA
PLASTICIDAD METABÓLICA DEL CORAZÓN: EFECTOS
CARDIOPROTECTORES DE LA LEPTINA Y DE LA
RESTRICCIÓN CALÓRICA CON LA EDAD
Doctoranda: Cristina Mora Herrera
Directores: Dr. Antonio Andrés y Dra. Nilda Gallardo
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ESTANCIA
POSTDOCTORAL
º
ESTANCIA POSTDOCTORAL EN LOS LABORATORIOS DEL
GRUPO “RACER”
Doctor: Alfonso Aranda Rubio
Recientemente he tenido la oportunidad de realizar una estancia de investigación de 4 meses en
la Universidad de Reading ( http://www.reading.ac.uk/ ) que está catalogada dentro del top 1% a nivel
mundial. Reading se encuentra estratégicamente situada entre Londres y Oxford, muy bien
comunicada por tren con todo el sur del Reino Unido y al lado del aeropuerto de Heathrow. Dispone
de un enorme campus con zonas verdes e instalaciones deportivas envidiables. La ciudad de Reading
es muy tranquila, conocida por su festival de música (a finales de Agosto) y reconocida como uno de
los mejores lugares para ir de compras a buen precio en Reino Unido.
The “Faculty of Life Sciences”, donde he realizado la estancia, alberga los estudios de
“Chemistry, Food Biosciences and Pharmacy” y es un centro bien conocido por otros
compañeros del área de tecnología de los alimentos de nuestra facultad.
En mi caso he trabajado en los laboratorios del grupo “RACER” (Reading Atmospheric
Chemistry and Environmental Research). En este tiempo hemos estado estudiando la
formación de aerosoles secundarios atmosféricos a partir de la ozonolisis de terpenos.
En condiciones atmosféricas, los mecanismos de nucleación que conducen a la formación de
nuevas partículas generalmente van asociados a la presencia o formación de ácido sulfúrico.
Así mismo, se ha comprobado que emisiones naturales abundantes de terpenos también
originan la aparición de nuevas partículas. Los terpenos originales son compuestos
relativamente volátiles a temperatura ambiente. Sin embargo, al oxidarse dan lugar a ácidos
orgánicos de alto peso molecular, mucho menos volátiles y que, si se generan en condiciones
de sobresaturación, pueden conducir a condiciones de nucleación.
En el laboratorio, se introducen las muestras gaseosas de terpeno en un reactor inerte de
Teflón junto con ozono que se ha sintetizado previamente in situ. La muestra se deja
reaccionar durante intervalos de tiempo desde minutos hasta horas. El reactor se conecta a
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ESTANCIA
POSTDOCTORAL
ESTANCIA POSTDOCTORAL EN LOS LABORATORIOS DEL
GRUPO “RACER”
Doctor: Alfonso Aranda Rubio
un SMPS, Scanning Mobility Particle Sizer, que registra la concentración total y la distribución
de tamaños de partículas a diferentes intervalos programados de tiempo. Paralelamente
pueden conectarse equipos adicionales, como GC­MS, para analizar también la fase gaseosa.
En la figura siguiente se muestran perfiles del número de partículas registradas en función del
tiempo partiendo de diferentes concentraciones iniciales. En los primeros instantes no se
observa la aparición de partículas. Los productos se van acumulando y sobresaturando en
fase gaseosa hasta que, una vez alcanzadas las condiciones de nucleación, las partículas
aparecen bruscamente. Desde ese instante las partículas van creciendo en tamaño al tiempo
que disminuye su número total debido a la coagulación y a las pérdidas en las paredes.
El estudio persigue caracterizar las condiciones de nucleación, identificar los productos
responsables de la formación de partículas y la caracterización fisicoquímica de las propias
partículas de forma que los resultados puedan servir para conocer mejor los mecanismos de
formación de aerosoles orgánicos secundarios en condiciones naturales.
La foto siguiente muestra una de las realidades de la Universidad de Reading que más me ha
llamado la atención: cuenta con una gran proporción de alumnado extranjero (¡más de 6000
alumnos de otras nacionalidades!). Y no es por casualidad…
http://www.reading.ac.uk/Study/study­why.aspx. Algo deben estar haciendo al respecto.
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ESTANCIA
POSTDOCTORAL
ESTANCIA POSTDOCTORAL EN LOS LABORATORIOS DEL
GRUPO “RACER”
Doctor: Alfonso Aranda Rubio
En el campo de la internacionalización, creo que nuestra Universidad y nuestro centro tienen
mucho camino por recorrer, aunque sea en pequeños pasos. En este sentido, sugiero que
nuestra Facultad debería ofertar, en cada una de sus tres titulaciones, la enseñanza en inglés
de un número suficiente de asignaturas (que en conjunto constituyeran al menos los créditos
equivalentes a un curso completo). Ello iría en beneficio de nuestros propios estudiantes que
contarían con la posibilidad de conseguir una mejor formación de cara al futuro. Podría servir
de reclamo respecto a alumnos nacionales fuera de nuestro entorno geográfico más próximo,
o evitar la pérdida de alumnos atraídos por este tipo de iniciativas en universidades vecinas.
Y, de paso, posibilitaríamos la incorporación de alumnos extranjeros.
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ESTANCIA
PREDOCTORAL
ESTANCIA PREDOCTORAL EN EL GRUPO DEL
PROFESOR JAMES H. CLARK
Doctoranda: Covadonga Lucas­Torres Pérez
Mi estancia predoctoral se ha desarrollado entre los meses de enero y junio de 2013 en la
bella ciudad de York. Eboracum, Eoferwic, Jorvik son sólo algunos de los nombres que
diferentes pueblos tales como romanos, anglos o vikingos, pusieron en su momento a la que
fue considerada como capital del norte. Esta ciudad, en la que se conservan las murallas y
puertas medievales completas, es muy rica en historia y está asociada a momentos tan
importantes como la proclamación como emperador romano de Constantino el Grande. El
centro es un lugar pintoresco y con mucho encanto, en el que encontrar tanto músicos
callejeros que deleitan a todo aquel que pasea por allí, edificios y estrechas calles medievales
por las que perderte o escuchar las leyendas de algún que otro espíritu errante, hasta la
imponente York Minster, la catedral gótica más grande del norte de Europa.
Figura 1. Izda. York Minster y murallas. Centro. The Shambles, calle medieval más antigua del
mundo. Derecha. Departamento de Química en la Universidad de York.
En la Universidad de York se encuentra el grupo del Profesor James H Clark, que tiene su
base en el Centro de Excelencia de Química Verde. El grupo está formado por 70 personas
entre profesores, investigadores pre­ y postdoctorales, técnicos y personal administrativo,
cuyo objetivo es el desarrollo y la implementación de la química sostenible y tecnologías
relacionadas en nuevos productos y procesos. Existen cuatro áreas de investigación
principales: Síntesis limpia y compuestos plataforma, Disolventes naturales, Química de
Microondas y Materiales Renovables, siendo está última en la que mi proyecto estaba
ubicado. Dentro de los numerosos proyectos de este grupo, el mío se integró en uno basado
en la revalorización de residuos alimentarios, liderado por el Dr. Avtar Matharu. Así, se eligió
como material el residuo del mango puesto que numerosos estudios revelan la gran cantidad
de piel y semillas que se desperdician en los procesos de fabricación de zumo, ya que
solamente el fruto es aprovechado.
Estableciendo como base la posible creación de una biorefinería de residuos de fruta, junto
con los estudios llevados a cabo anteriormente en el grupo con cítricos, el proyecto se basó
en la creación de un proceso que permitiese convertir biomasa en potenciales combustibles,
energía y compuestos de alto valor añadido utilizando energías medioambientalmente
benignas, como las microondas. Este concepto se ha desarrollado por analogía con lo que
hoy conocemos como refinería de petróleo, que produce múltiples combustibles y productos a
partir de éste.
La semilla del mango es utilizada para la fabricación de aceites o mantequillas por su riqueza
en triglicéridos que pueden ser fácilmente extraídos. Tras esto, puede realizarse una pirólisis
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ESTANCIA
PREDOCTORAL
ESTANCIA PREDOCTORAL EN EL GRUPO DEL
PROFESOR JAMES H. CLARK
Doctoranda: Covadonga Lucas­Torres Pérez
en microondas que nos permita obtener un residuo sólido carbonizado con potencial
aplicación como sustituto de combustibles fósiles, debido a su similar capacidad calorífica.
Los compuestos volátiles generados en este proceso también pueden ser considerados, de
manera que ningún elemento de la reacción se desperdicie. Se trata de compuestos furánicos
derivados de la deshidratación de residuos de azúcar de la semilla, que son llamados
“compuestos plataforma”, ya que a partir de ellos pueden obtener otros con aplicaciones en
diversos campos industriales.
Por otro lado, la piel del mango es rica mayoritariamente en pectina y material celulósico
(además de otros azúcares, polifenoles, antioxidantes, etc.). La pectina es un
heteropolisacárido rico en ácido D­galacturónico, muy útil en industria alimentaria por su
capacidad de formar geles y en medicina, donde se ha venido utilizando como absorbente
intestinal. La extracción industrial de pectina se realiza a partir de cítricos u otras frutas como
la manzana, a altas temperaturas y medio ácido. Utilizando radiación microondas es posible
extraer esa pectina a partir de la piel del mango utilizando simplemente agua sin necesidad de
añadir ácido y con rendimientos altamente superiores a los de la calefacción convencional.
Además, el proceso puede ser escalado desde la utilización de 1 g hasta 30 g de piel,
obteniendo rendimientos similares en incluso mejores en algunos casos. El residuo de esta
extracción, la piel pirolizada, puede utilizarse para la obtención de materiales mesoposoros,
cuya futura aplicación puede encontrarse en la formación de catalizadores derivados de
compuestos de carbono.
De esta manera, de acuerdo con los principios de la química sostenible, se habría diseñado
un proceso en el que todo residuo no vería su vida terminada en la basura, si no que se
aprovecharía para la obtención de otros compuestos útiles y muy valorados en el mercado.
Figura 2. Izquierda arriba. Pectina y celulosa en la pared celular vegetal. Izquierda abajo.
Escalado en microondas. Derecha arriba. Formación de geles. Derecha abajo. Potencial
material celulósico.
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REPORTAJE
EL ÁTOMO CUÁNTICO CUMPLE 100 AÑOS
“El conocimiento verdadero y profundo es el de los átomos y el vacío, pues son ellos los que
generan las apariencias, lo que percibimos, lo superficial”, decía Demócrito hace 2.400 años.
Sin embargo, el átomo se empezó a entender solo hace 100 años, cuando fue protagonista
de una de las mayores revoluciones científicas: la física cuántica. Toda la materia que nos
envuelve está hecha de átomos; nuestro cuerpo contiene tantos átomos como estrellas se
cree que hay en el universo. Hace un siglo, los físicos se enfrentaron al reto de descifrar la
pieza fundamental que constituye la materia del universo.
A finales del siglo XIX, los átomos empezaron a dar algunas pistas sobre su naturaleza. Se
observó que cuando un átomo acumula un exceso de energía emite luz de solo ciertos
colores (frecuencias). En analogía con la música, el átomo sería como un piano que solo
puede emitir los sonidos permitidos por sus teclas, pero no sonidos de una frecuencia
intermedia, como lo puede hacer un violín. En 1897, J. J. Thomson demostró
experimentalmente que el átomo no era indivisible, como dice su etimología, sino que
contenía partículas ligerísimas de carga negativa, los electrones. Thomson modeló el átomo
como una masa de carga positiva que tiene incrustados los electrones, como si de un
bizcocho de pasas se tratara. Junto a su equipo calculó si la vibración de las pasas podía
explicar la luz emitida por los átomos. No tuvo éxito, muy a su pesar.
Poco después, en 1911, Ernest Rutherford demostró que la masa de carga positiva del átomo
está concentrada en su centro, descubriendo así su núcleo. Él modeló el átomo a imagen de
un sistema planetario en el que los electrones son los planetas, y el núcleo el Sol. Pero ese
modelo estaba en conflicto con un fenómeno básico en física: cuando la trayectoria de una
partícula cargada, como el electrón, se curva, esta pierde energía mediante la emisión de
radiación. Es como si la partícula derrapara al girar y perdiera velocidad. Un cálculo sencillo
demuestra que los electrones pierden toda su energía, y en consecuencia el átomo debería
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REPORTAJE
EL ÁTOMO CUÁNTICO CUMPLE 100 AÑOS
colapsarse, en 0,00000001 segundos. Realmente no es así; de hecho los átomos que
conforman nuestro cuerpo son los mismos que se crearon en el interior de estrellas hace
miles de millones de años.
En 1900, el físico alemán Max Planck se enfrentaba a un fenómeno que estaba en total
desacuerdo con la física clásica: el perfil de la gráfica de la radiación emitida por objetos a
cierta temperatura. Planck propuso una solución desesperada, pero increíblemente acertada:
la radiación no se emitía de forma continua, sino a través de pequeños paquetes de energía,
los famosos cuantos de Planck. Y en 1905, Albert Einstein utilizó este hallazgo para explicar el
efecto fotoeléctrico; fue su annus mirabilis en que conmocionó al mundo de la física con su
teoría de la relatividad especial.
Eran tiempos en que el mar de la ciencia estaba muy revuelto; parecía que los pilares
fundamentales de la física se derrumbaban. Frente a estas situaciones hay dos tipos de
físicos, los conservadores, que se sienten angustiados, y los transgresores que se miden
contra las olas y quieren que el mar no se calme. El físico danés Niels Bohr era de los
valientes. En 1911 y con solo 26 años, Bohr fue a Inglaterra a trabajar, primero con el grupo
de Thomson y después con Rutherford, que acababa de descubrir el núcleo del átomo. Bohr
se preguntó: ¿cómo podemos explicar con la física clásica que un átomo emita luz en
pequeños paquetes de energía?
En 1913, Bohr respondió a esta pregunta en tres artículos que describían su modelo del
átomo, del que este año se celebra su centenario. El primero de ellos contenía la idea más
transgresora: la energía de los electrones que orbitan alrededor del núcleo también viene
dada en paquetes, es decir, está cuantizada. Con este supuesto y, dado que la energía del
electrón depende de la distancia a la que orbita del núcleo, concluyó que el electrón solo
puede orbitar a determinadas distancias, o niveles, del núcleo. Cuando un átomo gana
energía, el electrón se desplaza hacia las órbitas más alejadas, y al perderla, salta de órbita
en órbita, como si bajara los peldaños de una escalera. Estos saltos, que pueden ser de uno o
varios escalones, emiten luz, fotones, cuya frecuencia es proporcional a la diferencia de
energía que existe entre los dos niveles orbitales.
De esta manera, tan sencilla, Bohr consiguió explicar muchos de los experimentos sobre la
emisión de luz de los átomos. No le importaba que los electrones derraparan al girar y
perdieran energía, simplemente postuló que eso no sucedía en estas órbitas, ya que estas
eran estables por alguna razón desconocida. El modelo, pese a sus limitaciones, explicaba
muchos resultados de las líneas espectrales de los gases y del orden de los elementos en la
tabla periódica. Hoy sabemos que el átomo de Bohr es demasiado simple, pero introduce
rasgos importantes de la física atómica. Aunque al visualizar el mundo cuántico hay que ser
siempre precavido, en el caso del átomo es más correcto imaginar los electrones, no como
partículas, sino como nubes difusas alrededor del núcleo, cuya densidad en cada punto
representa la probabilidad de encontrar el electrón en ese sitio.
Bohr fue un científico emblemático que aglutinó en su instituto a los mejores físicos cuánticos.
Famosas fueron sus discusiones con Einstein sobre la interpretación de la física cuántica. En
desacuerdo con él, Bohr creía que la naturaleza, en su expresión más íntima, está
indeterminada, o sea, que sí juega a los dados. Y acertó.
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REPORTAJE
EL ÁTOMO CUÁNTICO CUMPLE 100 AÑOS
Hoy, en numerosos laboratorios de todo el mundo, miles de físicos y físicas investigan y
experimentan acerca de esos fenómenos cuánticos. Los átomos que Bohr imaginó hace 100
años se manipulan como si fueran marionetas: se atrapan individualmente con pinzas ópticas,
se enfrían hasta casi el cero absoluto y se manejan sus estados internos con enorme
precisión. Hace un siglo, la física cuántica estableció un nuevo paradigma y el conocimiento
del átomo supuso un cambio revolucionario en la historia científica y tecnológica del mundo.
Ahora, la física cuántica es un recurso sin precedentes para avanzar aún más en la nueva
tecnología: desde construir relojes atómicos ultraprecisos o encriptar información muy
sensible de manera absolutamente segura, hasta el desarrollo lejano, pero alcanzable, del
ordenador cuántico capaz de cálculos hoy día difíciles de imaginar.
Oriol Romero­Isart es investigador en el Instituto Max­Planck de Óptica Cuántica en Garching
(Alemania).
Publicado en el diario El Pais
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ENTREVISTAS
ENTREVISTA A MANUEL PALENCIA MERINO
En el número de este mes entrevistamos a
Manuel Palencia Merino, Técnico Informático de
la Facultad de Ciencias y Tecnologías Químicas.
de verano, mi padre me llevó con él para que
viese donde trabajaba, (entonces donde hoy está
la Escuela Superior de Informática, que antes fue
Químicas), y me resultó fascinante. Además,
mientras él estaba arreglando cosas, como
siempre, me dejó un librito con programas hechos
en Basic, y me explicó cómo copiarlos y
ejecutarlos en un viejo ZX Spectrum (con las
teclas de goma) y ese fue mi primer contacto
también con el mundo de la informática.
En cuanto a tu labor en la UCLM.
¿Cómo la definirías?
Buenos días Manolo. ¿Cuéntame tu
trayectoria personal?
Buenos días José Luis, mi trayectoria
personal se circunscribe a Ciudad Real, ya que
nací, estudié y trabajo aquí. Aunque todo pudo
ser diferente. En un momento dado, (tras acabar
la carrera y haber estado un pequeño tiempo
trabajando de profesor de informática), cuando
empezaba en la UCLM, como interino, aprobé
también un proceso selectivo en una empresa
que posteriormente cerró su sucursal en Ciudad
Real, trasladando a sus trabajadores a su sede
en Madrid. En ese momento tuve que elegir y
siempre me he preguntado cómo hubiese sido mi
vida con la otra elección, pero nunca me he
arrepentido de la decisión que tomé.
¿Cómo conoces
relación en UCLM?
y
empiezas
tú
Viene de lejos. Cuando era pequeño, un día
Mi trabajo depende directamente de la
UGTC del campus de Ciudad Real. Y, a día de
hoy, mi función es la de ayudar a solucionar
cualquier problema informático en la Facultad de
Ciencias y Tecnologías Químicas, y cuando me
toca, ocasionalmente, en Almadén. Al principio
también llevaba los centros de Derecho,
Magisterio, Enfermería y Almadén, a la vez que
Químicas. Hasta que fueron entrando a trabajar
más compañeros y me asignaron sólo Químicas.
¿Cómo has visto la evolución de la
UCLM en estos años?
La evolución ha sido espectacular, y desde
dentro de la UCLM he ido viendo cómo se ha
convertido en un crisol, donde se han ido forjando
grandes profesionales.
La UCLM ha sido un enorme impulso para
la ciudad, a la que ha transformado por completo.
Eso sí, en los últimos años veo su situación con
preocupación por los incesantes recortes.
Soy de los que creen que los países no
tienen universidades porque son ricos, sino que
son
ricos precisamente porque tienen
universidades.
El progreso de una sociedad sólo se puede
entender desde el conocimiento, desde el saber,
la ciencia, la cultura, la educación, la
investigación, desde esos ámbitos.
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ENTREVISTAS
ENTREVISTA A MANUEL PALENCIA MERINO
¿Qué
momentos
manera más especial?
recuerda
de
Todos los vividos con mi padre.
También, aunque muchas veces no pueda,
me encanta salir a desayunar con mis
compañeros Prado, Arcadio, Pedro y Alejandro.
Por último,
aficiones?
¿nos
cuentas
tus
Antes tenía muchas aficiones: deportes,
literatura, cine, viajes… pero ahora sólo tengo
una afición: mi hija de 11 meses.
Procuro entender la vida como lo hacía mi
padre, con los valores que nos inculcaron mi
madre y mi padre a mi hermana y a mí; y junto a
mi mujer, codo con codo, espero poder transmitir
todo eso a mi hija para que tenga la oportunidad
de forjarse un buen futuro.
Muchas gracias por tu colaboración.
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BLOGS DE CIENCIA
Hemos recogido en este número algunos blogs sobre Química y ciencia en general que
esperamos que os interese:
www.sciencedaily.com
Una página sobre las últimas noticias científicas en inglés.
http://esmateria.com/
Página en español sobre noticias interesantes de ciencia y divulgación científica.
http://justoginer.com/
La Química en el siglo XXI. Altavoz de la Química en español.
http://blogs.elpais.com/apuntes­cientificos­mit/
Apuntes científicos desde el MIT.
http://scientiablog.com/
Blog de divulgación de ciencia.
http://blogs.nature.com/thescepticalchymist/
Blog de química de la revista NATURE.
http://educacionquimica.wordpress.com/
Blog de difusión de la química.
http://www.losavancesdelaquimica.com/
Blog del CSIC.
http://www.madrimasd.org/blogs/quimicaysociedad/
Blog de química de Madri+d
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CAFETERIA
En el próximo número de Molécula...
Continuaremos con la publicación de varios resúmenes de Tesis doctorales, incluiremos una
referencia a los premios Nobel de Química, Física y Medicina, estancias y líneas de investigación,
noticias y nuestras habituales secciones de páginas web y legados.
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