Quins projectes d’investigació s’estan realitzant a la Universitat Jaume I (UJI)?

110 visitas

En aquesta ocasió hem fet un treball indagant respecte de les investigacions que estan portant a terme la Universitat Jaume I (UJI), de Castelló; una universitat al capdavant de les investigacions més noves del moment que probablement canvien el món a millor, però que desgraciadament no és molt coneguda

Esperem que aquesta situació canvie prompte. Per a aquest reportatge d’investigació, hem comptat amb la inestimable ajuda de’n Juan Bisquert, director de l’Institut de Materials Avançats (INAM); de Na Beatriu Escuder, investigadora principal de l’INAM; de Na Elena Mas Marzá, investigadora sénior i secretaria de l’INAM; i tot l’equip d‘investigadors de la UJI que vam estar amb nosaltres. A tots ells, volem agrair la seva entrega desinteressada per a que es poguera fer aquest treball: tant la visita a les seves instal·lacions, com les seves explicacions detallades i clares, que ens van mostrar un món que inicialment desconeixíem.

Aquest reportatge, juntament amb els anteriors realitzats en la nostra revista sobre la UJI, és el nostre petit homenatge a tots eixos investigadors de la nostra ciutat que, dia a dia, estan donant el seu temps per a millorar-nos a tots la vida. Gràcies per aquesta entrega desinteressada!

Definició de materials avançats i supramolècules

Materials avançats no significa que siguin materials ordinaris, estructurats, de construcció, sinó amb elements d’electrònica, que interaccionen amb elements biològics… En aquest cas, busquen sobre tot materials funcionants, materials que sense ningun mecanisme comencen a funcionar. Per exemple, des de la UJI, en un bloc de ceràmic intenten que es pugi calfar o que pugi ser un interruptor de la llum, o que si l’il·lumines pugi matar bactèries… Es dediquen a fer coses que tinguin una funció, en la visió de buscar fenòmens nous, profunds, la interacció de la llum en nano materials i enganxar-los per a arribar a construir un dispositiu que funcioni. 

La línia tradicional dels investigadors de l’UJI ha sigut buscar materials fotovoltaics que siguin bons per a fabricar plaques solars més barates, estables i funcionals que el silici, tasca difícil perquè està molt optimitzat. Ells busquen materials més com pintats, els deixes damunt d’un substrat, el calfes un poc i el material funcioni; això serien els materials innovadors, que vinga la llum i done electricitat. Hem de tindre en compte que els materials supramoleculars es poden formar, però seran més fràgils. Són molècules més fàcils de sintetitzar en menys passos, però s’ajunten temporalment i tenen a dins el fàrmac, però, amb una petita variació de condicions, es trenquen i alliberen el que porten.

Xarxa mol·lecular del grafè

Aplicació dels materials avançats

Les aplicacions que tenen els materials avançats com els biomaterials és buscar la seua aplicació en contacte amb els éssers vius. En l’àmbit de la medicina poden crear materials per a medicina regenerativa, que substituisca un teixit danyat. S’està treballant en hidrogels que arriben a la zona afectada de l’os, l’omplin i estimulin que les cèl·lules fabriquen l’ós que hi falta. Això seria introduir alguna cosa que és sintètica, però amb la inspiració de la natura.

Un altre exemple són les malalties neurodegeneratives, molt complicades de tractar ja que és complicat crear un fàrmac que travessi la barrera del cervell, que el material protegisca el fàrmac amb una sèrie de funcions en la superfície que quan arriba a la paret del cervell els deixen entrar i alliberar el fàrmac. Els nanomaterials, materials biològics a escala nanomolecular tindran moltes aplicacions en el futur. 

Un altre tipus de biomaterial són les nanopartícules lipídiques, que s’utilitzen en la vacuna per a la covid-19; per exemple, la Pfizer i Moderna són biomaterials, nanopartícules formades per lípids associats entre ells a l’interior del qual es troba un tros d’ARN missatger, que el protegeixen. A una persona l’inoculen les partícules que entren al corrent sanguini, arriba a les cèl·lules i s’obri a l’interior per alliberar el tros de l’ARN missatger. La cèl·lula fabrica la proteïna S del virus, ix fora de la cèl·lula, estimula el sistema inhume que fabrica els anticossos contra el virus. I a més, és un material supramolecular.

Creació dels materials avançats

És una combinació entre físics i químics, amb molta intervenció química perquè tenen la capacitat de crear noves estructures, composicions, combinacions què no sols és un material. Perquè, per exemple, un material té diverses capes, cada capa s’ha d’enganxar bé a l’altra, s’ha de sostenir en elles. I la funcionalitat ve per part dels físics, voltatge, intervenen llums que venen i van, és totalment multifuncional…

Per exemple, hi ha materials que es van crear fa moltíssim temps però què ningú ha volgut investigar-lo, li descobreix alguna aplicació i comença a treballar-lo, a més de desenvolupar-lo i fer-lo millor. No es inventar coses noves, poden ser coses velles, però descobrir en elles coses totalment noves.

Les supramolècules són com rajoles, parets o portes intel·ligents, que tu les deixes allí i elles soles s’ajunten, les molècules ja tenen en els àtoms i grups funcionals en la seua constitució molecular, quan estan juntes en un medi, el que fan és buscar-se, i s’ajunten, fiques els components i de manera autònoma s’organitzen. Els hidrogels el que fan és això, buscar molècules que s’ajunten i formen estructures tipus fibres per a formar hidrogels, i es necessiten fibres perquè el que fan aquestes és entrecreuar-se, l’aigua es queda retinguda dins de les fibres i és important ja que són majoritàriament d’aigua.

Imatge material nanomètric

Investigacions en curs, visions de futur i innovacions aconseguides

Hi ha un catàleg de diferents línies: fotovoltaica, transformació petroquímica, sostenibilitat, eliminació de residus, transformació de materials de poc valor a major valor… Per exemple, en l’oxidació de l’aigua, el que es vol és extreure hidrogen per l’aigua no serveix, no té valor, però el què es vol fer és agafar productes de la biomassa i transformar-los mitjançant processos fotoelectroquímics en productes interessants per a la indústria.

Hi ha gent  treballant el l’oxidació del HMF (5-(hidroximetil)furfural), derivat de la biomassa per a convertir-lo en FDCA (àcid 2,5-furandicarboxílic), el seu àcid corresponent, què es pot utilitzar com a monòmer en la indústria per a fer plàstics a partir de biomassa. Una altra que estan estudiant és el glicerol, que és un residu en la producció de biodièsel; a partir de la fotoelectroquímica, es preten convertir-lo en dihidroxiacetona DHA, la qual cosa és molt utilitzada en la industria cosmética.

El que volen fer és això, agafar residus i transformar-lo d’una manera més eficaç que el que es fa normalment amb temperatures molt elevades, pressions molt elevades, oxidants molt cars i molt tòxics, intentar fer-lo amb residus d’altres indústries o de la natura. Altre estudi és generar elements electrònics que funcionen com una neurona, per a combinar-lo i fer computació artificial, intenten recrear les interaccions sinàptiques del cervell amb materials que es comuniquen, però és realment difícil perquè un cervell no separa la computació i l’arxiu de dades com una màquina, sinó què ho fa tot alhora consumint un milió de vegades menys energia que una màquina.

En quant a visió de futur, a curt termini hi pot haver una època daurada amb l’ajuda del finançament que arribaria els pròxims anys.

En quant a les aportacions, s’han centrat en comprendre els mecanismes de funcionament en les cèl·lules solars que s’ha investigat en els últims 20 anys. A partir d’allí es poden millorar els elements i optimitzar-los per a que funcionen millor, més estables…

Imatge conceptual d’una xarxa neuronal

Consulta el Treball de final de Grau UJI

Inversió en projectes d’investigació

La inversió en ciència a Espanya és bastant baixa. Als Estats Units o Israel hi han persones que fan donacions a la ciència. Per exemple, a les universitats a Tel-Aviv posen en gran els noms de les famílies que han donat suport econòmic a cada projecte. A Estats Units, les persones que fan negoci i guanyen molts diners donen una part dels seus beneficis a les universitats, i fan un centre nou, a partir d’allí creen patents i trauen més diners.

A Espanya hi ha un sistema d’inversions públiques que aporta molts diners, com ara la Unió Europea, el Govern Espanyol o la Generalitat Valenciana, tot i que la universitat també aporta. L’altra manera de finançar és agafar contractes amb altres empreses que han de fer investigació molt tecnològica per a què, pràcticament, siga donar-los una patent què puguin explotar. Hi ha molt d’interès per part de les empreses per a invertir i trobar nous elements innovadors per a fer millors productes, encara que n’hi ha molt poqueta transferència de coneixement.

Universitat de Tel-Aviv

Materials nous que poden revolucionar el món modern i millorar les nostres vides

Realment no es pot saber de forma precisa quin serà el «material del futur», però, per exemple, el grafè es va posar de moda per a moltes aplicacions, encara que no tenia tanta utilitat com pareixia tindre, es pensa que el material del futur o revolucionari és el que crea energia.

Es creu que el material més important ara seria un catalitzador que permet fer la descomposició de l’aigua amb molt poc cost energètic, ja que l’hidrogen és un combustible net. Això solucionaria un problema que hi ha ara, que és l’extracció d’energia dels derivats del petroli, que són molt contaminants. Si es poguera fer hidrogen molt barat, ho canviaria tot, però es molt car i costós fer això per l’estabilitat de l’aigua.

Per exemple, molt pocs cotxes actuals funcionen amb energies renovables. A partir del 2040, s’acabara la producció de cotxes que funcionen amb energies fòssils i és factible que a partir d’eixe any tot canvie, però el mercat ha d’adaptar-se als canvis, ha d’haver demanda d’aquestes noves tecnologies, i per tant, tots els departaments d’investigació de les grans empreses de cotxes si estaven optimitzant el motor d’explosió, ara tindran que optimitzar els sistemes de cotxes elèctrics, millorant les bateries de liti.

Mecanisme d’un cotxe elèctric

Impressions d’estudiants i investigadors

Sergio Gonell, contractat pel Programa Juan de la Cierva

  • Per què vas començar a estudiar el doctorat i post-doctorat? Com ha sigut la teva experiència?

Jo estava fent la carrera i no sabia molt bé com funcionava el món de la investigació i amb una beca de col·laboració del Ministeri de Ciència em vaig iniciar en un laboratori l’últim l’any de la carrera. En funció de l’avaluació et donen uns diners i has d’elegir una universitat i un grup de recerca. Al principi vas un poc a cegues, però després a l’hora d’investigar és completament diferent. Aleshores pots elegir quina branca de la química agafar: química orgànica, inorgànica, analítica i física. Jo vaig triar la inorgànica perquè em va agradar molt i vaig començar a fer coses en el laboratori, el que és la recerca bàsica. I a partir d’això em va començar a agradar. I ja va ser quan en acabar la carrera vaig decidir fer les pràctiques de final de carrera relacionades en la recerca a través d’un programa anomenat «Erasmus Pràctiques». Vaig passar 4 mesos a Toulouse, un ambient de recerca molt agradable, em va encantar l’atmosfera de treball i no vaig tindre dos dies iguals quan estava en el laboratori. Després vaig tornar a Castelló per a fer la meua Tesi Doctoral, però per fer-la primer vaig tindre que fer obligatòriament un màster.

En Espanya es necessita ser molt productiu, publicar molts papers i «t’has de fer un bon currículum». Per a fer-me competitiu, vaig decidir anar als Estats Units per fer un post doctorat i, encara que és molt difícil anar, per tema del visats, has de trobar un grup que et done finançament… Era una experiència que m’atreia molt perquè allí normalment estan els millors grups de recerca. Vaig passar dos anys, el primer me’l va finançar el meu cap d’investigació i el segon any ja vaig tindre una beca pròpia, que era europea. Després vaig estar un any de reincorporació a Europa en Tarragona a l’Institut Català d’Investigació Química (ICIQ). Bàsicament consisteix en que et donen diners europeus, per a que tu vages a una institució no europea, aprengues una sèrie de tècniques i després tot eixe coneixement que has assolit, l’has de transferir a la Unió Europea.

A continuació del ICIQ, vaig ficar-me en contacte en un grup, en el que jo havia fet la meua tesi i on havia estat molt content, i vaig començar un tipus de contracte: Juan de la Cierva Incorporació Grant. Em vaig incorporar fa dos mesos a l’INAM, després de 5o 6 anys fora. En el millor dels casos em queden 3 anys de post doctorat, i a continuació, m’agradaria quedar-me de professor a la universitat. 

Sergio Gonell

Marisé García-Batlle, estudiant de doctorat, contracte Programa Santiago Grisolía

  • Per què vas decidir fer un doctorat? Quins han sigut els teus pasos? Et plantejes fer un postdoc?

Tot va començar per la meva família, el fet de que els meus pares siguen investigadors i professors, em va orientar cap a el món de la investigació. Vaig estudiar química nuclear, però sempre he tingut el “cuquet” de la investigació. Sempre m’ha agradat molt investigar, pensar i profunditzar, si t’agrada això, el doctorat és el teu camí.

La Llicenciatura en Cuba són cinc anys, després vaig fer el màster en Mèxic, el qual va durar dos anys. I després com tenia una companya de la carrera que estava en aquest grup d’investigació de l’INAM, de dispositius fotovoltaics, semiconductors… I com és un institut que publica molt i té renom internacional, em va agradar molt i vaig optar per una plaça, em seleccionaren i ja porto tres anys ací. M’agrada molt el que estic fent. Des del punt de vista personal, la ciència m’ha donat una visió molt important del món i de conèixer moltes cultures. Si que em planteje fer un post doc, encara que siga un sacrifici.

La imagen tiene un atributo ALT vacío; su nombre de archivo es unnamed.png
Marisé García-Batlle

Sara Miralles, estudiant de doctorat, contracte Programa Predoctoral GVA

  • Per què vas decidir fer el doctorat? Quina és la teva experiència?

En el meu cas, sempre m’ha cridat l’atenció la investigació i mai m’ha cridat l’atenció el món de la indústria, en especial la d’ací de Castelló, que és tot ceràmica. Aleshores quan vaig començar la carrera vaig començar un projecte anomenat: Estudia i Investiga, en el qual compagines les classes amb projectes d’investigació.

Em cridava l’atenció la química orgànica, aleshores vaig estar els quatre anys de carrera en grup d’investigació de química orgànica. Després vaig fer un màster relacionat amb la orgànica; quan el vaig acabar, mitjançant el projecte de beques Erasmus vaig aprofitar per anar a l’estranger. Vaig fer pràctiques de empresa a Brussel·les, en un centre de cosmètica i de productes de neteja. La experiència va ser molt bona, la veritat que la empresa allí no té res a veure en la d’ací. Allò era genial, l’horari flexible, gimnàs, spinning, ioga, ping pong, futbolí… A continuació vaig tornar a Barcelona per a fer unes pràctiques en el CSIC, en l’institut de química avançada i tot seguit vaig tornar a Castelló per a fer el doctorat.

Sara Miralles

Alexis Villanueva, estudiant de doctorat, contracte Projecte Europeu.

  • Per què decidires fer un Doctorat? Quina és la teva experiència? Val la pena?

Vaig acabar la carrera de química fa uns anys i tenia clar que volia fer un màster per continuar formant-me i per ser competitiu. Tenia entès que sense un màster estava més limitat, aleshores després del màster em vaig interessar pel Doctorat perquè volia continuar la meua formació i aplicar els coneixements apresos a l’àmbit de la investigació. Aleshores em vaig centrar en buscar una forma de fer el Doctorat. La meua nota mitjana no es que fóra molt alta com per aconseguir beques, per tant sabia que les meues possibilitats estaven reduïdes. Però finalment, vaig fer una entrevista en un grup d’ací, de l’INAM, i em van contractar en un contracte que em pareix molt interessant, que consisteix en fer síntesis de peroxides i dispositius Led. M’agrada molt l’idea i he tingut sort perquè em van acceptar. Després d’açò ja hem vaig poder inscriure en el Doctorat.

Al principi fou un canvi important en quant a la responsabilitat que has de tindre. Va ser un poc estressant, no és que no ho siga ara, que un poc també ho és. Pel moment estic molt content fent el Doctorat, ja veurem d’ací uns anys…

Alexis Villanueva

Galeria de fotos

Vídeo de l’UJI en Màster universitari en Química Aplicada

Pàgina de videos de l’UJI

Per concloure, volem donar de nou les gràcies a En Juan Bisquert, director de l’INAM; Na Beatriu Escuder, investigadora principal i tot l’equip d’investigadors i investigadores de l’UJI per acollir-nos i deixar-nos veure de quina forma es guanyen la vida, desgraciadament poc valorada. Gràcies per mostrar-nos les vostres instal·lacions, laboratoris i per atendre’ns deixa manera tan fantàstica. Enhorabona per tot el treball aconseguit. Els desitgem una llarga vida d’investigació!

Autores

,
close

El más reciente