Investigador uruguayo en cristalografía busca desarrollar celdas de combustible eficientes y económicas

Cristalografía: una herramienta para el desarrollo local de las fuentes de energía del futuro.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              La cristalografía es la disciplina que se dedica al estudio y resolución de estructuras cristalinas, y si bien tiene origen en el mundo mineral, hoy en día está involucrada en todas las ramas de la ciencia dónde se precisa conocer la estructura a nivel atómico.

En 1912 el físico alemán Max von Laue demostró que los cristales están formados por redes de átomos ordenados. El físico, que desarrolló un método para medir la longitud de onda de los rayos X, obtuvo un Premio Nobel por su descubrimiento en 1914. Tomando esa fecha, la Asamblea General de Naciones Unidas decidió proclamar el 2014 como el Año Internacional de la Cristalografía.

En ese año se realizaron en nuestro país varios eventos de divulgación científica sobre el tema, y se llevó a cabo la primera edición del Concurso Nacional de Crecimiento de Cristales.

SobreCiencia conversó con el Dr. Leopoldo Suescun, Profesor Agregado en el Laboratorio de Cristalografía, Estado Sólido y Materiales, Cátedra de Física/DETEMA de la Facultad de Química (UdelaR), Investigador PEDECIBA e integrante del Sistema Nacional de Investigadores, (SNI).

– “La cristalografía nace con la belleza de los cristales Uno ve un cristal de cuarzo y no puede más que admirarse de esa forma regular. Y el entendimiento de la naturaleza atómica de la materia también se apoya en eso de que si los cristales son regulares, debe ser porque adentro hay ordenamiento. Y ese ordenamiento que en general es un ordenamiento periódico, permite hacer el experimento de difracción de rayos X. El primero de estos experimentos fue hace 105 años y permitió confirmar que los cristales están formados por átomos ordenados periódicamente”- cuenta.

Suescun definió a los cristalógrafos como los “fotógrafos oficiales de la materia” que suelen tener una formación previa en química, física o biología, y agregó que todos tenemos una relación con los cristales más cercana de lo que estamos acostumbrados a entender.

“La cristalografía ha evolucionado mucho con el conocimiento de la computación, porque es una disciplina dónde en los experimentos uno recoge cientos de miles de datos y manejar eso es muy difícil haciendo cuentas. Hoy sabemos por qué al forjar el hierro se vuelve más duro, porque lo que hacemos es modificar las relaciones de las posiciones de los átomos. Son los defectos en los cristales los que hacen que ese hierro sea más duro. También permite entender por qué los vidrios de los celulares son distintos de los vidrios de las ventanas, y permite entender a veces enfermedades relacionadas con la acumulación de cristales en el cuerpo, como los cálculos de vesícula o renales. Los cristales son una parte fundamental del proceso de la naturaleza cuando hay un sólido involucrado. Y cuando los materiales son puros en cuanto a la composición química, suelen ser cristalinos. Y hay cristales en todos los metales, en los huesos, en los dientes. Hoy en día tenemos instrumentos que prácticamente en media hora nos darían la estructura de esa molécula por la que los primeros cristalógrafos ganaron el Nobel. El desafío hoy es usar esa información disponible para hacer ciencia más profunda”- detalla.

Un técnica muy utilizada en nuestro país.

El Dr. Leopoldo Suescun explicó que en Uruguay la cristalografía es una técnica muy utilizada por aproximadamente un docena de grupos que hacen muy frecuentemente estudios de difracción, en minería, química, física y biología. El experto agregó que hoy día nuestro país cuenta con varios equipos para hacer experimentos en varias instituciones, y que en la década de los noventa, eramos pioneros en la región.

– “La Facultad de Química es un poco privilegiada porque tiene los dos equipos mas útiles para hacer experimentos. Tiene un difractómetro de polvo que es para hacer estudios en muestras que son cristales microscópicos como podrían ser los de los metales, que no se ven los cristales individuales, o como el azúcar impalpable. Y tiene también un difractómetro de Monocristal, que es para hacer estudios en cristales más grandes, macroscópicos, que pueden llegar a tener hasta un milímetro. Estos dos equipos están juntos en la Facultad de Química y eso nos permite hacer casi todos los experimentos. Hay varios difractómetros de polvo en el Uruguay, hay uno en Rocha, otro en la Facultad de Ingeniería, en la Facultad de Ciencias y hay otro difractómetro de Monocristal que se utiliza para hacer exclusivamente macromoléculas y proteínas, que está en el Instituto Pasteur. El país tiene todos los equipos para hacer experimentos en varias instituciones, y esto es bastante atípico en la región, hay pocas universidades que pueden hacer las dos técnicas”-aclara.

Concurso cristalino

En el 2018 se realizará el Quinto Concurso Nacional de Crecimiento de Cristales, una iniciativa nacida en el 2014 por un grupo de científicos con el objetivo de que estudiantes de Primaria, Secundaria y UTU. aprendan de cristalografía y se diviertan en el laboratorio haciendo sus propios cristales, una tarea que requiere rigurosidad y compromiso.

– “La cristalografía tiene como primer aspecto de entrada, la belleza de los cristales. Y que una persona pueda en su casa, o en un laboratorio de la escuela o del liceo, crecer un cristal de un tamaño importante, es algo encantador y motivador. Uno ve cuando los jóvenes te traen un cristal. lo fascinados que están de haber logrado hacer ese cristal. Nosotros promovemos el interés en la ciencia, en la curiosidad; porque es un desafío que requiere investigación, ensayo y error, equivocarse y cambiar de camino, pensar, hablar con profesores y compañeros. Vemos como están esperando que uno llegue al laboratorio para ver sus cristales, y nos agradecen por hacer este concurso”- cuenta Suescun.

Actualmente, está culminando el Cuarto Concurso de Crecimiento de Cristales, y hubo tres liceos premiados: uno de Montevideo y dos de Canelones. Si bien estaba previsto que la ceremonia de premiación se realizara en estos días, la misma se llevará a cabo en marzo por falta de recursos.

-“Nosotros estamos muy motivados, hay escuelas de varios lugares del país que hicieron jardines de cristales. Son cosas más creativas, decorativas, tienen distintas sustancias, con cristales de colores, azúcar, sal, son algo más complejas. Uno de los premios es una escuela que hizo la capa de “El Principito” con cristales azules. Hay jardines hermosos, hemos ido a todo el país. Hasta unos muchachos de la Cárcel de Paysandú participaron una vez, ellos tuvieron la chance a través de una profesora que tenía contacto con la Facultad de Química. Es difícil en Uruguay, no hay financiación, pero el año que viene es el Quinto Concurso Nacional de Crecimiento de Cristales y un lustro es un número importante, lo vamos a lanzar con todo”- anuncia.

La página web de este concurso es. http://www.cncc.fq.edu.uy/

Líneas de investigación

Si bien Suescun realiza muchos trabajos de análisis determinando estructuras para otros colegas, su línea de investigación principal está enfocada en encontrar nuevos materiales para unos dispositivos de generación de energía, conocidos como “celdas de combustible”, que suelen encontrarse en autos de hidrógeno, que aún no existen en Uruguay.

– “Estos dispositivos permiten generar energía a partir de combustibles hidrógeno, o combustibles comunes; como gas, gas natural, entre otros, con una eficiencia mucho mayor que la combustión. Los motores hoy en día queman el combustible y generan energía. Las celdas de combustible duplicarían o triplicarían esa eficiencia, por lo tanto, podríamos andar los mismos kilómetros con un tercio de combustible o generar el triple de energía eléctrica. En Uruguay hay un grupo que estudia celdas de combustible que funcionan solo con hidrógeno, las que yo estudio funcionarían con hidrocarburos también. Entonces tienen la ventaja que para la transición de la economía actual que es basada en hidrocarburos, serían mejores, porque podríamos empezar a trabajar con hidrocarburos, y cuando el hidrógeno esté disponible y sea más barato que los hidrocarburos, estas celdas de combustible ya estarían desarrolladas para funcionar. Mi trabajo es encontrar nuevos materiales para construir estas celdas y estamos trabajando hace años con financiación de la ANII. Gracias a eso pudimos hacer un laboratorio especial, tener condiciones de seguridad y estudiantes trabajando en este laboratorio”- concluye.

Texto: Alexandra Perrone

Foto: Facultad de Química

 Entrevista: Gustavo Villa

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