Nuevas propuestas en química en flujo continuo

IQS ha conseguido en el 2022 dos de las competitivas ayudas para la Formación de Profesorado Universitario – becas FPU – que concede el Ministerio de Universidades en el marco del Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación (PEICTI) 2021-2023.

Maite Molins Colomer, estudiante de doctorado del Departamento de Ingeniería Química y Ciencia de Materiales de IQS School of Engineering, consiguió una de las trece becas FPU que se concedieron en el ámbito de la Tecnología Química en la última convocatoria. El proyecto de Maite versa sobre “Reacciones en flujo continúo utilizando reactores autocatalíticos de cobre, orientadas a la obtención de principios activos farmacéuticos (APIs)”, y está codirigido por los profesores Dr. Javier Fernández y Dr. Xavier Berzosa.

El proyecto se aborda como una aportación a la química farmacéutica con aspectos de sostenibilidad. Se abre así una interesante línea de colaboración entre dos grupos de investigación en IQS: el Grupo de Ingeniería y Simulación de Procesos Ambientales (GESPA) – del que forma parte el Dr. Javier Fernández – y el grupo Chemical Reactions for Innovative Solutions (CRISOL) – , al que pertenece el Dr. Xavier Berzosa. El vínculo de esta colaboración será, precisamente, la doctoranda Maite Molins que estudió el grado de Ingeniería Química y el máster en Ingeniería Industrial de IQS.

Maite, ¿qué ha supuesto para ti conseguir esta beca FPU?

¡Una gran satisfacción! Conseguí una de las 13 becas en tecnología química de la pasada convocatoria. Se concedieron un total de 885 becas, de las cuales el área de tecnología química fue la que tuvo la nota de corte más alta. ¡Ha sido una beca muy peleada!

Estoy contentísima, es una prestigiosa beca de cuatro años para dedicarme exclusivamente al doctorado. Además, es para formación de profesorado universitario, y en el futuro no descarto dedicarme a la docencia.

¿Cuál es el objetivo de tu proyecto de tesis?

El proyecto es una colaboración entre el grupo GESPA y el grupo CRISOL. Por un lado, está la obtención de productos para la industria farmacéutica, utilizando reactores en continuo, uno de los pilares de la Green Chemistry. Esta es el área de experiencia del Dr. Xavier Berzosa, que aporta toda la visión de química orgánica y de lo que sucede en la reacción. Por otro lado, queremos añadir aspectos más relacionados con la ingeniería y optimización de procesos, ingeniería de reactores e integración de procesos sostenibles, que son las áreas de experiencia del Dr. Javier Fernández.

Y, para añadir un punto más de sostenibilidad a la obtención de estos productos para la industria farmacéutica, uno de los aspectos más interesantes del proyecto es la utilización de reactores autocatalíticos de cobre, un catalizador más disponible, abundante, y más económico que los metales nobles (como el paladio). Vamos a empezar por demostrar la viabilidad de esta autocatálisis con reacciones sencillas que se puedan utilizar en rutas de síntesis de APIs, para evaluar su escalado posterior.

¿Cómo funcionan este tipo de reactores autocatalíticos?

Se trata de reactores tubulares hechos de cobre, en los que este metal se va desprendiendo de las paredes al circular el flujo, actuando de catalizador de la reacción que se lleva a cabo en su interior. De este modo, el reactor hace ambas funciones: es parte del equipo de proceso y catalizador a la vez. A la larga se va deshaciendo, pero muy lentamente. De hecho, uno de los puntos a estudiar es el número de ciclos de reacción que soportarán este tipo de equipos.

Al final, se trata de una solución económica, porque estos reactores de cobre tienen bajo coste, alta disponibilidad y aportan un catalizador activo al medio de reacción.

Finalmente, ¿por qué cambiaste la Ingeniería de Tejidos por la Ingeniería de Procesos?

La verdad es que disfruté muchísimo la Ingeniería de Tejidos durante los ocho años que trabajé con el Dr. Jordi Martorell del grupo GEVAB. Aprendí muchísimas cosas relacionadas con la Biotecnología y las Ciencias de la Salud. Pero yo no me veía dedicándome profesionalmente a esa disciplina. Y ante la propuesta del Dr. Fernández y el Dr. Berzosa de hacer un doctorado entre la Ingeniería Química y la Química Farmacéutica, me decanté por esta propuesta que me hacía mucha ilusión. Así que, ¡vamos a ello!

Un proyecto de ingeniería muy sostenible

La Flow Chemistry – o química en flujo continuo – es uno de los pilares de la química sostenible, una necesidad del sector químico orientada al objetivo Green Deal 2050 de la Unión Europea y que actualmente está muy vigente.

En consonancia con la gran apuesta que hace IQS por la Flow Chemistry, sobre todo en el ámbito de la Química Fina Farmacéutica, con este proyecto colaborativo entre los grupos GESPA y CRISOL surge la oportunidad de llevarla mucho más allá del propio estudio de las reacciones, e incorporar aspectos de ingeniería, tanto industrial como química, sobre todo en elementos de control de proceso.

En palabras del Dr. Javier Fernández, “la beca FPU de Maite nos ofrece una gran oportunidad de seguir trabajando con catálisis y procesos en continuo, ámbito en el que yo ya había trabajado durante mi postdoctorado en Warwick, y que quería traer aquí a IQS. Maite es una persona muy capaz y que puede sacar toda esta investigación adelante”. “Con todo esto, iniciamos una nueva línea, que abrirá muchas puertas en los dos grupos de investigación”.

En palabras del Dr. Xavier Berzosa, “este proyecto ampliará mucho las capacidades que ya tenemos en el ámbito de la Flow Chemistry en nuestro grupo. Con la incorporación de Maite y Javier, tenemos la oportunidad de desarrollar e implementar procesos más eficientes en el campo de la Química Fina”. “Además, con esta tesis tenemos opciones de incluir más trabajos de investigación que exploren los límites de este proyecto”.

Este contrato predoctoral ha conseguido financiación del Ministerio de Universidades para la Formación de Profesorado Universitario.