Noves propostes en química en flux continu

IQS ha aconseguit en el 2022 dues de les competitives ajudes per a la Formació de Professorat Universitari – beques FPU – que concedeix el Ministeri d’Universitats, en el marc del Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación (PEICTI) 2021-2023.

Maite Molins Colomer, estudiant de doctorat del Departament d’Enginyeria Química i Ciència de Materials d’IQS School of Enginnering, va obtenir una de les tretze beques FPU que es van concedir a l’àmbit de la Tecnologia Química en la darrera convocatòria. El projecte de la Maite versa sobre “Reaccions en flux continu utilitzant reactors autocatalítics de coure, orientades a l’obtenció de principis actius farmacèutics (APIs)”, i està codirigit pels professors Dr. Javier Fernàndez i Dr. Xavier Berzosa.

El projecte s’aborda com una aportació a la química farmacèutica amb aspectes de sostenibilitat, obrint una interessant línia de col·laboració entre dos grups de recerca d’IQS: el Grup d’Enginyeria i Simulació de Processos Ambientals (GESPA) – del que forma part el Dr. Javier Fernández – i del grup Chemical Reactions for Innovative Solutions (CRISOL) – al qual pertany el Dr. Xavier Berzosa. El vincle d’aquesta col·laboració serà, precisament, la doctoranda Maite Molins, que va estudiar el grau d’Enginyeria Química i el màster en Enginyeria Industrial d’IQS.

Maite, què ha significat per a tu aconseguir aquesta beca FPU?

Una gran satisfacció! Vaig aconseguir una de les tretze beques en tecnologia química de la darrera convocatòria. Es van concedir un total de 885 beques, de les quals l’àrea de tecnologia química va ser la que va tenir la nota de tall més lata. Ha estat una beca molt lluitada!

Estic molt contenta, és una prestigiosa beca de quatre anys per poder dedicar-me exclusivament al meu doctorat. A més, és pera a formació de professorat universitari, i en el futur no descarto dedicar-me a la docència.

Quin és l’objectiu del teu projecte de tesi?

El projecte és una col·laboració entre el grup GESPA i el grup CRISOL. Per una banda, està l’obtenció de productes per a la indústria farmacèutica, utilitzant reactors en continu, un dels pilars de la Green Chemistry. Aquesta és l’àrea d’expertesa del Dr. Xavier Berzosa, que aporta la visió de química orgànica i del que succeeix a la reacció.  Per altra banda, volem afegir aspectes més relacionats amb l’enginyeria i l’optimització de processos, enginyeria de reactors i integració de processos sostenibles, que són les àrees d’expertesa del Dr. Javier Fernández.

I, per afegir un punt més de sostenibilitat a l’obtenció d’aquests productes per a la indústria farmacèutica, un dels aspectes més interessants del projecte és la utilització de recators autocatlítics de coure, un catalitzador més disponible, abundant i més econòmic que els metalls nobles (com el pal·ladi). Començarem per demostrar la viabilitat d’aquesta autocatàlisi amb reaccions senzilles que es puguin utilitzar en rutes de síntesi d’APIs, per avaluar el seu escalat posterior.

Com funcionen aquests reactors autocatalítics?

Es tracta de reactors tubulars fets de coure, en els que el metall es va desprenent de les parets quan circula el flux, actuant de catalitzador de la reacció que es du a terme en el seu interior. D’aquesta manera, el reactor fa les dues funcions: és part de l’equip de procés i catalitzador al mateix temps. A la llarga, es va desfent, però molt lentament. De fet, aquest és un dels punts a estudiar: el nombre de cicles de reacció que suportaran aquests tipus d’equips.

Al final, es tracta d’una solució econòmica, perquè aquests reactors tenen un cost baix, alta disponibilitat i aporten un catalitzador actiu al mitjà de reacció.

Finalment, per què vas canviar l’Enginyeria de Teixits per l’Enginyeria de Processos?

La veritat és que vaig gaudir molt l’Enginyeria de Teixits durant els vuit anys que vaig treballar amb el Dr. Jordi Martorell del grup GEVAB. Vaig aprendre moltíssimes coses relacionades amb la Biotecnologia i les Ciències de la Salut. Però no em veia a mi mateixa dedicant-me professionalment a aquesta disciplina. I davant de la proposta del Dr. Fernández i del Dr. Berzosa de fer un doctorat entre l’Enginyeria Química i la Química Farmacèutica, em vaig decantar per aquesta proposta que em feia molta il·lusió. Així que, som-hi!

Un projecte d’enginyeria molt sostenible

La Flow Chemistry – o química en flux continu – és un dels pilars de la química sostenible, una necessitat del sector químic orientada a l’objectiu Green Deal 2050 de la Unió Europea i que actualment està molt vigent.

En consonància amb la gran aposta que fa IQS per la Flow Chemistry, sobretot en l’àmbit de la Química Fina Farmacèutica, amb aquest projecte de col·laboració entre els grups GESPA i CRISOL sorgeix l’oportunitat de dur-la molt més enllà del mateix estudi de les reaccions, i incorporar aspectes d’enginyeria, tant industrial com química, sobretot en elements de control de procés.

En paraules del Dr. Javier Fernández, “la beca FPU de la Maite ens ofereix una gran oportunitat de continuar treballant en catàlisi i processos en continu, àmbit en el qual jo treballava durant el meu postdoctorat a Warwick i que volia portar a IQS. La Maite és una persona molt capaç i que pot portar endavant tota aquesta recerca”. “Amb tot això, comencem una nova línia que obrirà moltes portes en tots dos grups de recerca”.

En paraules del Dr. Xavier Berzosa, “aquest projecte ampliarà molt les capacitats que ja tenim en l’àmbit de la Flow Chemistry al nostre grup. Amb les incorporacions de la Maite i d’en Javier, tenim una oportunitat de desenvolupar i implementar processos més eficients en el camp de la Química Fina”. “A més, amb aquesta tesi tenim opcions d’incloure més treballs de recerca que puguin explorar els límits d’aquest projecte”.

Aquest contracte predoctoral ha aconseguit finançament del Ministerio de Universidades per a la Formació de Professorat Universitari.