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CIENCIA

La fábrica de las moléculas: cómo Benjamin List nos hace la vida mejor

la fÁbrica de las moléculas: cómo benjamin list nos hace la vida mejor

Esta semana la Academia Sueca de las Ciencias ha decidido premiar a los químicos Benjamin List (Alemania) y David MacMillan (Estados Unidos) con el Premio Nobel de Química por sus contribuciones a la organocatálisis asimétrica. Si cada mes de octubre los científicos tenemos un ojo puesto en estas distinciones, este año es un poco especial para mí. Por un lado, por el hecho de que haya recaído en un colega del Instituto Max Planck für Kohlenforshchung (MPI-KOFO) como Ben List. Por otro, porque supone un reconocimiento de la relevancia social del campo de la catálisis, al que yo, mis estudiantes y colaboradores, y tantos colegas en el MPI-KOFO (en Mülheim, Alemania) y en el CSIC-ITQ (en Valencia) dedicamos nuestro esfuerzo diario.

La catálisis es una rama de la química que es esencial. No sólo para entender y describir el comportamiento de las moléculas sino, y sobre todo, para aprender a dirigir cómo se transforman en otras. Los científicos que, como Ben, trabajan en catálisis perseguimos desarrollar catalizadores, que son sustancias o materiales que logran facilitar y además dirigir las reacciones químicas hacia determinados productos, aquellos que nos interesan.

La importancia de los catalizadores en nuestras vidas y la economía mundial es inmensa, y esta semana la Academia de los Nobel nos lo recuerda a todos. Son esenciales en nuestro cuerpo para vivir, en la industria para producir los polímeros de los que están fabricados desde nuestra ropa hasta nuestros muebles, para obtener los combustibles que mueven los aviones y aquellos, menos contaminantes, que los moverán en unos pocos años, para desarrollar las medicinas que han llevado nuestros estándares de vida a como los conocemos hoy, y un largo etcétera.

La importancia de los catalizadores en nuestra vida es inmensa, son esenciales en nuestro cuerpo para vivir, en la industria para fabricar nuestra ropa, las medicinas y los combustibles

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Los catalizadores hacen factible que, de reacciones químicas que pueden dar lugar a miles de productos diferentes, se obtengan sólo aquellos que nos son útiles, y la industria química genere menos residuos. Pero también aceleran esas transformaciones. De hecho, existen reacciones químicas que a priori deberían ser factibles, pero son extremadamente lentas. Un ejemplo: los principios de la química indican que es posible combinar nitrógeno (el gas mayoritario en el aire que respiramos) con hidrógeno para producir amoniaco. Sí, el oloroso ingrediente de los productos de limpieza en los que más confiaban nuestros abuelos. Sin embargo, si ponemos en contacto nitrógeno e hidrógeno podríamos esperar hasta que se acabe el universo y la reacción no ocurriría. Pero, en presencia de un catalizador basado en metales como el hierro o el rutenio, la reacción transcurre en segundos. ¿Saben que la mitad de los átomos de nitrógeno que hay en el cuerpo de cada uno de nosotros ha conocido muy de cerca esos catalizadores? El amoniaco que se produce (unos 180 millones de toneladas cada año) se usa principalmente para producir fertilizantes para cultivos que alimentan al mundo y han permitido que seamos tantos como somos hoy en día en la Tierra. Y claro, si pensamos que el nitrógeno va de los fertilizantes a los praos asturianos, y de ahí a los animales (si es Ternera Asturiana IGP, mejor que mejor), siguiendo al cachopo y … ya es más fácil entender el viaje de ese nitrógeno desde un catalizador metálico en un reactor industrial hasta nuestro cuerpo.

El trabajo que ha hecho que List y MacMillan hayan podido dormir poco en los últimos dos días va aún más allá. La gran mayoría de los catalizadores contienen metales en una forma u otra. Los de síntesis de amoniaco contienen hierro o rutenio. Hasta las enzimas que actúan como catalizador en nuestro cuerpo, ayudándonos a respirar o regulando nuestro metabolismo, tienen metales como hierro, zinc o cobre en su estructura. A través de la organocatálisis, que ahora recibe el Nobel de Química, algunos científicos especialmente valientes, y algo testarudos también, se empeñaron en demostrarnos que moléculas mucho más sencillas y sin metales, podían también acelerar y dirigir reacciones químicas. Incluso reacciones asimétricas. Y es que algunas moléculas tienen una especie de hermano gemelo, su propia imagen en el espejo, que parece idéntica pero no lo es. Y uno sólo se da cuenta cuando intenta superponerlas y no puede.

En muchas ocasiones, y en ciencia especialmente, tomar el camino contrario a casi todo el mundo es más duro, hay menos luz, y se avanza más lento

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Algo así pasa con nuestras manos derecha e izquierda. Podemos oponerlas, pero si intentamos superponer una sobre la otra, no encontramos el modo. El pulgar siempre acaba encima del meñique y viceversa. En las moléculas, el “gemelo zurdo” y el “diestro” parecen idénticos, pero pueden tener propiedades muy diferentes. Un triste ejemplo, que enseñó a la medicina la importancia de esto, es el célebre caso del fármaco talidomida en los años 60. Una de las moléculas de talidamida alivia las náuseas en embarazadas, pero su molécula “gemela” provocó malformaciones severas en muchos recién nacidos. En aquel entonces, la tecnología existente producía una mezcla de las dos versiones de esta molécula. Los catalizadores que reciben el Nobel esta semana logran dirigir las reacciones químicas para producir sólo la que nos interesa.

En muchas ocasiones, y en ciencia especialmente, tomar el camino contrario a casi todo el mundo es más duro, hay menos luz, y se avanza más lento. Pero te asegura que serás el primero en descubrir qué hay detrás de las primeras curvas. Ben List y David MacMillan tomaron ese camino y lo plantaron de farolas para que muchos otros puedan seguirlo cada día con más facilidades. Las aplicaciones de sus estudios en organocatálisis ya han merecido el premio Nobel, pero crecerán en los años que vienen. Enhorabuena Ben, todos los Kohlenforschers estamos muy orgullosos.

Gonzalo Prieto, natural de Eiros (Tineo), ingeniero químico por la Universidad de Oviedo, ES investigador en el Instituto de Tecnología Química del CSIC (Valencia). También es científico invitado en el Instituto Max Planck für Kohlenforshchung (Alemania), donde inició su grupo de investigación y trabajó 5 años, y donde realiza sus investigaciones el grupo del profesor Benjamin List, el premio Nobel de Química 2021, cuyo trabajo glosa este artículo

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