Durante décadas, la industria química ha buscado una manera de convertir directamente el abundante, aunque obstinadamente estable, gas natural en sustancias químicas valiosas. Ahora, investigadores del Centro de Investigación en Química Biológica y Materiales Moleculares (CiQUS) de la Universidad de Santiago de Compostela han logrado un gran avance: un catalizador que transforma el metano y otros componentes del gas natural en moléculas complejas, incluido un ingrediente clave para la terapia hormonal. Este avance, publicado en Science Advances, representa un paso crucial hacia una economía química más sostenible y circular.
El desafío de controlar el metano
El gas natural, compuesto principalmente de metano, etano y propano, es una fuente de energía, pero su extrema estabilidad ha limitado su uso como materia prima para la producción química. Los métodos convencionales se basan en procesos contaminantes y que consumen mucha energía. La principal dificultad radica en activar estos hidrocarburos sin subproductos no deseados.
Un enfoque fotocatalítico novedoso
El equipo del CiQUS, liderado por Martín Fañanás, desarrolló un sistema fotocatalítico que convierte directamente el metano en compuestos bioactivos. Por primera vez, sintetizaron con éxito dimestrol, un estrógeno no esteroideo utilizado en terapia hormonal, directamente a partir de metano. Esto demuestra el potencial de crear moléculas de alto valor a partir de una materia prima simple y de bajo costo.
La clave: un catalizador supramolecular personalizado
El avance depende de una reacción llamada alilación, que adjunta un “mango” químico a la molécula de gas, lo que permite modificaciones adicionales. El principal obstáculo eran los subproductos no deseados de la cloración. Para superar esto, el equipo diseñó un catalizador basado en un anión tetracloroferrato estabilizado por cationes colidinio.
“El diseño del catalizador modula la reactividad de las especies radicales, al tiempo que suprime la cloración no deseada”, explica el profesor Fañanás. Una red de enlaces de hidrógeno alrededor del átomo de hierro mantiene la reactividad, creando un ambiente óptimo para la alilación selectiva.
Sostenibilidad en el centro
El método destaca por su sostenibilidad. Utiliza hierro, un metal barato y abundante, en lugar de metales preciosos que normalmente se utilizan en catálisis. La reacción opera en condiciones suaves, alimentada por luz LED, lo que reduce el impacto ambiental y los costos de energía.
Más allá del Dimestrol: Ampliando las posibilidades
En un estudio complementario publicado en Cell Reports Physical Science, el mismo equipo demostró un método para acoplar directamente gas natural con cloruros ácidos, produciendo cetonas industrialmente relevantes en un solo paso. Ambos estudios posicionan a CiQUS como líder en soluciones químicas sostenibles.
Implicaciones para el futuro
La capacidad de convertir el gas natural en productos químicos intermedios versátiles abre nuevas posibilidades para la industria. Esta tecnología podría sustituir gradualmente las fuentes petroquímicas por alternativas sostenibles. Esta investigación de vanguardia es posible gracias al entorno de excelencia del CiQUS, reconocido por la acreditación CIGUS de la Junta de Galicia.
Este avance representa un paso significativo hacia una economía química circular, donde se aprovechen abundantes materias primas de manera sostenible. Al convertir directamente el gas natural en compuestos valiosos, el equipo de CiQUS ha allanado el camino hacia un futuro más respetuoso con el medio ambiente y más eficiente en el uso de recursos para la industria química.
