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http://dx.doi.org/10.22201/ceiich.24485691e.2017.18.60028 | 10(18), 17-30, enero–junio 2017

Artículos de investigación

 

Panorama de la investigación en catálisis en la Facultad de Química de la UNAM*

Aída Gutiérrez Alejandre**


** Unidad de Investigación en Catálisis, Depto. de Ingeniería Química, Facultad de Química, UNAM, Circuito de la Investigación Científica, Ciudad Universitaria, Colonia Copilco Coyoacán, C.P. 04510, Delegación Coyoacán. Cd. Mx., México. Tel: +52 (55) 5622 5255.

Correspondencia: aidag@unam.mx


Resumen:

Se presenta un panorama de la investigación desarrollada en el área de catálisis en la Facultad de Química de la Universidad Nacional Autónoma de México (FQ-UNAM). Primero se da una breve descripción de la conformación de la FQ y los diferentes programas de posgrado en los que participa y aquellos involucrados en catálisis, para luego pasar a las líneas de investigación y proyectos por departamento académico. Posteriormente, doy a conocer la infraestructura disponible, fuentes de financiamiento, colaboración y proyectos para concluir con los logros y perspectivas en el área de catálisis.

Palabras clave: Facultad de Química, UNAM, catálisis, catalizadores, nanomateriales.

Abstract:

An overview of the catalysis research developed in the Faculty of Chemistry of the National Autonomous University of Mexico (Spanish acronym: FQ-UNAM) is presented. Brief descriptions of the Faculty organizational structure, postgraduate programs in which it participates and especially those related with catalysis are given as well as the research lines and projects by academic department. Subsequently the available infrastructure, financial support, collaboration and projects are presented to conclude with the achievements and perspectives in the catalysis field.

Keywords: Faculty of Chemistry, UNAM, catalysis, catalysts, nanomaterials.

 

Recibido: 13 de febrero de 2017.
Aceptado: 2 de marzo de 2017.

 
 

En 2016 se cumplió el primer centenario de la Facultad de Química de la Universidad Nacional Autónoma de México, fundada por Decreto presidencial del General Venustiano Carranza el 23 de septiembre de 1916 con el nombre de Escuela Nacional de Química Industrial, a partir de 1965 toma el nombre de Facultad de Química (FQ) encontrándose a la vanguardia de las instituciones académicas afines del país. En esta institución se ha formado a varias generaciones de profesionales de la química a nivel licenciatura y posgrado, 50,000 egresados, 700 alumnos de maestría y 300 con doctorado, egresados líderes que han contribuido en diversos ámbitos de la docencia, investigación e industria.

La misión de la FQ es “formar profesionales de excelencia con amplias capacidades en ciencia y tecnología químicas, comprometidos con aportar valor a la sociedad, en el marco del desarrollo sustentable del país” y su visión es “ser reconocida como la Facultad líder en la enseñanza de la Química por la formación de profesionales y la generación de conocimiento, nuevas tecnologías y patentes, con el propósito de contribuir en los planes de desarrollo del país”. En el cumplimiento de su misión, la labor académica que ha llevado a cabo la FQ le ha otorgado prestigio y reconocimiento internacional obteniendo premios internacionales como el Nobel de Química y el Príncipe de Asturias por egresados distinguidos.

La FQ está conformada por ocho edificios en la Ciudad de México (A, B, C, D, E, F, G y H), seis de ellos (A, B, C, D, E, F y H) ubicados dentro del campus universitario y un conjunto externo: Edificio G mejor conocido como la Antigua Escuela de Tacuba, ubicado en Mar del Norte núm. 5, Colonia San Álvaro Tacuba, en la Delegación Azcapotzalco, C.P. 09010 (Figura 1). También se cuenta con una estación foránea, la Unidad de Química en Sisal Mérida, Yucatán.

Figura 1. Fachada principal de los edificios que conforman la Facultad de Química-UNAM en la Ciudad de México. Imágenes: <www.quimica.unam.mx>.

La labor docente y de investigación se desarrolla en doce departamentos académicos: Alimentos y Biotecnología, Biología, Bioquímica, Farmacia, Física y Química Teórica, Fisicoquímica, Ingeniería Metalúrgica, Ingeniería Química, Matemáticas, Química Analítica, Química Inorgánica y Nuclear y Química Orgánica. Estos departamentos son atendidos por 1,110 académicos distribuidos así: 235 profesores de carrera de tiempo completo, 153 técnicos académicos y 722 profesores de asignatura.

Actualmente, se imparten 5 licenciaturas, todas acreditadas por organismos externos: química de alimentos, ingeniería química, ingeniería química metalúrgica, química y química farmaceútico biológica. A nivel licenciatura todas las carreras dentro de su mapa curricular en el tercer semestre, incluyen un curso de equilibrio y cinética donde se acerca al alumno a los conceptos de catálisis homogénea, heterogénea y enzimática. Solamente el plan de estudios de la carrera de ingeniería química ofrece un paquete terminal de materias optativas disciplinarias compuesto de 3 cursos: catálisis I, catálisis II y laboratorio de catálisis.

Posgrado e investigación

En los primeros 50 años del posgrado, celebrados en 2015, se ha consolidado una planta académica de primer nivel, ésta cuenta con 179 profesores adscritos al Sistema Nacional de Investigadores (SNI), de los cuales 11.2 % son candidatos, 47.5 % nivel I, 24% nivel II, y, 17.3% nivel III. Además de dos profesoras eméritas en el SNI. Durante estos años se ha fortalecido la interdisciplina y la interacción entre los programas que conforman su oferta académica y ha brindado una mayor opción de líneas de investigación de frontera, infraestructura y servicios de excelencia. También se han desarrollado alrededor de 600 tesis de licenciatura y posgrado en las diferentes líneas de investigación relacionadas con la catálisis, contribuyendo de manera importante a la formación de recursos humanos altamente especializados. La productividad en publicaciones internacionales registradas desde 1990 a la fecha de acuerdo con la base de datos Scopus es de 286 artículos.

La FQ participa en nueve programas de posgrado:

Los primeros seis programas de posgrado cuentan con el reconocimiento del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT) formando parte del Programa Nacional de Posgrados de Calidad, pues cumplen con los más altos estándares de calidad y pertinencia. Lo posgrados relacionados con el área de catálisis son: maestría y doctorado en ingeniería (ingeniería química, disciplina catálisis, ingeniería de reacciones y biocatálisis), ciencias químicas, ciencia e ingeniería de materiales y ciencias bioquímicas.

Estos programas cuentan con diversas líneas de investigación como: hidrotratamiento, desulfuración oxidativa, mejoramiento de crudos pesados, biocombustibles, desarrollo de procesos catalíticos, materiales nanoestructurados, catalizadores para celdas de combustible, catálisis enzimática, catálisis biomimética, desarrollo de procesos biocatalíticos y fotocatalíticos.

A continuación se presentan algunas líneas de investigación, por departamento académico, que se desarrollan en la FQ:

Departamento de Ingeniería Química

Unidad de Investigación en Catálisis (UNICAT)

Laboratorio de nanocatálisis

Laboratorio de Desarrollo de Procesos Catalíticos

Laboratorio de electroquímica

Departamento de Química Analítica

Departamento de Química Inorgánica y Nuclear

Laboratorio de Catálisis Materiales Avanzados y Nanotecnología (CATAMARAN)

Departamento de Alimentos y Biotecnología

Departamento de Química Orgánica

Infraestructura

Un gran apoyo para el desarrollo de los proyectos de investigación que se llevan a cabo en la Facultad de Química es la Unidad de Servicios de Apoyo a la Investigación e Industria (USAII), inaugurada en 1994, con el apoyo financiero del Programa UNAM-BID y el convenio firmado con el CONACyT. Inicialmente, se ubicó en el Edificio B y fue reubicada en 2015 con la inauguración del Edificio Mario Molina (Edificio H) donde actualmente ofrece servicios analíticos especializados de calidad. Esta unidad está certificada por el Instituto Mexicano de Normalización A.C. con la NMX-CC-9001-IMNC-2008, y también acreditada por parte de la Entidad Mexicana de Acreditación A.C. con la NMX-EC-17025-IMNC-2006 ISO/IEC 17025:2005.

Las técnicas analíticas a las que se tiene acceso en la USAII son:

Además del apoyo en técnicas de análisis especializados (Figura 2), los diferentes laboratorios que realizan actividades en catálisis cuentan con la infraestructura necesaria para la síntesis de catalizadores como rotavapores, estufas, balanzas, muflas, bombas rotativas y de membrana. Para las pruebas catalíticas se tienen sistemas de reacción a presión atmosférica y a alta presión en sistemas continuos y discontinuos (reactores Parr), autoclaves para reacciones solvotermal, baños enfriadores con recirculación, cromatógrafos de gases y/o líquidos para análisis de productos de reacción, espectrómetros de masas para identificación de productos. Algunos de los grupos de investigación también tienen a su disposición equipos de fisisorción de nitrógeno para determinación de propiedades texturales e infraestructura para caracterización de materiales por espectroscopías de UV-vis, FT-IR y ATR. Líneas de alto vacío para estudios de superficies en atmósfera controlada. Se tiene acceso a todas las bibliotecas especializadas de la UNAM y al servicio por red de búsquedas bibliográficas internacionales. Se cuenta con el personal técnico de apoyo necesario, además de talleres de soplado de vidrio, talleres mecánicos y electrónicos.

 

Figura 2. Equipos especializados que se encuentran en la Unidad de Servicios de Apoyo a la Investigación e Industria (USAII).

Financiamiento, colaboraciones y proyectos

El fortalecimiento y consolidación de la investigación en catálisis en la FQ se ha logrado a través del apoyo financiero institucional, de diferentes organismos gubernamentales y de la vinculación con la industria. Cabe también destacar los convenios de colaboración de los investigadores con diferentes grupos tanto a nivel nacional como internacional. A continuación se hará un resumen de colaboración y apoyo financiero en los últimos años.

Apoyo financiero

Programas institucionales: Programa de Apoyo a Proyectos de Investigación (PAIP) proveniente de recursos extraordinarios de la FQ; Programa de Apoyo a Proyectos de Investigación e Innovación Tecnológica (PAPIIT) de la Dirección General de Asuntos del Personal Académico en la UNAM (DGAPA-UNAM). Programas de organismos gubernamentales e industria: Los recursos financieros mayoritariamente se han obtenido del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT), a través de sus diversas convocatorias, Secretaría de Energía, Petróleos Mexicanos, Unión Europea, Consejo Regulador del Tequila, Secretaría de Relaciones Exteriores de México y el Ministero degli Affari Esteri (Italia), Consejo Superior de Investigaciones Científicas de España (CSIC), Centre National de la Recherche Scientifique (Francia), entre otros.

Colaboración

Colaboración con otras dependencias de la UNAM: Instituto de Química, Centro de Ciencias Aplicadas y Desarrollo Tecnológico (CCADET), Instituto de Investigación en Materiales, Instituto de Biotecnología, Centro de Nanociencias y Nanotecnología, Instituto de Física, Instituto de Ingeniería, Facultad de Ingeniería e Instituto de Energías Renovables.

Colaboración con instituciones de educación superior y centros de investigación nacionales: Instituto Mexicano del Petróleo, Centro de Investigación Científica de Yucatán A.C. (CICY), Instituto Politécnico Nacional (CINVESTAV, ESIQIE y CICATA), Centro Mario Molina para Estudios Estratégicos sobre Energía y Medio Ambiente, Universidad Michoacana de San Nicolás Hidalgo, Universidad Autónoma del Estado de México (UAEM), Universidad de Guanajuato, Universidad Autónoma Metropolitana, Centro Conjunto de Investigación en Química Sustentable UAEM-UNAM, Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares e Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica A.C. (IPICyT).

Colaboración con Instituciones de Educación Superior y Centros de Investigación en el extranjero: CNRS-Francia, Institut Natioanal Polytechnique de Toulouse (INPT), CSIC-España, CNR-Italia, Instituto Venezolano de Investigación Científica (IVIC), Universitá degli Studi di Genova, Universitá Rovira i Virgili, Universitá degli Studi di Roma La Sapienza, Universidad de Castilla La Mancha, Imperial College, Universidad Complutense en Madrid, Universidad Nacional de la Plata en Argentina.

Logros y perspectivas

Desde la conformación del primer laboratorio de investigación en catálisis heterogénea en 1971 en el Departamento de Ingeniería Química de la FQ-UNAM, los logros en este campo de investigación en los diferentes departamentos académicos que conforman la FQ han sido muchos y muy satisfactorios. Éstos se han reflejado en la formación de recursos humanos altamente especializados, artículos científicos publicados en revistas indizadas de reconocido prestigio internacional y en el número de citas recibidas, artículos de divulgación, libros y desarrollos tecnológicos con registro de propiedad intelectual. Aunado a lo anterior, la labor de investigación realizada en el área de catálisis también ha sido reconocida por diversas instituciones. A continuación se mencionan algunos de los premios y reconocimientos obtenidos en las últimas décadas otorgados a académicos con líneas de investigación en el área de catálisis:

En cuanto al registro de propiedad intelectual se cuenta con patentes ya sean registradas por la Universidad Nacional Autónoma de México y/o en colaboración con el Instituto Mexicano del Petróleo ante el Instituto Mexicano de la Propiedad Industrial (IMPI), en la Oficina de Patentes de los Estados Unidos, en la Oficina de Patentes Europea (EPO) y en la Organización Mundial de la Propiedad Intelectual (WIPO). A continuación se enlistan algunas de las patentes registradas:

El gran interés por el desarrollo de proyectos de investigación básica y de aplicación industrial orientados a temas prioritarios de nuestro país y a nivel mundial, así como la preocupación por la generación de conocimiento ha llevado a los diferentes grupos de investigación en catálisis de la FQ a apoyar la formación de recursos humanos especializados en esta área, tanto a nivel licenciatura como de posgrado. Al mismo tiempo se ha hecho un esfuerzo importante para lograr una infraestructura experimental de primer nivel e incorporar en los últimos tres años a nuevos académicos dentro del Subprograma de Incorporación de Jóvenes Académicos de Carrera (SIJA) en la UNAM para reforzar las áreas del conocimiento existentes y atender las áreas o necesidades emergentes, de conformidad con el plan de desarrollo de la Facultad de Química. Algunas de estas áreas emergentes son: fuentes alternas de energía a partir de recursos renovables, nuevos materiales, catalizadores altamente selectivos para la eliminación de contaminantes presentes en cortes pesados provenientes de la destilación del petróleo o para el tratamiento de crudo pesado, catalizadores para procesos petroquímicos, para nanotecnología y química verde.

Uno de los grandes retos es lograr que se realice mayor investigación interdisciplinaria y multidisciplinaria entre los grupos de investigación como elemento fundamental para generar conocimiento con un enfoque de aplicación a corto, mediano y largo plazo lo que permitirá desarrollar y/o vincular un mayor número de proyectos con la industria de manera más eficiente.

Bibliografía

Sitios de interés

Notas

* Se agradece a la Dra. Itzel Guerrero Ríos por la información proporcionada para la escritura de este artículo.