Investigadores del centro gallego CiQUS, IBM y la petrolera ExxonMobil han modelizado compuestos de hidrocarburos a partir de sus imágenes tomadas por microscopía de fuerza atómica. En concreto, se han centrado en los asfaltenos, componentes que causan graves problemas en las tuberías y canalizaciones de la industria petrolífera.
"A pesar de la relevancia económica del petróleo, la estructura molecular de algunas de sus fracciones pesadas continúa siendo una incógnita, por la complejidad en las mezclas y la falta de patrones y técnicas adecuadas para el estudio de algunos de sus componentes", señala Diego Peña Gil, investigador principal del Centro Singular de Investigación en Química Biológica y Materiales Moleculares (CiQUS), en Santiago de Compostela.
Químicos de este centro colaboran desde hace tiempo con físicos del IBM Research en Zúrich (Suiza). En 2015 estos científicos ya consiguieron determinar la estructura molecular de una de las fracciones más intrigantes y problemáticas de este combustible fósil: la compuesta por un tipo de moléculas conocidas como asfaltenos.
Estos componentes sólidos del petróleo causan graves problemas en la industria petrolífera al bloquear tuberías y canalizaciones. De hecho, se les conoce como 'el colesterol de las refinerías', en clara alusión al efecto que esta sustancia provoca en nuestras arterias. Por tanto, conocer la estructura molecular de los asfaltenos es clave para combatir sus efectos perjudiciales en pozos petrolíferos y refinerías.
La primera aproximación de los investigadores en Santiago y Zúrich sirvió para resolver un debate clásico en este campo, con la ayuda de la técnica de microscopía de fuerza atómica (AFM). De esta forma el equipo concluyó que la mayoría de asfaltenos tienen un único núcleo aromático, rodeado de diferentes cadenas de átomos de carbono.
Ahora, de nuevo un trabajo conjunto del CiQUS e IBM, en colaboración con la compañía petrolífera ExxonMobil, ha ido un paso más allá en el estudio de esta intrincada mezcla molecular, preparando y caracterizando a nivel atómico moléculas modelo de asfaltenos, con diferentes cadenas de carbono en su periferia.
Los resultados de esta investigación han facilitado el análisis de muestras naturales de asfaltenos mediante la comparación con las moléculas modelo, lo que permitirá disponer de un mayor conocimiento sobre la estructura real del petróleo. Según Peña Gil, este avance "posiblemente tendrá importantes implicaciones en la industria del petróleo, tanto a la hora de su extracción como durante el proceso de refino".
Además de modelizar componentes como los asfaltenos del petróleo, el método también se puede aplicar para conocer mejor la estructura química de otros elementos de los hidrocarburos y de lípidos obtenidos de muestras biológicas.
Referencia bibliográfica:
Bruno Schuler et al. "Characterizing aliphatic moieties in hydrocarbons with atomic force microscopy". Chemical Science, diciembre de 2016.
La Real Academia Sueca de las Ciencias ha concedido la mitad de este galardón al bioquímico estadounidense David Baker por diseñar desde cero nuevas proteínas mediante su programa RoseTTAFold. La otra mitad la comparten el británico Demis Hassabis y el también estadounidense John M. Jumper, ambos de la empresa DeepMind de Google, que lograron predecir las estructura proteicas con IA.
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