QUÍMICA FORENSE Y AMBIENTAL

Con el desafío de hacer confluir en una sola gran columna distintas áreas de estudio, el proyecto Anillo da como resultado una asociación sinérgica dirigida al desarrollo de nuevos materiales en la química ambiental y forense.

En 2009 la Policía de Investigaciones de Chile, PDI, firmó con nuestra casa de estudios un protocolo general de colaboración, cooperación académica e intercambio de profesionales. El acuerdo, suscrito en esa ocasión por el director general de la PDI Marcos Vásquez Meza y el rector Sergio Lavanchy, tiene por objeto estrechar relaciones, aunar esfuerzos y establecer normas amplias de actuación que encaucen e incrementen, dentro de un marco preestablecido, contactos y colaboración en campos de interés mutuo.

Entre las acciones concretas resultado de este acuerdo se encuentra la participación de la institución policial en el proyecto Anillo Materiales poliméricos aplicados a la química ambiental y forense, que desarrolla la facultad de Ciencias Químicas.

Con el desafío de hacer confluir en una sola gran columna distintas áreas del estudio como la química orgánica, analítica, de polímeros, ambiental y físico-química, la propuesta permitirá la convergencia de la química orgánica, analítica, de polímeros, ambiental y el tratamiento de aguas residuales, resultando una asociación sinérgica dirigida al desarrollo de nuevos materiales en la química ambiental y forense.

APROXIMACIÓN MULTIDISCIPLINARIA

El equipo de investigación que trabaja en esta incitativa está compuesto por Bernabé Rivas, director del proyecto y vicerrector de
Investigación y Desarrollo, y los investigadores de la facultad de Ciencias Químicas, Héctor Mansilla y Eduardo Pereira, como subdirectores; este último es responsable del área de química analítica y forense, mientras Mansilla es el encargado de la descontaminación de aguas mediante reacciones catalíticas conducidas por luz solar.

Los investigadores asociados, pertenecen a diferentes áreas de la química y la ingeniería química, y contribuirán desde diferentes enfoques en la resolución de los temas de investigación que puedan surgir durante la ejecución del proyecto. Se trata de David Contreras, Jorge Yáñez, Amalia Pooley y Néstor Escalona, de la facultad de Ciencias Químicas, además de Claudio Zaror, de la facultad de Ingeniería, y Pedro Sáez del Laboratorio de Criminalística Central de la Policía de Investigaciones de Chile, PDI.

El grupo científico externo que apoya la investigación está formado por nueve científicos ampliamente reconocidos, provenientes de prestigiosos laboratorios de Europa, Asia, USA y Sur América. Ellos reforzarán la propuesta aceptando estudiantes visitantes en sus laboratorios y viniendo a nuestra universidad para dar conferencias y cursos cortos.

Rivas explica que, después de la ejecución de la propuesta, se espera que esta aproximación multidisciplinaria permita proponer soluciones reales en temas ambientales y analíticos, crear nuevos polímeros funcionales y sugerir nuevas áreas de investigación partiendo de la cooperación de diferentes grupos complementarios.

TRABAJO FORENSE

En el área de la Química Analítica y Forense, los objetivos esperados son el desarrollo de materiales con capacidad de reconocimiento molecular basados en la síntesis de polímeros impresos molecularmente, comúnmente denominados MIPs.

“Esta técnica de Impresión molecular, explica Pereira, otorga a estos materiales la capacidad de reconocimiento molecular, lo que los hace muy atractivos para ser aplicados en la preconcentración y separación de compuestos orgánicos relacionados con el medio ambiente y la química forense. En particular, estamos trabajando con moléculas que están presente en los residuos orgánicos de disparo, acelerantes de incendio y algunos contaminantes de tipo orgánico como los productos de cuidado personal (PCPs), disruptores endocrinos (ECDs) y antibióticos, entre otros”.

Hasta ahora, agrega, se ha preparado una serie de MIPs con interesantes propiedades de remoción y preconcentración para moléculas presentes en residuos de disparo, tales como difenilamina, resorcinol, etilcentralita entre otras.“Tanto en el diseño de estas síntesis como en la interpretación de los resultados, hemos trabajado con programas quimiométricos. Aquí participa fundamentalmente el doctor David Contreras, investigador asociado de nuestro proyecto. Esto nos ha permitido identificar cuáles son las variables que más influyen en las propiedades que deseamos darle a estos materiales, tales como capacidad de retención y selectividad”.

Actualmente el equipo está trabajando en la síntesis de MIPs con propiedades de retención de antibióticos, proyectando utilizarlos tanto para preconcentraciones con fines analíticos como ambientales. También se ha desarrollado una serie de trabajos relacionados con la detección e identificación de residuos de disparo y de acelerantes de incendio, y se están llevando a cabo trabajos para determinar tiempo y distancias a las cuales se realiza un disparo en una situación dada.

“Parte de estos resultados han sido presentados en reuniones y congresos de la especialidad, en particular en las XXIX Jornadas de Química realizadas recientemente. En la ocasión, la estudiante de Químico Analista Fanny Leyton, expuso el trabajo Implementación de un perfil químico de residuos orgánicos de disparo (OGSR), en orificios de entrada y salida de bala en tela mediante espectroscopia NIR y SPME-GC/MS, el que fue premiado como el mejor póster presentado en el área de Química Analítica y Ambiental.

DESTRUCCIÓN DE CONTAMINANTES

En tanto, la línea de investigación Descontaminación de Aguas mediante Reacciones Analíticas conducidas por Luz Solar, se centra en la destrucción de contaminantes refractarios a la biodegradación y utiliza catalizadores y luz solar. Para ello, explica Mansilla, se busca optimizar las condiciones de reacción para lograr la destrucción de los contaminantes en el menor tiempo y al menor costo posible.

El equipo ha focalizado su interés, primero, en aguas contaminadas con residuos de antibióticos muy utilizados en salmonicultura y otras actividades médicas y veterinarias. “Los resultados han sido muy interesantes, ya que empleando materiales catalizadores heterogéneos de bajo costo (como dióxido de titanio y óxido de zinc) y luz solar, se logra su completa remoción en 25-30 minutos. Adicionalmente, y empleando catalizadores homogéneos (hierro y peróxido de hidrógeno) y luz solar, los tiempos se reducen a 5-10 min. Ha sido vital en esta parte la participación de la doctora María Angélica Mundaca en los análisis microbiológicos para monitorear la actividad antibiótica de los residuos”.

En una segunda línea de trabajo, y utilizando la catálisis heterogénea con luz solar, Mansilla señala que ha sido posible remover en pocos minutos compuestos orgánicos de mercurio y arsénico, contándose en este trabajo con el soporte analítico del doctor Jorge Yáñez.

ÁREA DE DESARROLLO

Pereira explica que la vinculación con una institución como la PDI ha sido muy positiva, “esencialmente porque nos ha permitido orientar el trabajo hacia las verdaderas necesidades del mundo forense actual, así como también ha sido de gran ayuda a la hora de plantear el diseño experimental y la obtención de muestras reales”.

El investigador destaca que en este trabajo se ha contado con mucho apoyo institucional de la PDI, siendo fundamental el trabajo realizado por el Dr. Pedro Sáez, funcionario del laboratorio de Criminalística Central, quien forma parte del proyecto como investigador asociado. A su juicio, esta iniciativa presenta muchas y múltiples proyecciones. “La PDI nos ha traspasado información de una serie de necesidades analíticas, metodológicas y de desarrollo que nos permiten proyectar nuestro trabajo mucho más allá de la finalización de este proyecto. Creo que esta área se puede desarrollar con mayor profundidad y generar un polo aquí en nuestra
Universidad que sería único en el país”, dice y agrega que ese conocimiento puede ser formalmente traspasado a los estudiantes de un serie de carreras afines, lo que diversificaría y fortalecería su formación tanto de pre como de posgrado.

“En el ámbito netamente científico nuestra proyección es generar materiales diseñados especialmente para la recolección de evidencias en el Sitio del suceso. Aquí queremos Innovar a fin de pasar de la recolección de evidencia física a la recolección de evidencia molecular esto es, tener materiales que en contacto con una superficie, tela, ropa o piel, sean capaces de reconocer las moléculas que nos interesan, captarlas y retenerlas en su interior para su posterior análisis en el laboratorio”.

Por otra parte, desde el punto de vista ambiental Mansilla señala que es indispensable contar con tecnologías que permitan “eliminar o inertizar contaminantes peligrosos, que no responden a los tratamientos convencionales o se requieren de tecnologías de alto costo”.

En otro ámbito, “la formación de recursos humanos ocupa un lugar de privilegio en nuestro quehacer; actualmente se están desarrollando tesis de doctorado, de licenciatura en Química, y de Bioquímica y Químico Analista, abordando diversos aspectos de esta investigación”.