Un grupo de investigación del Instituto de Tecnología Química (ITQ), que opera como un centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat Politècnica de València (UPV), ha validado una nueva metodología computacional denominada ZeoBind. Este innovador sistema, desarrollado en el Massachusetts Institute of Technology (MIT) en Estados Unidos, se basa en el aprendizaje automático a través de inteligencia artificial. Su propósito es facilitar la exploración exhaustiva de moléculas orgánicas para optimizar la formación de zeolitas, minerales porosos con múltiples aplicaciones, mejorando así sus propiedades y reduciendo los costos de producción.
Las zeolitas son materiales cristalinos compuestos principalmente por silicio y aluminio. Su estructura microporosa permite la entrada de diversas moléculas, lo que las convierte en catalizadores eficaces y adsorbentes industriales. La configuración y tamaño de estos poros suelen determinarse durante su síntesis mediante el uso de moléculas orgánicas específicas, que actúan como moldes para lograr características deseadas.
Avances en la investigación
No obstante, elegir las moléculas orgánicas adecuadas para cada tipo de zeolita ha sido un proceso complicado, tradicionalmente basado en métodos costosos y laboriosos. Para superar estas limitaciones, el equipo liderado por Rafael Gómez-Bombarelli en el MIT ha creado ZeoBind, una metodología que permite explorar hasta 2,3 millones de moléculas orgánicas.
“Con esta vasta cantidad de datos accesibles se podrá acelerar el diseño de las moléculas orgánicas necesarias para la síntesis de catalizadores zeolíticos”, afirma Gómez-Bombarelli, coinvestigador principal del estudio.
La investigación realizada por el ITQ ha logrado validar ZeoBind al sintetizar dos zeolitas con composiciones químicas innovadoras. Esto ha permitido mejoras significativas tanto en el proceso de preparación como en la estabilidad del material. Gracias a la inteligencia artificial, se han seleccionado las moléculas orgánicas más adecuadas para dirigir eficazmente la formación de las zeolitas deseadas.
Impacto y colaboración internacional
“Hemos demostrado que ZeoBind amplía el diseño de moléculas orgánicas a niveles sin precedentes: millones frente a cientos en investigaciones anteriores”, asegura Manuel Moliner, científico del CSIC en el ITQ y también coinvestigador principal del trabajo. Esta capacidad permite un cribado exhaustivo dirigido específicamente hacia la preparación de materiales zeolíticos.
A través de esta metodología avanzada, los investigadores del ITQ han desarrollado nuevos catalizadores zeolíticos destinados a la eliminación selectiva de óxidos de nitrógeno (NOx), lo cual es crucial para la industria automotriz y contribuye a mitigar las emisiones tóxicas generadas durante los procesos de combustión.
El proyecto también cuenta con la colaboración del personal investigador de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA) y del Instituto Tecnológico Caltech. En el ámbito del ITQ, esta investigación forma parte de la tesis doctoral de Marcela Semanate, quien ha trabajado junto a Estefanía Bello, Cecilia Paris, Isabel Millet y Manuel Moliner.
Preguntas sobre la noticia
¿Qué es ZeoBind?
ZeoBind es una innovadora metodología computacional desarrollada en el Massachusetts Institute of Technology (MIT) que permite la exploración exhaustiva de moléculas orgánicas para dirigir la formación de zeolitas, mejorando sus propiedades y reduciendo los costes de producción.
¿Cuál es la importancia de las zeolitas?
Las zeolitas son materiales cristalinos con estructura porosa que actúan como filtros inteligentes, utilizados en diversas aplicaciones industriales, incluyendo catalizadores y adsorbentes. Su estructura microporosa permite realizar distintas reacciones químicas según su composición.
¿Cómo mejora ZeoBind el proceso de producción de zeolitas?
ZeoBind permite seleccionar de manera más eficiente las moléculas orgánicas necesarias para la síntesis de zeolitas, acelerando el diseño y optimización del proceso al explorar hasta 2,3 millones de moléculas orgánicas, en comparación con métodos anteriores que se basaban en prueba-error.
¿Qué aplicaciones tienen las zeolitas desarrolladas con ZeoBind?
Las zeolitas desarrolladas mediante esta metodología pueden ser utilizadas como nuevos catalizadores para la eliminación selectiva de óxidos de nitrógeno (NOx), lo cual es relevante para la industria del automóvil y ayuda a mitigar emisiones tóxicas tras procesos de combustión.
¿Quiénes participaron en esta investigación?
La investigación fue llevada a cabo por un grupo del Instituto de Tecnología Química (ITQ) en colaboración con investigadores del MIT, la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA) y Caltech. También formó parte de la tesis doctoral de Marcela Semanate.
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