Investigación

Combinan cristaloquímica e inteligencia artificial para mejorar la comprensión sobre la estabilidad de las zeolitas

El estudio llevado a cabo por un equipo de investigación de la Universidad Pablo de Olavide contribuye a entender el comportamiento de estos materiales nanoporosos de gran importancia en el desarrollo industrial e impulsar así el diseño de nuevos materiales o mejorar los métodos de síntesis

Figura que muestra esquemáticamente la idea central del trabajo
El equipo investigador ha desarrollado un conjunto de descriptores estructurales simples que permiten evaluar la energía de las zeolitas

Durante las últimas cinco décadas, las zeolitas, materiales cristalinos con una estructura de pequeños poros regulares que permiten la entrada de moléculas en su interior, han desempeñado un papel crucial en el desarrollo industrial, especialmente en la industria petroquímica o para aplicaciones medioambientales. Por ejemplo, su capacidad para actuar como catalizadores y para separar moléculas ha revolucionado la industria, al igual que su habilidad para eliminar metales pesados de aguas contaminadas.

Entender la relación entre la estructura y la estabilidad de las zeolitas ha sido un tema de interés constante durante cuarenta años en el ámbito científico. Así, con el objetivo de unificar ideas y mejorar la comprensión, los investigadores del Departamento de Sistemas Físicos, Químicos y Naturales de la Universidad Pablo de Olavide Salvador Rodríguez Gómez Balestra, A. Rabdel Ruiz Salvador y la doctoranda Noelia Rodríguez, junto a la doctora Dayrelis Mena Torres del Departamento de Deporte e Informática de la UPO, han aunado sus esfuerzos. Su enfoque innovador ha combinado la cristaloquímica con técnicas de inteligencia artificial.

El equipo investigador ha desarrollado un conjunto de descriptores estructurales simples que permiten evaluar la energía de las zeolitas, lo que a su vez ayuda a estimar su estabilidad. Utilizando técnicas de inteligencia artificial, han creado una ecuación lineal que ha sido validada con datos de zeolitas recientes, garantizando su fiabilidad. Esta ecuación describe la energía de las zeolitas tanto en estructuras relajadas como en condiciones no ideales, como deformaciones provocadas por altas presiones.

Desde el punto de vista cristaloquímico, el estudio proporciona una comprensión más profunda de cómo los detalles estructurales influyen en la estabilidad de las zeolitas, lo que podría impulsar el diseño de nuevos materiales o mejorar los métodos de síntesis.

Para hacer accesible en formato abierto este avance científico, se ha puesto a disposición del público un programa que calcula la energía de una zeolita a partir de su estructura, así como el artículo que detalla la investigación, publicado en la revista científica Crystal Growth & Design.

El acceso público de este estudio ha sido posible gracias al apoyo de la Biblioteca-CRAI de la UPO, mientras que parte de la investigación ha sido financiada por el proyecto europeo de investigación VALZEO (Marie Sklodowska-Curie Actions) y la Consejería de Transformación Económica, Industria, Conocimiento y Universidades, Junta de Andalucía (POSTDOC_21_00069), así como el apoyo computacional aportado por el Centro de Cálculo Científico de la UPO (C3UPO).

La línea de modelización atomística y de desarrollo de materiales guiados por diseño se entrelazan en VALZEO con otras de carácter experimental para de manera sinérgica avanzar en el uso de zeolitas y MOFs (enrejados metal-orgánicos) para el tratamiento de aguas y la producción de biodiesel.

Los doctores Balestra y Ruiz Salvador forman parte también del Centro de Nanociencia y Tecnologías Sostenibles (CNATS), mientras que la doctora Mena Torres es también directora técnica de la empresa EASYTOSEE AGTECH S.L (ec2ce).

Referencia:
Salvador R.G. Balestra, Noelia Rodríguez-Sánchez, Dayrelis Mena-Torres, and A. Rabdel Ruiz-Salvador. Structural Features and Zeolite Stability: A Linearized Equation Approach. Crystal Growth & Design. https://doi.org/10.1021/acs.cgd.3c00893

 

23 de mayo – 19.30 h

Agenda Cultural UPO: Teatro 'Ojos, un paraíso casi perdido'