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Zacatecas, Zacatecas. 10 de marzo de 2016 (Agencia Informativa Conacyt).- Obed Yamín Ramírez Esquivel creció en el municipio de Sombrerete, Zacatecas, en donde residió hasta la edad de 15 años, cuando se mudó a la capital zacatecana a estudiar el bachillerato. Hoy en día es estudiante de doctorado en nanotecnología en el Centro de Investigación en Materiales Avanzados, S. C. (Cimav), en la ciudad de Monterrey, Nuevo León.

En entrevista con la Agencia Informativa Conacyt, el maestro en materiales Obed Ramírez relató que su más grande influencia profesional es su padre, quien estudió para ser maestro, pero hizo una especialidad en biología, de ahí nació su interés por la ciencia.

“Recuerdo que desde niño la biblioteca de nuestra casa estaba llena de libros que hablaban sobre los porqués del comportamiento humano, de física, de química, con los que mis hermanos y yo nos enseñamos a leer. Yo no fui de los niños que hacía muchas preguntas, porque buscaba las respuestas en los libros. Cuando no sabía leer, veía las imágenes; después aprendí y desde ahí buscaba, por mi curiosidad de aprender”

El también becario del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt) mencionó que durante la educación preparatoria eligió el bachillerato de ciencias biológicas. Decidió estudiar la carrera de medicina, aunque solo fue un semestre. Aclaró que el área que más le interesaba era la investigación genómica. Desafortunadamente, en segundo semestre enfermó de diabetes. “Como dato curioso, los niveles de glucosa aceptables son de 70 a 110. Yo me puse muy mal, tenía un nivel de 800. Entonces quise darme de baja temporal, pero cuando regresé me dijeron que como empezaba la carrera, me habían dado de baja definitiva”, detalló.

Obed Yamin 3Fue entonces cuando buscó otra opción de carrera en donde se pudieran realizar investigaciones en un laboratorio e ingresó al Instituto Tecnológico de Zacatecas (ITZ) a estudiar la licenciatura de ingeniería en materiales, la cual le gustó desde primer semestre. Consecuentemente, llevó a cabo sus prácticas profesionales y trabajo de tesis en Cimav, en Monterrey, Nuevo León. Ramírez afirmó que en este lapso de tiempo trabajó con el doctor Eduardo Martínez como servicios profesionales en un proyecto industrial —el cual no aclaró por razones de confidencialidad—, pero que representó para él un gran reto al vincular la industria con el trabajo científico.

“Hay muchas opiniones que escuché en la escuela, pero cuando te toca experimentarlo en la industria tienes que utilizar tu ingenio para lograrlo, y para quienes nos gusta la ciencia es muy divertido estar variando, buscando, experimentando, inventando cosas para que algo funcione”, relató.

Posteriormente, el doctor Servando Aguirre lo invitó a trabajar en la Incubadora de Tecnología del Estado de Nuevo León, ya que en ese entonces era director de dicha institución; ahora es el director del Cimav en Monterrey, en donde Obed Ramírez estudió la maestría en materiales y a la fecha cursa su doctorado en nanotecnología, ambos catalogados en el Programa Nacional de Posgrados de Calidad (PNPC). Recientemente hizo una estancia profesional con una duración de tres meses en la Universidad de Texas, en Estados Unidos.

“Ingeniería en materiales es una carrera poco valorada, poco conocida y con un amplio ramo de trabajo (…) Cuando yo entré, me quería especializar en biotecnología para complementar lo estudiado en medicina. Sin embargo, cuando realicé mis prácticas profesionales, noté el gran y desconocido campo de la nanotecnología, ya que se puede aportar muchísimo. La nanotecnología es como una revolución industrial, es lo que está de moda; por eso llamó mi atención”, describió Ramírez.

Obed Ramírez expresó que ha explorado diversas áreas de la nanotecnología. Durante la licenciatura trabajó con materiales que funcionaban como productos cosméticos. Cuando estudió la maestría se enfocó en el área de dispositivos electrónicos como transistores, y ahora en el doctorado se ha orientado hacia el área del perfeccionamiento de celdas solares.

“Hay personas que disfrutan trabajar en una misma línea, a mí me gusta saber qué tanto se puede hacer. Lo cual quizá suene como querer abarcar mucho, pero me gusta conocer diferentes líneas y métodos para aplicar todo lo que sé. Ahora hay tres líneas de las que estoy al tanto. Conocer diferentes proyectos abre la mente para crear cosas nuevas”, manifestó Obed Ramírez.

Tecnología y compromiso social

El maestro Ramírez señaló que una de las razones que lo motivan en la investigación de nanotecnología en celdas solares es darle un enfoque social al estudio, en donde se utilicen energías alternas, las cuales son más económicas y sencillas. Con ello se lograrán aplicaciones destinadas a comunidades de escasos recursos en México.

“Como investigadores, hay muchas maneras de aportar nuestro granito de arena para lograr que en un futuro se apliquen nuestros resultados. Nosotros solos no lo lograríamos, decir esto sonaría muy pretencioso. Por eso me gusta motivar a las personas a que se adentren no solo en el mundo de la nanotecnología sino de la ciencia. Por ejemplo, la ciencia de los materiales tiene un campo de desarrollo enorme en donde se puede encontrar cabida a lo que nos gusta hacer: investigar, estudiar, aprender, aplicar, siempre y cuando tengas la curiosidad de hacerlo”, añadió.

Obed Ramírez precisó que sus planes a largo plazo son continuar con sus investigaciones en el Cimav, realizar proyectos que cubran las necesidades que se tienen en México y posiblemente dedicar otro tiempo a la docencia para compartir sus conocimientos a las nuevas generaciones.

El Centro de Investigación en Materiales Avanzados (CIMAV), ubicado en el Parque de Investigación e Innovación Tecnológica (PIIT) en Monterrey, ha desarrollado materiales reforzados con nanoplateletas de grafito que buscan mejorar el rendimiento de celdas solares.

El trabajo realizado por la doctora Liliana Licea Jiménez emplea este material debido a que presenta una gran capacidad eléctrica. Se trata de nanocompuestos de base polimérica reforzados con nanoplateletas de grafito para su potencial en la industria.

Los nanocompuestos son materiales constituidos por dos o más fases, en este caso por un polímero, reforzado con nanoplateletas de grafito, una de las formas alotrópicas del carbono en escala nanométrica.

“Los sectores que están enfocados al uso de estos nanomateriales son diversos; en particular las nanoplateletas son para impartir o dar nuevas propiedades a los materiales; esto nos permite incursionar en sectores en la industria automotriz, la construcción, la aeroespacial, la textil, la electrónica, sectores que son exigentes y el uso de nanomateriales es una oportunidad”, explica la doctora Licea Jiménez.

De acuerdo con la especialista del CIMAV, Unidad Monterrey, lo que se ha obtenido en la investigación ya se aplica en algunas pruebas de concepto de empresas, que han llevado del laboratorio a la empresa el nanomaterial para la “modificación” mecánica y térmica en la industria de la construcción. “Los materiales nanocompuestos ya se usan en las defensas y tableros, en la industria automotriz, y en la industria textil”.

El desarrollo de los materiales nanocompuestos en este centro de investigación del PIIT es una oportunidad en los diferentes sectores industriales; por ejemplo, las nanoplateletas de grafito le dan un valor agregado al producto, ya que mejora sus propiedades mecánicas, térmicas y eléctricas. Y tienen un impacto en la industria porque las demandas de las empresas son cada vez mayores y el uso de nanomateriales compuestos es una oportunidad para mejorar el producto.

“Incluso –platica la especialista del CIMAV- algunas de las empresas con las que hemos trabajado mencionaron en diversos foros que han tenido una buena respuesta en el uso de estos nanomateriales”. Afirma que para el Laboratorio de Nanocompuestos en Monterrey se lograron casos de éxito, pero reconoce que falta incursionar en sectores como la aeronáutica, entre otras áreas.

La doctora Licea Jiménez indica que además de las empresas de Nuevo León, hay compañías en otros estados del país que han mostrado interés en los nanocompuestos poliméricos; “es una ventaja trabajar con proyectos de investigación demandados por el sector industrial, porque tienen una funcionalidad específica para cada empresa”.

Y esto se debe a que cada nanocompósito es un material que tiene dos o más constituyentes, es decir el polímero y un material reforzante de tamaño nanométrico en este caso, las nanoplateletas de grafito que se encuentra a nivel manométrico.

“Para el Laboratorio de Nanocompuestos en Monterrey trabajar con las empresas representa un éxito, pero nos falta incursionar en sectores como aeronáutica”, concluye la actual directora de CIMAV-Monterrey.

Los procesos de la naturaleza siempre han jugado de nuestro lado y para aprovecharlos, científicos del Centro de Investigación en Materiales Avanzados (Cimav) desarrollan métodos de biotransformación en los cuales utilizan microorganismos para eliminar contaminantes inorgánicos del agua, como metales pesados, entre ellos el arsénico.

La doctora María Antonia Luna Velasco, integrante del Departamento de Medio Ambiente y Energía, detalla que en el laboratorio desarrollan procesos biológicos para transformar dichos contaminantes de su forma tóxica o móvil a una forma inmóvil o benigna; en el caso del arsénico lo inmovilizan del agua a través de su precipitación con sulfuro generado por microorganismos anaerobios.

El trabajo tiene como propósito obtener una tecnología o un proceso que sea utilizado en campo y de fácil implementación, dado que se pretende aplicar para eliminar, remover o quitar el arsénico presente en aguas contaminadas que llegan a sitios rurales y donde no se aplican tratamientos para eliminar el arsénico.

En entrevista para la Agencia Informativa Conacyt, la investigadora del Cimav —que pertenece al Sistema de Centros Públicos de Investigación del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt)—, detalló que en el procedimiento hacen pasar el flujo de agua contaminada por barreras biorreactivas tipo cama, las cuales contienen hierro elemental y microorganismos de cultivos anaerobios mixtos.

“En este procedimiento alimentamos los microorganismos con sulfato, y lo que hacen es tomarlo y transformarlo en sulfuro, tomando energía del hierro. El sulfuro tiene un olor característico a huevo en descomposición. Pero, en este caso, el sulfuro reacciona con el arsénico”, señala.

Y es que, detalla, en este proceso el arsénico se precipita en forma de compuestos arsénico-sulfuro en forma mineralizada.

Tratamientos biológicos

Integrante del Sistema Nacional de Investigadores (SNI) nivel I, Luna Velasco explica que el sulfuro biogénico o producido por las bacterias sulfato-reductoras (BSR) tiene la capacidad de precipitar la mayoría de los metales, es decir, cambiarlos a su forma muy poco móvil y con ello disminuir su toxicidad. Es este el principio que siguen y por el cual se considera un tratamiento biológico.

A decir de la doctora en Biotecnología por el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav) del Instituto Politécnico Nacional (IPN), en estos procesos de biotransformación se realiza una conversión de los contaminantes en condiciones ambientalmente seguras gracias a la intervención de microorganismos.

Y para que estos cumplan su función, los investigadores prueban con diversos factores, como variaciones de temperatura, potencial de Hidrógeno (pH) o exposición del contaminante para favorecer su actividad.

“En las barreras biorreactivas nosotros estamos determinando las condiciones de operación que podrían tener mejores resultados, como el tiempo de retención, el flujo y la concentración de los contaminantes, para conocer los límites de operación del proceso. Todos esos parámetros los determinamos a nivel laboratorio y a nivel piloto, que es el siguiente paso que vamos a hacer”, señaló.

Innovación

En los procesos de biotransformación las sustancias tóxicas no son degradadas sino transformadas en otras menos dañinas y menos móviles mediante el uso deBarrera biorreactiva para remover As.microorganismos, los cuales tienen la capacidad de concentrar e inmovilizar los metales pesados.

La doctora Luna Velasco señala que estas prácticas han sido utilizadas para fines distintos, por lo que la innovación de su trabajo es aplicarlo con sustratos inorgánicos contra el uso de sustratos orgánicos que dejan residuales de estos y el hecho que utilizan microorganismos enriquecidos para procesos específicos. Debido a que los resultados pueden ser sujeto de patente, no se dan mayores detalles de la forma en que realizan los trabajos.

“Es un proceso que ya se conoce y que he aplicado en otros tipos de contaminantes, por ejemplo, en la biotransformación de nitrato a nitrógeno gaseoso, bromato a bromuro y biotransformación de uranio hexavalente (móvil) a uranio tetravalente (inmóvil)”, indica.

Y añade, en el caso de la inmovilización de arsénico se han utilizado sustratos o donadores de electrones orgánicos, como la glucosa y el etanol, los cuales son muy fáciles de usar por varios tipos de microorganismos y pueden crear competencia en los procesos, además dejan residuos.

Siguientes pasos

La investigadora, que realizó su doctorado con apoyo de las becas del Conacyt, puntualiza que en los tres años en que han desarrollado el trabajo se han obtenido cultivos enriquecidos capaces de biotransformar arsénico, así como las condiciones de operación de las columnas tipo barreras biorreactivas, en que se alimentará agua contaminada real para comprobar que realmente funciona el proceso y emprender esfuerzos para aplicarlo a escala mayor.

“El siguiente paso es aplicarlo con agua real, entre los resultados que hemos obtenido es el desarrollo de cultivos enriquecidos y expuestos al arsénico. Partimos nosotros de cultivos mixtos de lodos anaerobios, donde hay una gran variedad de microorganismos y a lo largo del proceso van predominando aquellos que hacen este proceso”, narra.

Para comprobar la eficacia de los cultivos enriquecidos en las biobarreras, estiman que en el último trimestre del año arranquen pruebas con agua real contaminada con arsénico y se hará el monitoreo por tiempo determinado, cada dos o tres días.

El proyecto se realiza en colaboración con académicos de la Universidad Autónoma de Chihuahua y se plantea identificar la presencia de los minerales de sulfuro de arsénico con apoyo de la Universidad de Arizona, en Estados Unidos, para lo cual buscarán hacerlo a través de la Convocatoria de Cooperación Bilateral Científica y Tecnológica que emite el Conacyt.

Para comprender mejor el comportamiento de los materiales, los estudiantes de posgrado Armando Tejeda Ochoa y Octavio Alberto Herrera Sánchez se encuentran de intercambio académico en el College of Technology de la University of Houston. Hasta en mes de julio de 2015 estarán llevando a cabo una parte de su investigación de tesis, lo que les ayudará a completar su maestría en Ciencia de Materiales en el Centro de Investigación en Materiales Avanzados (CIMAV).

El Dr. Ivanovich Estrada-Guel, técnico académico y responsable del laboratorio de aleado mecánico del CIMAV, estará también en dicha institución hasta enero de 2016. El Dr. Estrada obtuvo su Doctorado en Ciencia e Ingeniería de Materiales en la Universidad Autónoma Metropolitana (UAM) Unidad Azcapotzalco en la Ciudad de México. Cursó una Maestría en Ciencia de Materiales en el Centro de Investigación en Materiales Avanzados. Ha sido asistente de enseñanza para el Laboratorio de Tecnología de Materiales (MECT 4172), asimismo el Dr. Estrada enseñará a los estudiantes del College of Technology cómo llevar a cabo experimentos de comportamiento de los materiales.

El Dr. Francisco Robles, profesor asociado en el College of Technology, es quién está organizando esta visita, que es financiada por el gobierno mexicano. Robles espera continuar con este tipo de intercambios, con otros estudiantes graduados, becarios posdoctorales y profesores de CIMAV así como de otras instituciones mexicanas.

Cuando se les preguntó acerca de sus expectativas, los tres coincidieron en que esta experiencia de cambio daría lugar a oportunidades sin precedentes para la promoción profesional, el aprendizaje de nuevas técnicas, y el logro de sus metas académicas.

El Dr. Estrada dijo: “Esperamos aplicar lo que estamos aprendiendo aquí, en nuestros laboratorios de investigación en CIMAV. Además, estamos seguros de que los estudiantes de la UH aprenderán algo nuevo de nosotros también.”

El Dr. Juan Méndez Nonell, director general de CIMAV, dio por inauguradas las actividades del XI Verano de la Investigación. Este proyecto de promoción de vocaciones científicas se realiza con el apoyo del programa de Jóvenes Talentos de CONACYT y este año se recibieron 40 estudiantes que durante 4 semanas desarrollarán diferentes proyectos de investigación en las áreas de medio ambiente y energía, metalurgia e integridad estructural, ingeniería y química de materiales, física de materiales y tecnologías de la información. 19 de los estudiantes aceptados son de instituciones de educación superior de la República y los otros 21 son estudiantes de la localidad.

El programa del Verano de la Investigación ha tenido impacto en la conformación de vocaciones científicas, actualmente algunos de los estudiantes que han participado en anteriores ediciones ya se encuentran realizando estudios de posgrado e inclusive, ya se tienen egresados del programa que obtuvieron una cátedra en el programa de CONACYT.

El objetivo del Verano de la Investigación es motivar a los estudiantes en la consecución de una carrera científica para impulsar el desarrollo socioeconómico nacional.