2.6. Química
2.6.1. Introducción

La Química es, por su naturaleza, una ciencia central en toda empresa humana que se relacione con algún aspecto del mundo material, y en la que exista interés por el carácter fundamental de los materiales involucrados, sus interacciones con otros materiales y el modo en que aquéllos cambian bajo ciertas condiciones. Esta definición puede involucrar desde polímeros de cobertura de componentes electrónicos hasta los pigmentos usados en pinturas renacentistas, pasando por los glóbulos rojos de un recién nacido con anemia celular. Además del modo obvio en que la Química influye en los productos de consumo diario resultantes de la investigación y producción industriales, como bolsas de plástico, juguetes infantiles, insecticidas y películas fotográficas, catalizadores de petroquímica, textiles, se utilizan indirectamente miles de productos químicos a través de los alimentos, medicamentos, transporte, etc. En los últimos años, se ha tomado conciencia de que el uso de compuestos químicos ha tenido un impacto preocupante sobre el ambiente que nos rodea. Es importante comprender los fundamentos involucrados en la producción y diseminación ambiental de compuestos químicos, para poder apreciar en su justa medida los complejos temas del impacto y la política ambientales, dado que el público recibe información variada que proviene, en general, de fuentes en conflicto mutuo.

Gran parte de las ciencias experimentales y naturales están basadas en el lenguaje molecular de la Química. Esta disciplina posee la capacidad de construir, comprender y manipular moléculas, así como de medir y predecir sus propiedades, modelar su comportamiento y aplicarlo a la producción de materiales con propiedades predefinidas, al reconocimiento molecular y al diseño de dispositivos para la detección e identificación de especies químicas.

La disciplina Química puede subdividirse en las siguientes cuatro subdisciplinas:

Química Orgánica;
Química Inorgánica;
Fisicoquímica; y
Química Analítica.

La Química Orgánica estudia los compuestos del carbono, en principio provenientes de organismos vivos, que ha derivado en la determinación de estructuras, estudios mecanísticos y obtención de compuestos de interés como: medicamentos, fibras textiles, polímeros, agroquímicos, colorantes, adhesivos, aditivos, conservantes de alimentos y catalizadores industriales y la Química Inorgánica las entidades atómicas o moleculares no orgánicas. Ambas comprenden la obtención de compuestos por síntesis o bien por hemisíntesis a partir de fuentes naturales, hasta sus propiedades químicas (reacciones), pasando previamente por la caracterización estructural , el estudio de sus propiedades físicas y el análisis y control de pureza de los mismos.

La Fisicoquímica constituye el estudio de la estabilidad relativa y dinámica de las reacciones que sufren las especies químicas, ya sea en solución, en fase sólida o gaseosa, y en superficies interfaciales.

La Química Analítica se ocupa del fundamento y desarrollo de técnicas de separación, identificación y determinación de las cantidades relativas de los componentes que constituyen una muestra material.

Cada una de estas subdisciplinas, a su vez, puede dividirse en un gran número de áreas temáticas. Muchas de ellas, por su carácter multidisciplinario, resultan comunes a dos o más de las subdisciplinas listadas arriba, o se superponen con otras disciplinas científicas, particularmente con la Biología, como la Química Bioorgánica, Química Bioinorgánica y la Biofisicoquímica, o con la Física, como las Ciencias de los Materiales.

2.6.2. Relevancia científica y económico-social

La Química es una de las disciplinas más antiguas, las primeras publicaciones científicas regulares de la misma se remontan a mediados del siglo pasado, en revistas que aún existen y con alto nivel de impacto.

Con posterioridad a la Segunda Guerra Mundial y hasta mediados o fines de los años 70, la Química evidenció un marcado desarrollo. Impulsados por la Guerra Fría y la Carrera Espacial, los departamentos de Química en instituciones académicas, Laboratorios Nacionales y Centros de Investigación en Estados Unidos crecieron en forma significativa. Esta tendencia expansiva se reflejó también en el resto del mundo, y en particular en la Argentina. Sin embargo, en los años 90 la ciencia y la tecnología comenzaron a experimentar una serie de profundos cambios, tal como se refleja en el informe del Coloquio Presidencial norteamericano Shaping the Future: The Chemical Research Environment in the Next Century (Abril de 1994). En dicha reunión, 40 participantes de la industria, las universidades (administradores e investigadores), los laboratorios de investigación y el gobierno de EE.UU. analizaron los siguientes hechos significativos:  reducciones de los presupuestos para Investigación y Desarrollo (I+D) en las mayores corporaciones;  presión en el Congreso y en el Público por investigación más aplicada en las Universidades;  disminución de puestos de trabajo para profesionales con doctorado en Química; globalización de la I+D; aumento de la desconfianza pública respecto de los productos de la industria Química;  declinación del apoyo político a la ciencia básica en Universidades y Laboratorios Nacionales.

Entre las razones que llevaron a tal escenario figuran el fin de la Guerra Fría, la globalización de la economía y el aumento en las exigencias ambientales sobre la producción. Además, muchos procesos químicos fueron reemplazados por la biotecnología en los últimos veinte años, y el crecimiento de las áreas interdisciplinarias hizo que la ingeniería incursionara en materiales, micromecánica, mecánica estadística molecular, etc., y la Física hiciera lo propio en aspectos químicos de la Física del sólido y de la materia condensada.

Por otro lado, en muchos países se observaba una disminución de la matrícula en carreras de Química. Pesaba sobre ella el estigma de la contaminación ambiental, aunque también debe comprenderse que la Química como disciplina tiene una gran responsabilidad social. Así como el uso indiscriminado de sustancias químicas pudo haber sido responsable del deterioro del ambiente, ya se está tomando conciencia que la aplicación racional de los conocimientos químicos es la mejor herramienta disponible para limpiar al planeta. La Química, por ejemplo, describió el mecanismo del agotamiento de la capa de ozono y el rol de los clorofluorocarburos (CFC) en dicho agotamiento. Debe destacarse en relación con este tema la importancia de la medición de especies químicas y la descripción cinética a nivel molecular de las reacciones entre los gases involucrados, ambos aportes de la Química. Nótese que tres Premios Nobel en Química en los últimos años han estado relacionados con el problema ambiental (Química atmosférica, particularmente referida a la formación y destrucción de ozono, P. Crutzen, M. Molina, S. Rowland, 1995), con teorías que describen fenómenos moleculares que afectan nuestra vida como la fotosíntesis, la corrosión, etc. (Teoría de reacciones de transferencia de electrones en sistemas químicos, R. Marcus, 1992) y con el descubrimiento de nuevos materiales con múltiples aplicaciones en superconductores o en medicamentos (Descubrimiento de nuevas formas de carbono, los fullerenos, R.F. Curl, H.W. Kroto, y R.E. Smalley, 1996).

Dada la capacidad de la Química de interpretar los fenómenos del mundo material en el nivel molecular, su relevancia y conexiones con áreas científicas y económico-sociales son múltiples. Es importante no encasillar al químico en sus habilidades o incumbencias específicas, lo que tendería a cerrar compartimientos estancos en forma un tanto arbitraria, desconociendo el desarrollo interdisciplinario del conocimiento científico moderno. Lo que diferencia a un químico de otros profesionales, como el ingeniero, el científico de materiales o el biotecnólogo, es su capacidad para comprender y manipular moléculas, medir y predecir sus propiedades, modelar su comportamiento y aplicar este conocimiento a problemas tales como el ensamblado de bloques moleculares para lograr nuevos materiales con propiedades predefinidas, el diseño de dispositivos para el reconocimiento molecular, el desarrollo de procesos químicos menos contaminantes, la medición específica y con alta sensibilidad de componentes químicos en mezclas complejas de origen ambiental, alimentario, farmacéutico, etc.

Áreas económico-sociales que necesitan de un conocimiento a nivel molecular para su desarrollo, y en los que la Química puede jugar un papel significativo en el futuro son:

Materiales
Energía
Medio Ambiente
Alimentos
Salud
Biodiversidad

Las áreas de Materiales y Energía contribuirán al desarrollo de las Pequeñas y Medianas Empresas (PyMEs), a través de la búsqueda de procesos de menor costo y bajo impacto ambiental que tiendan a aumentar su competitividad. Más del 95% de los compuestos químicos conocidos son orgánicos y la industria química de base orgánica tiene un papel preponderante en la economía mundial. Basta mencionar como ejemplos a la industria de los polímeros, la petroquímica y la farmacéutica. La Química Fina merece un capítulo destacado, ya que permite la obtención específica y en baja escala de compuestos de alto valor agregado, ideal para pequeños emprendimientos empresariales. La industria de nuevos materiales con aplicaciones ingenieriles, electrónicas, informáticas y de generación de energía no contaminante tiene también un papel relevante en el futuro de la industria química.

El diseño de nuevos materiales requiere del manejo de los componentes en el nivel molecular, en sistemas químicos integrados, donde cada componente de una estructura supramolecular funciona eficiente y efectivamente como fué especificado por el diseñador. Se abre paso a una Química nueva, que ya tiene numerosos ejemplos prácticos, desde las películas de fotografía color hasta los sensores para reconocimiento molecular integrados a un chip. Estos sistemas utilizan principios fisicoquímicos para copiar a la naturaleza en cuanto al concepto de organización, y pueden extenderse a dispositivos tan variados como los de liberación controlada de fármacos, perfusión transcutánea en parches o biosensores no invasivos para la medición de glucosa en tan sólo el contenido de una lágrima. Los plásticos, basados fundamentalmente en polímeros carbonados, constituyen un tema de interés actual en el área de materiales. Aquéllos parecen desplegar una ilimitada variedad de propiedades: pueden disolverse en agua, ser consumidos por microbios, mostrar una resistencia a la tensión similar al acero, conducir la electricidad, cambiar de color, o contraerse y flexionarse como los músculos humanos. Los polímeros que contienen silicio y oxígeno, en tanto, sirven como precursores de nuevas clases de cerámicos (rocas artificiales con nuevas propiedades de dureza y resistencia). En el campo de la electrónica, existe en la actualidad una amplísima gama de compuestos químicos que poseen conductividades eléctricas comparables a los metales, y algunos que son superconductores. La industria electrónica está vislumbrando la posibilidad de reemplazar los circuitos fabricados con metales y semiconductores por moléculas individuales, usando «cables moleculares» para las conexiones, lo que constituiría un componente electrónico compactado a un tamaño molecular. Más fascinante aún parece ser la electrónica orgánica, que intenta imitar la regulación de flujos eléctricos en biomoléculas.

Con la duplicación de la población mundial a mediados del siglo XXI, las demandas globales de energía se multiplicarán por un factor similar, y la búsqueda de nuevas formas de generación y conversión de energía se hará más urgente. Las celdas de combustible, que queman hidrógeno en presencia de oxígeno, generando agua como único subproducto, son al mismo tiempo más eficientes que los motores de combustión interna porque evitan las limitaciones del Ciclo de Carnot. Son limpias, eficientes y silenciosas, con una reducción en un factor de 10 en las emisiones de contaminantes tales como NOx, CO e hidrocarburos. Debido a su alta eficiencia (46-60%) la producción de CO2 por energía generada es la mitad que la de los motores térmicos. Se está realizando un gran esfuerzo para encontrar electrocatalizadores que permitan la oxidación directa de metanol (de fácil disponibilidad y manejo) sin necesidad de reformado. Las contribuciones futuras de la Química en esta área serán fundamentales.

Un aspecto energético importante en el que el sector científico argentino presenta ventajas comparativas (dada la cantidad y calidad de los investigadores), está constituido por las baterías: baterías primarias de alta energía para dispositivos electrónicos, marcapasos, audífonos, etc. El desarrollo de polímeros conductores también está relacionado con la conversión química de energía en baterías para filmadoras, teléfonos móviles y otros dispositivos de uso masivo creciente. Finalmente, la eliminación o el reciclado de millones de baterías requiere esfuerzo por parte de los químicos para encontrar los métodos que tengan menor impacto ambiental.

También merece destacarse, en el área energética, la necesidad de desarrollar métodos eficientes para capturar la energía solar y convertirla en otras formas más útiles. Las celdas solares son una respuesta, ya que emplean materiales que absorben la luz y la almacenan en forma de energía química o la convierten en electricidad. Se están estudiando celdas solares modernas que imiten a su versión natural: los centros de reacción fotosintéticos de las plantas.

En el área medioambiental podemos distinguir varios aspectos en que la Química ya participa activamente, como la detección específica y con alta sensibilidad de contaminantes en matrices complejas, el modelado de la especiación e interacción de especies en aguas, atmósfera y suelos, la remediación de ambientes contaminados y el rediseño de procesos alternativos benignos al ambiente con aceptable relación desperdicio a producto (waste to product ratio) y aceptables costos de producción frente a costos de remediación.

Ejemplos de la importancia de la Química en el área medioambiental lo constituyen el indiscriminado uso de solventes por parte de la industria, y la necesidad de su reemplazo por procesos de extracción. Por ejemplo, en la industria alimentaria se han introducido tecnologías como la extracción supercrítica (dióxido de carbono a temperaturas mayores que 32°C y presiones entre 80 y 200 bar) en aceites, café descafeinado, lúpulo para cerveza, yema de huevo sin colesterol, etc. El uso masivo de cloro en la industria Química [pesticidas, purificación de agua, compuestos farmacéuticos, solventes y CFC como refrigerantes, propelentes en aerosoles, espumas plásticas, cloruro de polivinilo (PVC), que en la industria de los plásticos ocupa el 28% de la producción] ha acompañado al aumento del nivel de vida desde la posguerra. Sin embargo, el cloro es considerado uno de los productos químicos más peligrosos de uso actual, y la evidencia del efecto nocivo de alguno de sus compuestos sobre el ambiente ha llevado a la restricción de su utilización. El protocolo de Montreal ha establecido el retiro paulatino de la producción y consumo mundial de CFC a causa de su acción catalítica sobre el agotamiento de la capa de ozono, y el informe Ehrenfeld de 1993 trata acerca de la utilización y regulación de la industria del cloro. La búsqueda de alternativas al cloro en la industria ha creado muchos focos de investigación en Química como las síntesis y electrosíntesis ambientalmente responsables (programas financiados en EE.UU. conjuntamente por EPA y NSF), o el uso del dióxido de carbono supercrítico como solvente en reacciones de radicales libres. La compañía Dupont desarrolló un proceso de síntesis directa de agua oxigenada a partir de hidrógeno y oxígeno con agua como único subproducto, mientras que la Monsanto informó sobre una nueva forma de producir p-nitroanilina sin intervención de p-nitroclorobenceno, y se investigan alternativas al fosgeno en la elaboración de isocianatos y uretanos. La conferencia The Future Uses of Chlorine: Issues in Education, Research, and Policy, realizada en el MIT en Junio de 1996, enfocó temas tales como toxicología de organoclorados, temores del público sobre usos del cloro, respuesta y liderazgo de la industria, uso de la ciencia en el diseño de políticas ambientales, estrategias para la educación, políticas sociales y participación del público.

En el área agroalimentaria, la disciplina participa en la síntesis y el estudio de la degradación de agroquímicos (fertilizantes, pesticidas, etc.) y en el aumento del valor agregado de los recursos naturales. La extracción supercrítica y la hidrogenación de aceites son ejemplos del uso de nuevas tecnologías que aporta la Química. También cumple un importante papel en el desarrollo de nuevos métodos de producción de alimentos, y en la detección, identificación y cuantificación de componentes de alimentos, sus productos de degradación, conservantes, aromatizantes, saborizantes y adulterantes de origen químico.

En el área de la salud no puede soslayarse el desarrollo y el análisis químico de productos para la salud que puedan satisfacer nuevas normas de calidad total en un mercado globalizado. En este sentido, la Síntesis Orgánica, la Química Organometálica y el aislamiento de productos naturales con actividad farmacológica podrán proveer nuevos medicamentos. Merece destacarse el reciente surgimiento de la Química Combinatoria, de desarrollo prácticamente nulo en nuestro país, que está contribuyendo de un modo relevante al descubrimiento de nuevos medicamentos, mediante la construcción de las llamadas bibliotecas de compuestos con actividad farmacológica y sus análogos. Estas permiten poner a prueba, frente a un determinado objetivo farmacéutico, miles de nuevos compuestos químicos al mismo tiempo, incrementándose significativamente las posibilidades de descubrir drogas valiosas, (aunque todavía no se ha resuelto completamente el problema de la detección y análisis rápido de los productos obtenidos de tercera y cuarta generación – IUPAC 1999). En tanto, la Química Analítica, en conjunto con la Quimiometría, deberá ser capaz de producir nuevos métodos de control de calidad farmacéutica, y de control o monitoreo de fármacos en fluidos biológicos, para optimizar la acción farmacológica y minimizar los riesgos de toxicidad o sobredosis.

La Química en mesoescala o nanotecnológica corresponde a un área interdisciplinaria, surgida de la tendencia a la miniaturización y la precisión en la terminación, y del desarrollo de tecnologías que permiten observar y manipular objetos de tamaño atómico o molecular. El autoensamblado molecular, las películas delgadas de Langmuir-Blodgett, las microscopías de fuerzas atómicas y túnel inventadas hace menos de 10 años se usan hoy corrientemente, existiendo en Argentina alrededor de 10 microscopios de sonda de barrido (SPM). Un informe reciente del Parlamento Británico estimó en 20 a 100 mil millones de dólares el mercado mundial para el año 2000 en nanotecnologías con aplicaciones tales como sensores químicos, microfabricación de nebulizadores libres de CFC, sensores para bolsas de aire en automóviles, instrumentos quirúrgicos, fibras ópticas para telecomunicaciones y tecnología de información (almacenamiento). La inversión actual en diversos programas de investigación en EE.UU. es de 4 millones anuales en el ARPA, 5 millones en la NSF y otro tanto en el NIST, mientras que la industria automotriz japonesa es el mayor usuario de nanotecnologías en ese país, en procesos de automatización (sensores y actuadores) y en dispositivos médicos.

Finalmente debe mencionarse el área educativa, en la que la Química deberá tenerse en cuenta como un componente importante en lo concerniente a Biología Molecular, Ingeniería de Materiales, Tecnología de alimentos, etc. en las diversas curricula. La enseñanza de la Química por profesionales con activa experiencia en investigación en el área es de gran importancia.

2.6.3. Descripción de la frontera del conocimiento

Las incumbencias de las áreas temáticas de la Química que se desarrollan en la actualidad en el mundo puede encontrarse fundamentalmente en las áreas de Materiales, Energía, Medio Ambiente, Salud y Biodiversidad.

En el área de Materiales:

l La Química Inorgánica de Síntesis (incluyendo la Química de Coordinación) puede contribuir con la producción, caracterización y correlación propiedad/estructura de sólidos novedosos, de los que se esperan propiedades especiales (cristales líquidos, nanopartículas, materiales para sensores específicos, materiales ópticos no lineales, catalizadores, etc.)

l La Química de los Polímeros, con sus estudios sobre la síntesis, caracterización y propiedades de nuevas macromoléculas, se ha orientado a la obtención de polímeros especiales, que como materiales singulares [por ejemplo polímeros líquidos cristalinos y polímeros electroópticos utilizados en la construcción de diversos dispositivos, ver Chem. & Eng. News, 74, 22 (1996)] pueden ser incluidos también dentro de la Ciencia de los Materiales.

l La Química Organometálica está también investigando procesos de importancia tecnológica. En este último aspecto, la síntesis de nuevos catalizadores derivados de los metalocenos conduce a una superposición con áreas como Ciencia de los Materiales y Química de los Polímeros. Estos catalizadores, al igual que los catalizadores de Ziegler-Natta (aún usados para la producción industrial de polietileno y polipropileno), se basan en metales de transición. Sin embargo, por sus características estructurales, tienen la ventaja de permitir el rediseño de su estructura polimérica [ver A.M. Thayer, Chem. & Eng. News, 73, 15 (1995)]. El uso de estos catalizadores (ya hay plantas de las compañías Exxon y Dow que los utilizan) está llevando a la industria plástica hacia la producción de materiales poliméricos completamente nuevos. La Química Organometálica también interactúa con la Síntesis Orgánica, siendo una de las tendencias actuales el uso de compuestos organometálicos para efectuar transformaciones estereoselectivas de moléculas orgánicas.

l Son también cada vez mayores las contribuciones de la Química Orgánica de Síntesis a la denominada Química Fina, a través del desarrollo de nuevos procesos químicos [ver S.C. Stinson, Chem. & Eng. News, 74, 41 (1996)]. Esta última área puede permitir el desarrollo de nuevos procesos de producción competitivos a nivel industrial.

En el área energética:

l La Electroquímica y Termodinámica contribuirán de modo fundamental al desarrollo y fabricación de nuevas baterías y celdas de combustible.

l La Fotoquímica y Electroquímica podrán proveer las claves para el desarrollo de sistemas eficientes de almacenamiento de energía solar.

En el área medioambiental:

l El estudio de la Cinética y Mecanismos de Reacciones Orgánicas e Inorgánicas es relevante en esta área. Las reacciones atmosféricas por radicales libres, las reacciones de transferencia de electrones, las reacciones específicas de reconocimiento de un sustrato, los sistemas químicos organizados lejos del equilibrio son ejemplos en los que los mecanismos inorgánicos juegan un papel central.

l La Química Analítica de trazas, multicomponentes y mezclas complejas jugará un importante rol, por su habilidad en la detección y cuantificación de componentes normales y contaminantes en muestras de origen natural. Comprende el desarrollo de nuevos métodos cromatográficos, espectroscópicos y electroquímicos de análisis cuali-cuantitativos, con el concurso de técnicas de Quimiometría o análisis computacional de datos.

l La Química Inorgánica y la Fisicoquímica de interfaces sólido/gas y sólido/líquido, y las áreas multidisciplinarias Bioinorgánica y Biofisicoquímica.

l Las Químicas Orgánica y Bioorgánica, tanto estructurales como mecanísticas.

En el área de la salud:

l La Química de los Productos Naturales se ha orientado fundamentalmente a la búsqueda de agentes químicos presentes en organismos vivientes (vegetales, insectos, organismos marinos, etc.) que puedan utilizarse, entre otros, para tratar o prevenir cáncer, enfermedades infecciosas, SIDA, enfermedades cardiovasculares, malaria y otras enfermedades parasitarias, e inclusive desórdenes mentales. Estas investigaciones, salvo el caso de una sola compañía farmacéutica, en los países del primer mundo son llevadas a cabo exclusivamente por instituciones académicas y de investigación estatales [A. Maureen Rouhi, Chem. & Eng. News, 75, 14 (1997)].

l La Síntesis Orgánica está dirigida principalmente al diseño de nuevos caminos para la síntesis de moléculas asimétricas en relación especialmente con sus posibles aplicaciones farmacológicas. Colaboran con ella la Fisicoquímica Orgánica, que suministra información sobre los mecanismos de reacciones y permite predecir los productos y la estereoquímica de los mismos, y la Química Computacional, que permite el modelado molecular y una aproximación a las propiedades de las moléculas y a su síntesis teórica. También puede incluirse en este punto la llamada Química Combinatoria, que permite la obtención rápida y eficiente de un número elevado de compuestos análogos con potencial actividad farmacológica.

l Las investigaciones en Química Organometálica se dirigen también en la actualidad a la síntesis y al estudio de las propiedades de nuevas moléculas con uniones metal-carbono, con el objetivo final de determinar posibles aplicaciones en diversas áreas (productos de interés agroquímico, biocida, farmacéutico, etc.). A partir de diversas investigaciones, la Química Bioorgánica ha permitido la obtención y caracterización de biocerámicos y biopolímeros. La combinación de estos con células óseas y factores de crecimiento a permitido generar nuevos materiales sintéticos para reparar fracturas de huesos o reemplazarlos [ver S.K. Ritter, Chem. & Eng. News, 75, 27 (1997)].

l La Química de Coordinación y el estudio estructural de complejos metálicos pueden proveer nuevos mecanismos de transporte de radiofármacos o agentes de contraste, ampliamente utilizados en medicina en técnicas de imágenes, ya sea por emisión de positrones u otros métodos radioquímicos, o mediante resonancia magnética.

l Serán también importantes las contribuciones de una Química Analítica cada vez más orientada hacia el análisis de trazas y de mezclas complejas de multicomponentes, herramienta imprescindible en el control de calidad farmacéutico y de alimentos, en la detección de componentes normales, contaminantes y adulterantes, en el monitoreo de fármacos en fluidos biológicos (con una tendencia mundial hacia el uso de técnicas espectroscópicas no invasivas), etc. Será fundamental el desarrollo de métodos de análisis químico basados en cromatografía, espectroscopía y electroquímica, junto con el uso cada vez más generalizado de técnicas computacionales de análisis de señales analíticas, como los métodos de calibración multivariada, las redes neuronales, etc.

Finalmente, debe mencionarse que en muchas de las áreas antes mencionadas, la Química Teórica colabora activamente en el modelado del comportamiento e interacciones atómicas y moleculares, mientras que el estudio de Nanoestructuras lo hará en el desarrollo de microsensores y microinstrumentos para la tecnología de salud humana, fibras ópticas para telecomunicaciones, etc.

2.6.4. La situación en Argentina
2.6.4.1. Breve reseña histórica y situación actual

La República Argentina tiene una larga tradición en investigación en Química, como ejemplo, en la Universidad de Buenos Aires ya se ha cumplido más de 100 años del Doctorado en Química, con una producción continua y creciente que se ha incrementado desde fines de la década de 1950 con la creación de instituciones como el CONICET y la Carrera del Investigador. Este ha financiado la creación de laboratorios de química, la compra de equipamiento, el mantenimiento de bibliotecas, y el otorgamiento de becas internas y externas, imprescindibles para el desarrollo y mantenimiento de una actividad permanente en investigación en todas las disciplinas, y particularmente en Química, donde es significativa la dependencia respecto del equipamiento y la disponibilidad de reactivos químicos.

La Asociación Argentina de Investigación Fisicoquímica reúne cada dos años a la mayoría de los investigadores en distintas áreas de la Fisicoquímica y la Química Inorgánica, con alrededor de 500 presentaciones. En el X Congreso de Fisicoquímica en Tucumán (abril 21-25 de 1997) se presentaron 586 trabajos en las siguientes áreas:

l Superficies, Interfaces y Catálisis Heterogénea;

l Química Teórica, Espectroscopía y Estructura;

l Termodinámica y Fenómenos de Transporte;

l Electroquímica Básica y Aplicada;

l Cinética Química y Fotoquímica;

l Fisicoquímica de Sólidos; y

l Fisicoquímica General y Biofisicoquímica.

En la actualidad existe una importante actividad de investigación en Química Inorgánica, Analítica y Fisicoquímica en la Universidad de Buenos Aires (FCEyN), en las Universidades Nacionales de La Plata, Córdoba, Tucumán, Mar del Plata, Rosario, Rio Cuarto, Santiago del Estero , Santa Fe y del Sur. En algunas de estas Universidades, la actividad se concentra en institutos tales como DQIAyQF-INQUIMAE (UBA), QUINOR e INIFTA (UNLP) e INFIQC (UNC). También se registra una importante actividad en instituciones no universitarias como CNEA (Unidad de Actividad Química), CITEFA e INTI.

Las áreas temáticas con desarrollo relativamente importante en el país han sido la termodinámica de fluidos hidrotérmicos, agregados moleculares y electrolitos, la cinética en fase gasesosa, la espectroscopía, la electroquímica interfacial (incluyendo electrocatálisis, electrodos modificados, electroanálisis, etc.), la fotoquímica, el estudio de superficies y catálisis, nanoestructuras, modelado molecular y química teórica.

La electroquímica tiene un buen nivel de desarrollo en las Universidades Nacionales de La Plata, Buenos Aires, Córdoba, Río Cuarto, del Sur, Santiago del Estero, Santa Fe, etc. mientras que los grupos más importantes de Cinética y Fotoquímica se encuentran en las Universidades de Córdoba, Río Cuarto, Buenos Aires, La Plata y Mar del Plata. Además en el INTEC de Santa Fe existe una larga tradición en la ingeniería de reactores fotocatalíticos.

Las áreas de organometálicos, química de coordinación y sólidos inorgánicos continuarán sus aplicaciones al desarrollo de nuevos materiales (electrónicos, ópticos y magnéticos), de procesos de catálisis y fotocatálisis, de síntesis y fotosíntesis quirales de compuestos con actividad biológica, de biocidas compatibles con el medio ambiente, etc. La fotocatálisis puede constituir una herramienta para la destrucción de contaminantes como organoclorados, residuos de arsenales químicos, etc. Se han encontrado 35 publicaciones específicas bajo la palabra clave Inorganic en conjunción con Argentina en el Citation Index en el período 1993-1997, si bien hay muchas más en espectroscopía y otros aspectos fisicoquímicos de los compuestos inorgánicos.

Con respecto a la Química Orgánica, en el XI Simposio realizado por la Sociedad de Investigaciones en Química Orgánica (Villa Giardino, Córdoba, 16-19 noviembre de 1997) se presentaron 211 trabajos científicos, distribuidos en las áreas siguientes:

l Fisicoquímica Orgánica;

l Productos Naturales;

l Síntesis Orgánica;

l Espectroscopía;

l Organometálicos; y

l Química Bioorgánica.

Debe notarse que las primeras investigaciones que se realizaron en el país en Química Orgánica estaban relacionadas principalmente a la Química de Productos Naturales (principalmente en la UBA). Por este motivo, aquélla es posiblemente el área que cuenta en la actualidad con más investigadores. Posteriormente se fueron incorporando la Síntesis Orgánica y la Fisicoquímica Orgánica, teniendo un desarrollo incipiente otras áreas como la Síntesis de Polímeros y la Química Organometálica.

La necesidad de costoso equipamiento, tales como espectrómetros de resonancia magnética nuclear (RMN), de masas, infrarrojo y ultravioleta, cromatógrafos gaseosos y líquidos, analizadores elementales, etc., así como de bibliografía actualizada, indispensables para realizar una investigación en Química Orgánica, hace que sea muy difícil realizar investigaciones en Química Orgánica en laboratorios que no posean un equipamiento mínimo.

Las principales áreas de desarrollo en Argentina son las de Productos Naturales, Química Orgánica Estructural, Síntesis Orgánica, Fisicoquímica Orgánica y Química Organometálica. Estas investigaciones se llevan a cabo, fundamentalmente en la Universidad de Buenos Aires (Facultades de Ciencias Exactas y Naturales, Farmacia y Bioquímica), en la Universidad de Córdoba (Facultades de Ciencias Químicas, de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales), en la Universidad Nacional de Rosario (Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas), y en la Universidad Nacional de San Luis (Facultad de Ciencias Químicas). Grupos más reducidos de investigación existen en las Universidades Nacionales de la Plata, Río Cuarto, del Sur, de Tucumán, y en la Universidad Tecnológica Nacional (Regional Córdoba).

La Química Analítica de servicios jugará un papel preponderante en la economía globalizada del futuro. Los proveedores de productos químicos y farmacéuticos deberán encarar un control de calidad con requerimientos específicos debido a cambios tecnológicos y a exigencias de calidad total (como la de las normas ISO 9000). Debido a ello, la Química Analítica moderna deberá ser desarrollada en las Universidades para formar nuevas generaciones de químicos que puedan encarar el desafío. En 1987, el Prof. H. Mottola (Univ. de Oklahoma) realizó una evaluación de la Química Analítica en la Argentina para el CONICET, concluyendo que existía un déficit en la materia y recomendando su desarrollo. El déficit mencionado se evidencia si se comparan el desarrollo de la Química Analítica en nuestro país y en Brasil, donde se inventó el análisis por inyección en flujo (FIA) y existe una amplia tradición analítica.

El análisis de las publicaciones del Science Citation Index muestra que en Química Analítica hay 33 referencias en el período 1993-1997, además de 8 trabajos de un investigador posdoctoral que ya se reintegró al país, realizados íntegramente en EE.UU.. Se registran sólo 4 publicaciones en el Analytical Chemistry, mientras que las restantes publicaciones están repartidas en The Analyst, Analytica Chimica Acta, Fresenius Journal of Analytical Chemistry, etc. La mayor producción corresponde a la Universidad Nacional de San Luis (donde se desempeña el grupo formado por el Dr. Olsina) con 7 publicaciones; otros grupos de Química Analítica que publican internacionalmente se encuentran en la FCEyN de la UBA, en la Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas (Universidad Nacional de Rosario) y en la Facultad de Ciencias Químicas (Universidad Nacional de Córdoba).

Si bien existen muchos laboratorios universitarios que desarrollan importantes tareas de servicios analíticos, de asesoramiento y optimización de tecnologías de medición, es comparativamente muy bajo el número de investigadores dedicados al desarrollo de nuevos métodos analíticos. Sólo en años recientes se ha prestado atención a métodos de reconocimiento molecular que utilizan enzimas, ADN, electrodos modificados, etc., habiendo una mayor tradición en métodos espectroscópicos. La aplicación de métodos de calibración multivariada y análisis mediante redes neuronales a señales analíticas (que pueden provenir de distintas espectroscopías o técnicas electroanalíticas) está teniendo un auge importante en el mundo, como alternativa a los métodos cromatográficos que emplean solventes tóxicos no reciclables, y a otros métodos más complejos de análisis de multicomponentes. Algunos grupos de trabajo están incorporando estas técnicas (FCEyN, UBA y Universidades Nacionales de San Luis y Rosario). En este aspecto es importante la colaboración que ya existe con químicos analíticos españoles, que poseen un larga tradición en desarrollo y aplicación de métodos quimiométricos de análisis.

Debe señalarse que no existe hasta el momento una Asociación de Investigaciones comparable a las AAIFQ y SAIQO, que engloban a fisicoquímicos y químicos inorgánicos y orgánicos. Hasta hoy han fracasado algunos intentos aislados de crear tal asociación, que podría jugar un rol muy importante en la promoción de la disciplina analítica en la Argentina, y contribuir a la formación de nuevos investigadores en el área.

Finalmente, es importante destacar que muy buenos químicos argentinos se destacan actualmente en el exterior adonde han emigrado por distintos motivos, (EE.UU., Reino Unido, Alemania, Chile, Brasil, Venezuela, etc.). En particular, disciplinas completas como la Electroquímica se ha desarrollado en Brasil en los últimos veinte años, liderada por un pequeño grupo de argentinos formados en la Universidad de Buenos Aires.

2.6.4.2. Comparación con otros países

Un estudio comparativo (Nature 398, 6726, 1999; FAPESP, San Pablo, Brasil, 1999) acerca de la cantidad de artículos científicos publicados indexados por ISI, entre Argentina, Brasil, Méjico y Chile arroja los siguientes resultados para 1998.

Estos resultados indican que estamos bien ubicados, teniendo en cuenta la inversión en I+D. El mismo estudio traza un panorama de la Investigación Científica en América Latina y define a Argentina, Brasil y Méjico como las tres potencias científicas de la región.

Parecen no existir indicadores estadísticos precisos para la comparación de la producción, productividad relativa e índice de citas entre la Química en Argentina y en otros países como España, Australia u otros países latinoamericanos (Brasil y Chile) cuya estructura económica y científica es similar a la de nuestro país. Sin embargo, existe a este respecto una percepción cualitativa generalizada en la comunidad científica argentina, derivada de sus múltiples contactos internacionales. Esta sensación indica que otros países invierten más dinero y de manera más eficiente en el sistema científico que la Argentina, con un fuerte apoyo a la formación externa de sus jóvenes científicos, a la colaboración internacional, al mantenimiento de bibliotecas y a la instalación y mantenimiento de equipamiento mayor. Teniendo en cuenta la baja y poco racional inversión en I+D en Argentina (1.136 millones de dólares) con respecto a Brasil (5.484 millones de dólares) es mucho lo que se ha producido, especialmente en el campo de la Química (FAPESP, San Pablo, Brasil, 1999), pero se debe tener en cuenta que ésta es una comparación horizontal y se está muy lejos de lo que se invierte en países desarrollados como por ejemplo Alemania, Estados Unidos y Japón.

Un listado tentativo de áreas de importancia que poseen pocos grupos de investigadores consolidados en Argentina se dá a continuación.

En Química Orgánica:

l Ciencias de los Materiales Orgánicos;

l Síntesis Combinatoria; y

l Electroquímica Orgánica.

En Fisicoquímica:

l Estudios de cinética de procesos en flujo, reconocimiento molecular y generación de señales empleando técnicas electroquímicas y fotoquímicas que involucran integración en microelectrónica;

l Desarrollo de detectores químicos (sensores implantables in vivo, sensores descartables para análisis bioquímico-clínico, para la medición remota y en línea de variables químicas de procesos, para la automatización en Bioquímica y en estudio de fármacos, etc.);

l Nuevos Materiales, donde es insuficiente la interacción con físicos e ingenieros en proyectos integrados; y

l Aspectos de Fotobiología, como fototerapias para el tratamiento del cáncer, monitoreo de niveles de metabolitos in vivo (glucosa, dopamina, oxígeno, etc.), donde la interacción con biólogos y médicos puede aportar una visión molecular útil a otras disciplinas.

En Química Analítica:

l Desarrollo de técnicas de inteligencia artificial para el análisis de espectros, para el reconocimiento de patrones en muestras complejas con sensores como la nariz artificial para oler vacas, cerveza, café, etc. La interacción de químicos y matemáticos en proyectos interdisciplinarios de simulación numérica, algoritmos para el reconocimiento de patrones, fractales, caos en cinética Química e inteligencia artificial, si bien se encuentra alguna actividad en el país, debiera fomentarse; y

l Desarrollo de nuevas estrategias analíticas que combinen técnicas electroquímicas, espectroscópicas o cromatográficas con métodos de Quimiometría, para el análisis de mezclas complejas de multicomponentes. Estas estrategias podrán orientarse al control de calidad farmacéutico y bromatológico, al monitoreo de fármacos o tóxicos en fluidos biológicos, al análisis de suelos, etc.

En Química Inorgánica:

l Síntesis de sólidos inorgánicos, en particular en relación a Ciencias de los Materiales. Sólo algunos grupos, o subgrupos pequeños dentro de centros importantes de investigación han apuntado al problema de la síntesis inorgánica. Esta falencia es obvia tanto respecto de compuestos moleculares como de supramoleculares y sólidos tridimensionales. Estos dos últimos casos son particularmente críticos por sus implicancias en las tendencias actuales; y

l No existe tampoco un fuerte desarrollo en la etapa siguiente a la síntesis, es decir, en la correlación entre estructura y propiedades funcionales novedosas.

Áreas multidisciplinarias:

l Química Bioinorgánica y Biofisicoquímica (como el estudio de metaloenzimas y metaloproteínas) que no son abordadas desde las ciencias biológicas, biofísicas y bioquímicas como desde la Química.

2.6.4.4. Aspectos regionales

Un breve estudio del desarrollo relativo de la Química en diferentes regiones de la Argentina muestra claramente que existen centros en los que se concentra principalmente la investigación química: las Universidades Nacionales de Buenos Aires, La Plata, Córdoba, Rosario, San Luis, Tucumán y del Sur, e instituciones tales como el INTEC y la CNEA. Esto se debe fundamentalmente a los requerimientos de equipamiento importante de alto costo, por lo cual la investigación se concentra en los lugares donde éstos existen, funcionan y se pueden mantener, aparte de contar con el personal entrenado para su operación.

2.6.5. Cooperación internacional

Los diversos grupos argentinos de investigación interactúan activamente con grupos científicos del exterior a través de convenios, con importante intercambio de recursos humanos (investigadores y becarios), con países como: Alemania, Canadá, Estados Unidos, España, Francia, Gran Bretaña, Italia, Japón y Suecia, lo que permite una actualización permanente. Becarios e investigadores argentinos realizan desde pasantías cortas hasta estancias de varios años de duración, merced a las becas otorgadas por instituciones como el CONICET y las distintas Universidades Nacionales, o a través de convenios bilaterales con los países mencionados. Mediante estos mismos convenios, científicos extranjeros de relieve visitan nuestro país para asistir a congresos y dictar cursos y seminarios de su especialidad.

Buen número de investigadores actúan como revisores o son miembros de Comités Editoriales de importantes publicaciones internacionales de circulación periódica.

Merece también destacarse la realización, en nuestro país, de reuniones internacionales de Química, como el Simposio Internacional de Química Analítica (Buenos Aires, 1990), el Simposio Internacional sobre Ligandos Macrocíclicos (Buenos Aires, 1990), el congreso Latinoamericano de Química (Buenos Aires, 1990), el Congreso de la Sociedad Internacional de Electroquímica (Córdoba, 1992), el congreso Latinoamericano de Fisicoquímica Orgánica (Córdoba, 1996).

Parece no existir un mecanismo institucional de vinculación con científicos argentinos que se encuentran desarrollando su actividad en forma permanente en países desarrollados. Los múltiples contactos que existen se deben más a iniciativas personales, tanto de los investigadores radicados en el exterior como de los que trabajan en Argentina.

2.6.6. La educación en Química

La situación de la Educación en Química en nuestro país refleja, por un lado, los problemas conocidos referentes a la educación general en todos los niveles, desde el primario hasta el posgrado universitario. Por el otro, presenta problemas que son específicos a una disciplina en la que la formación de los docentes de los primeros niveles de la enseñanza no es la ideal. Ejemplos de este último hecho lo constituyen los magros resultados de los alumnos que ingresan a la Universidad en los exámenes de ingreso, en los cursos de nivelación preuniversitarios, y aún en los exámenes de los primeros años de las distintas carreras de Química que se cursan en nuestro país, lo que repercute en la deserción en años superiores. Recientemente se han organizado, desde el Ministerio de Cultura y Educación de la Nación, una serie de cursos conocidos como de Formadores de Formadores, que permiten a Profesores de Institutos de Profesorado y de escuelas secundarias y terciarias, acercarse a la Universidad y actualizar sus conocimientos teórico-prácticos de Química. Dado que los cursos se dictan en distintas regiones de nuestro país, con participación de docentes de buen nivel de centros más desarrollados, estas acciones contribuirán al mejoramiento de la calidad de la enseñanza en zonas de bajo desarrollo. Debería mantenerse la oferta de estos cursos en el futuro, para permitir la participación de una mayor cantidad de docentes.

Es imposible separar la enseñanza universitaria de la Química, como la de otras disciplinas, de la investigación científica seria. Dada la concentración de esta última en unas pocas provincias (Buenos Aires, Córdoba, San Luis, Tucumán y Santa Fe; ver más arriba), no es de extrañar que en regiones donde no existen actividades significativas en investigación química, el nivel universitario se resienta. También debe notarse que dentro del Programa para el Mejoramiento de la Calidad de la Enseñanza Universitaria (FOMEC), varias Universidades Nacionales han modificado los planes de estudio de carreras de Química, unificando las curricula a nivel nacional y regional (Brasil, Chile y Uruguay), y han logrado fondos para incrementar el equipamiento y las facilidades disponibles para el estudio de la Química, tanto en carreras de grado como de posgrado, obteniéndose muy buenos resultados hasta el momento.

2.6.7. Recomendaciones

a) En Formación de Recursos Humanos:

Existe consenso en el sentido que la Ciencia y la Tecnología tienen que ser prioritarias en la Argentina, comenzando por la formación de recursos humanos y el fomento de la movilidad interna de dichos recursos. Para ello se sugiere otorgar como mínimo (considerando los centros importantes ya mencionados):

l 50 Becas doctorales anuales (adicionales a las ya existentes mediante otros sistemas o instituciones);

l 24 Becas posdoctorales anuales (adicionales a las ya existentes); y

l 300 Meses anuales en pasantías cortas dentro del país.

Otra prioridad de alto consenso es la radicación de los jóvenes investigadores que hayan finalizado su posdoctorado en países de primer nivel en la especialidad, y que hayan demostrado su capacidad mediante publicaciones, y presentaciones a congresos internacionales destacados. Debería facilitarse la reinserción de éstos en las distintas Universidades, mediante programas de apoyo específico para iniciar líneas de trabajo con subsidios de iniciación, y acceso a equipamiento, con amplia movilidad de recursos humanos (becarios, doctorandos y jóvenes investigadores) entre Departamentos de Química en Universidades y Centros en todo el país, mediante pasantías, becas y contratos. Para ello se sugiere:

1. Incrementar el ingreso a la Carrera del Investigador Científico y Tecnológico del CONICET.

2. Apoyar la firma de convenios con Universidades, mediante los cuales las mismas se comprometan a otorgar un cargo de dedicación exclusiva al candidato, y a llamar a concurso para este cargo después de un período de prueba de al menos dos años, como por ejemplo el ya concluido Programa 205 de la Universidad de Buenos Aires.

3. Otorgar facilidades para la radicación de los investigadores, como por ejemplo fondos para compra de vivienda, transporte, etc.

4. Otorgar subsidios de iniciación para los investigadores radicados mediante este sistema, de no menos de $20.000.

b) En Relación con la Investigación en Química en General:

1. Asegurar que los grupos de investigación ya consolidados, que posean entre 3 y 4 investigadores formados y entre 4 y 5 becarios o doctorandos, reciban un subsidio anual para funcionamiento y compra de equipamiento menor de no menos de $50.000.

2. Establecer un sistema mediante el cual los grupos de investigación puedan contratar y mantener técnicos para la operación y servicio de mantenimiento de grandes equipos.

3. Profundizar la evaluación de proyectos, becas e instituciones mediante pares (incluyendo en lo posible referatos externos), ya que ésta es la metodología universalmente aceptada y ha demostrado ser muy eficiente en instituciones como CONICET (1997-1998). Constituye, por otro lado, la única forma de introducir transparencia en la gestión.

4. Coordinar los distintos esquemas de presentación de informes (Programa Nacional de Incentivos, cargos con dedicación exclusiva en las Universidades, CONICET, CONICOR, CIC, etc.).

5. Fomentar reuniones de trabajo con representantes de las Universidades (investigadores y autoridades), de la Industria (tanto grandes industrias nacionales e internacionales como PyMES), Centros de I+D (INTI,CNEA, CITEFA, Centros del CONICET), el Gobierno (SECyT, CIC, CONICOR), etc. para tratar temas como los planteados anteriormente desde sus respectivos ángulos. Se necesitan interlocutores en la industria que posean idoneidad para comprender las capacidades de la ciencia argentina, así como en el ámbito académico se requiere una visión moderna de la actividad empresaria. Es muy importante dirigir acciones en relación al Mercosur, coordinar los esfuerzos entre los sistemas de investigación y las Universidades, y apoyar pasantías y doctorados conjuntos.

6. Establecer mecanismos de desgravación impositiva para desarrollos en Química en las Industrias que ayuden a disminuir el impacto ambiental, a aumentar el nivel de empleo y que puedan encarar la adaptabilidad a los cambios tecnológicos, como nuevos procesos con eliminación de solventes, disminución de cloro, etc.

7. Incentivar los emprendimientos multidisciplinarios, fomentando maestrías y/o Carreras de especialización en Química Ambiental y Materiales con estudiantes y egresados de Física, Biología, Matemática, Ingeniería, Agronomía, Medicina, etc.

8. En el tema ambiental, el gobierno central y muchos gobiernos locales (municipalidades, provincias) han encarado legislaciones nuevas, pero carecen de científicos que puedan comprender la medición y el modelado de las variables Químicas. La legislación de los aspectos químicos en medio ambiente no puede ser copiada. Lo mismo es aplicable a Biodiversidad y Parques Nacionales, Se necesitan químicos que puedan satisfacer esta demanda.

9. Fomentar mecanismos de inserción en la industria de jóvenes con formación científica en Química y orientación hacia las áreas mencionadas. Incorporación de científicos jóvenes con formación en Química en sectores de toma de decisiones del Gobierno (Congreso, Ministerios, Gobernaciones, Municipalidades, etc.).

10. Emprender acciones concretas y coordinadas respecto de los aspectos arriba citados acerca de las contribuciones de la Química en las áreas de materiales, energía, medio ambiente y biodiversidad. Debe tenerse en cuenta que los Fondos Internacionales de Inversión dan preferencia a inversiones en tecnologías no contaminantes o de desarrollo sustentable.

11. Normalizar, agilizar y hacer exenciones a los derechos de importación e impuestos, en relación con las compras internacionales de equipamiento, reactivos químicos y software.

12. Incrementar los fondos destinados a la construcción, dotación de infraestructura básica y mantenimiento de inmuebles para laboratorios de investigación química.

c) En Educación:

Con el objeto de responder a los desafíos actuales y futuros será imprescindible prestar atención a la formación de los nuevos químicos, tarea que compete fundamentalmente a las Universidades Nacionales.

Apoyar la incorporación de químicos investigadores a la enseñanza de la Química en Facultades de otras disciplinas, tales como Veterinaria, Agronomía, Ingeniería y Medicina.

Fomentar el mejoramiento de las bibliotecas de las distintas Universidades, mediante la adquisición de material bibliográfico, conexión a Internet, bases de datos, etc.

Incrementar los cursos universitarios de actualización para Profesores de Institutos de Profesorado, y extenderlos a Profesores de Escuelas Secundarias y de Enseñanza Media, como se hace en los cursos del Ministerio y en la preparación de profesores para las Olimpíadas de Química.