La empresa multinacional d'instrumentación analítica Shimadzu (Xapón) presentó un preséu (ELEM-SPOT) capaz de detectar y cuantificar, simultáneamente y ensin necesidá d'estándares específicos, compuestos que contienen osíxenu, azufre y nitróxenu cola mayor sensibilidá analítica en bien diversos tipos d'amueses industriales, medioambientales y biolóxiques. Esti desenvolvimientu foi posible gracies a la investigación, publicada y patentada, llevada a cabu polos profesores Jorge Ruiz Encinar y Mariella Moldovan Feier y el so Grupu d'Investigación GEAB de la Universidá d'Uviéu.

La mayoría de los compuestos orgánicos volátiles qu'esisten na naturaleza contienen mayoritariamente carbonu, hidróxenu, nitróxenu, osíxenu y azufre. La técnica analítica emplegada para dixebrar estos compuestos, y poder pescudar asina cuálos tán presentes nes distintes amueses, ye la cromatografía de gases. A pesar del eleváu númberu de detectores para esta técnica de separación --cada unu coles sos característiques--, dambos profesores indiquen que nun esiste entá un únicu preséu capaz d'apurrir una detección universal de tolos compuestos presentes, qu'al empar sía selectiva y cuantitativa de los sos distintos elementos constitutivos. 

Conceutu y hestoria

La patente con orixe na Universidá d'Uviéu foi estendida internacionalmente a Europa, Estaos Xuníos, China, Xapón y Coria y, darréu, llicenciada en 2020 a la empresa multinacional xaponesa Shimadzu, una de les más potentes del mundu n'instrumentación analítica. Dempués d'un desenvolvimientu conxuntu de más de cuatro años ente esta empresa y el inventores de la Universidá d'Uviéu, el profesores Jorge Ruiz Encinar y Mariella Moldovan, la Universidá de Pau (profesor Brice Bouyssiere) y la multinacional francesa TotalEnergies (Dr. Pierre Giusti), consiguióse desenvolver un equipu comercial que foi presentáu oficialmente n'Europa y Estaos Xuníos, en congresos de relevancia internacional celebraos na primavera de 2024 en Múnich, Alemaña (Analytica) y en Anaheim, California (ASMS), respectivamente. 

L'orixe de la idea ye la metodoloxía analítica basada na combustión de los compuestos primeramente dixebraos por cromatografía de gases antes del so analís final por espectrometría de mases. Primeramente, desenvolver el profesor Jorge Ruiz Encinar, xuntu al profesor Nachu García Alonso en 2007, col fin de midir de forma esacta y precisa el carbonu presente en cada compuestu detectáu. Sicasí, esistía un interés entá mayor en midir otros elementos como azufre, nitróxenu y, sobremanera, osíxenu, elementu pal que nun había nengún detector específicu disponible comercialmente capaz de midilo de forma sensible, a niveles de poques partes por millón o inclusive partes per billón. La opción pal azufre y el nitróxenu llegó en 2013 cuando el profesores Jorge Ruiz y Mariella Moldovan roblaron xuna collaboración cola Universidá de Pau (Francia). 

Pal osíxenu, llegó poco dempués gracies al sofitu de la empresa multinacional TotalEnergies (Francia). Con ella, los científicos asturianos establecieron un proyectu de dos años al traviés de la Fundación Universidá d'Uviéu que dexó financiar la investigación que remató na patente internacional solicitada a finales de 2015. La innovación, y de ende la patente, ta n'utilizar osíxenu arriquecíu isotópicamente pa consiguir la combustión de los compuestos. “Emplégase un tipu d'osíxenu especial que sigue siendo osíxenu, pero que podemos estremar del que na so mayoría ta presente na atmósfera y alendamos”, comenta Jorge Ruiz. Esto ye, “introducimos Osíxenu-18 pa estremalo del normal, que ye mayoritariamente (99,8 %) Osíxenu-16. Estos dos isótopos d'osíxenu son iguales tocantes a propiedaes químiques, pero s'estremen na so masa, lo que fai que podamos estremar emplegando xuna técnica analítica como ye la espectometría de mases”, añede esti profesor. 

Descripción del preséu comercial: ELEM-SPOT

El dispositivu consta d'un cromatógrafu de gases acopláu a un espectrómetru de mases (GC-MS) ente los que s'instala un reactor de combustión, que consiste nun tubu cerámicu de 0,5 mm de diámetru con filos de platino nel so interior que funcionen como catalizadores. Una vegada que los compuestos presentes nes amueses analizaes dixébrense y aferrúñense en llínea dientro del reactor, tolos elementos d'interés (carbonu, hidróxenu, nitróxenu, azufre y osíxenu) de cada compuestu detéctense selectivamente por aciu espectrometría de mases. Poro, “esti preséu dexa detectar y cuantificar, ensin necesidá d'estándares específicos, compuestos que contienen dichos elementos cola mayor sensibilidá y en bien diversos tipos d'amueses”, sorraya Mariella Moldovan.
 
Posibles aplicaciones

Dambos investigadores comenten que les posibles aplicaciones d'esti preséu tomen xuna amplia variedá de campos, que va dende l'enerxéticu (petróleu y nuevos combustibles) al de los productos químicos (polímeros y plásticos). Ensin escaecer campos específicos, de gran relevancia actual, como la metabolómica cuantitativa o l'analís medioambiental. Un exemplu importante, que creció exponencialmente nos últimos años, ye la investigación y el desenvolvimientu de nueves fontes d'enerxía empuestes a algamar la neutralidá de carbonu. “Ye particularmente interesante l'empléu en procesos termoquímicos, como la pirolisis, que converten les borrafes sólides como la biomasa o los plásticos en sustances más simples. L'aceite de pirólisis llográu nesti procesu puede utilizase darréu pa xenerar enerxía (biocombustibles) o materies primes (nuevos productos químicos)”, destaquen el investigadores. Esti aceite de pirolisis contien munchos compuestos orgánicos desconocíos, distintos de los que s'atopen nos combustibles fósiles; ye necesariu identificar y cuantificar estos compuestos pa optimizar los procesos industriales pal so llogru y/o usu. Nesti sentíu, son especialmente importantes los compuestos d'osíxenu y nitróxenu y azufre, yá que conducen a un amenorgamientu de la eficiencia de la producción por escomiu y formación d'esplumes y de la calidá final de los biocombustibles producíos.
 

Referencias
Sensitive Detection and Quantification of Oxygenated Compounds in Complex Samples Using GC-Combustion-MS. Javier García-Bellido, Montserrat Redondo-Velasco, Laura Freije-Carrelo, Gaëtan Burnens, Mariella Moldovan, Brice Bouyssiere, Pierre Giusti, and Jorge Ruiz Encinar. Analytical Chemistry 2024 96 (26), 10756-10764
DOI: 10.1021/acs.analchem.4c01858

Potential of GC-Combustion-MS as a Powerful and Versatile Nitrogen-Selective Detector in Gas Chromatography. Javier García-Bellido, Laura Freije-Carrelo, Montserrat Redondo-Velasco, Marco Piparo, Mariosimone Zoccali, Luigi Mondello, Mariella Moldovan, Brice Bouyssiere, Pierre Giusti, and Jorge Ruiz Encinar. Analytical Chemistry 2023 95 (31), 11761-11768
DOI: 10.1021/acs.analchem.3c01943

Equipo comercial
https://www.shimadzu.com/an/products/gas-chromatography/application-specific-system-gc/elem-spot/index.html

Patentes
https://patents.google.com/patent/WO2017114654A1/en
https://patents.google.com/patent/US11740212B2/en