Química del petróleo y los productos derivados

La espectroscopía EPR tiene numerosas aplicaciones prácticas en la industria petrolera y en el refinado de petróleo: estudios de estabilidad y detección del tiempo de inducción de la descomposición térmica de aceites de motor; monitorización de reacciones de coquización; medición de la concentración de aditivos químicos y de su efecto sobre la calidad del combustible; medición de la concentración de elementos de transición; estudio de reacciones de oxidación y polimerización. El uso del método EPR en la química de productos derivados del petróleo incluye el análisis de la calidad del petróleo, la detección de asfaltenos y de compuestos complejos de asfaltenos que contienen metales de transición (vanadio, níquel, etc.). Como los asfaltenos se encuentran entre los componentes del petróleo con mayor peso molecular, su concentración tiene un impacto directo sobre la viscosidad, uno de los factores más importantes para resolver los problemas relacionados con el procesamiento y el transporte del petróleo.

Química de alimentos

La degradación de los aceites comestibles debido a la oxidación durante el procesamiento, almacenamiento y calentamiento constituye un problema importante en la industria alimentaria. Otro problema relevante es la falsificación de aceites comestibles mediante la dilución o sustitución de aceites de alta calidad por otros de menor calidad. La espectroscopía EPR es un método eficaz y único para analizar grasas y aceites comestibles, evaluar sus indicadores de calidad y determinar su estabilidad oxidativa y actividad antirradicalaria. La técnica EPR permite estudiar las primeras etapas de la oxidación de los lípidos. La degradación del sabor y los cambios en las características organolépticas de la cerveza, el vino, el brandy, el coñac, el té, el café, las preparaciones herbales, los vinagres, los zumos, la mantequilla, el pescado, el aceite de linaza — especialmente propenso al enranciamiento debido a su alto contenido en ácidos grasos insaturados — y otros aceites, así como de los alimentos fritos y el pan — que se oxidan durante la fritura o el horneado — también están asociados con procesos de oxidación. El método EPR permite monitorizar estos procesos.

Química de polímeros

Los procesos de radicales libres que se producen en los materiales poliméricos cuando interactúan con el entorno provocan una disminución de sus indicadores de calidad y deterioran sus propiedades funcionales. Entre los problemas prácticos importantes que requieren el uso del método EPR se encuentran el desarrollo de métodos para la protección de polímeros, la evaluación del desgaste de los materiales poliméricos y la identificación de su grado de degradación. La espectroscopía EPR también permite estudiar la fotodegradación de polímeros para aplicaciones fotovoltaicas y de energía solar, monitorizar el desgaste de materiales de aislamiento eléctrico, estudiar la biodistribución de partículas poliméricas — microcápsulas de polielectrolitos — en el organismo y controlar el desarrollo de reacciones de polimerización radicalaria con el objetivo de obtener productos poliméricos con las propiedades deseadas.

Catálisis

La catálisis desempeña un papel importante en los procesos naturales y en la producción industrial. En este contexto, el estudio de los mecanismos de los procesos catalíticos, la estructura de los catalizadores, la predicción teórica de nuevas reacciones catalíticas y la optimización de los procesos de producción existentes constituyen tareas científicas e industriales relevantes y prometedoras. Debido a la presencia de centros paramagnéticos en la mayoría de los catalizadores utilizados, así como a la formación de intermediarios paramagnéticos durante las reacciones que tienen lugar en la superficie del catalizador, la espectroscopía EPR es un método fundamental para estudiar los sistemas y procesos catalíticos.

Fotoquímica / Electroquímica

El impacto de la radiación electromagnética sobre una sustancia provoca la formación de centros paramagnéticos de distinta naturaleza: radicales libres y partículas triplete, excitones y defectos de la red cristalina. La técnica EPR proporciona información sobre la naturaleza y las propiedades de estas estructuras y puede utilizarse eficazmente para estudiar los procesos de fotosíntesis, la fotodegradación de distintas sustancias y materiales, la energía fotovoltaica y la energía solar. La espectroscopía EPR permite investigar el mecanismo de las reacciones químicas iniciadas y/o desarrolladas bajo la acción de la luz, así como establecer la estructura de las partículas intermedias que se forman durante los procesos fotoquímicos en una sustancia.

Dosimetría con alanina

El sistema de dosimetría EPR con alanina permite medir la dosis absorbida. El procedimiento experimental se basa en la medición de la intensidad de la señal característica de los radicales libres estables formados bajo la acción de radiación ionizante en alanina cristalina. La intensidad de esta señal EPR es proporcional a la dosis absorbida y no depende de la potencia ni de la energía de la radiación. El espectrómetro EPR SPINSCAN X puede utilizarse como un sistema dosimétrico convencional para medir la dosis de radiación en un rango de 1 Gy a 200 kGy. La dosimetría EPR se utiliza para controlar la dosis de irradiación de productos alimentarios y la esterilización de productos médicos.

Radicales libres y antioxidantes

Los radicales libres son partículas altamente reactivas que tienen un impacto negativo sobre los procesos biológicos del organismo. La acción de los radicales libres está relacionada con los procesos de envejecimiento, mutagénesis y enfermedades oncológicas. Los radicales libres también provocan la degradación de materiales poliméricos y de otros tipos, reduciendo la calidad de los productos alimentarios. El desarrollo de métodos de trampas de espín y sondas de espín amplía el abanico de posibles aplicaciones de la espectroscopía EPR para estudiar procesos de radicales libres en sistemas químicos y biológicos. Una aplicación específica es el uso de EPR para estudiar la acción de los antioxidantes, sustancias naturales o artificiales que inhiben los procesos de radicales libres en el organismo.

Geología

El método EPR es muy útil para resolver problemas a los que se enfrentan los geólogos y se utiliza ampliamente para: exploración de nuevos yacimientos; estudio de la composición mineralógica de rocas y minerales; identificación de gemas naturales, determinación de su origen y detección de indicios de tratamientos de mejora en piedras preciosas; diferenciación de gemas artificiales e identificación de su método de producción; estudio de las causas de la coloración de los minerales; optimización de las condiciones para la obtención de piedras semipreciosas, preciosas, de joyería y ornamentales; y obtención de datos sobre la estructura cristalina y la composición mineral de las rocas. El análisis EPR es una tecnología única para detectar formaciones clave en secciones carbonatadas.

Instrumentación para la educación

El método EPR tiene una gran importancia científica y práctica. El conocimiento de los métodos de espectroscopía de resonancia magnética y, en particular, de la espectroscopía EPR es fundamental para la formación de especialistas cualificados capaces de crear productos y soluciones innovadores, competitivos y demandados en el mercado mundial. Por esta razón, la espectroscopía EPR forma parte de los planes de estudio de numerosas universidades, y se desarrollan materiales didácticos, trabajos de laboratorio y actividades prácticas para ayudar a los estudiantes tanto en el aprendizaje teórico de este método de investigación como en el desarrollo de habilidades prácticas que puedan utilizar posteriormente para resolver problemas avanzados.