Jordi Llorca, nou acadèmic

El passat 12 de juny es va celebrar la sessió pública d’ingrés a la RACAB de l’acadèmic electe Jordi Llorca i Piqué, de la Secció 6a de Tecnologia.

Jordi Llorca i Piqué es va llicenciar i doctorar en Química a la Universitat de Barcelona, on va ser professor associat i investigador Ramón y Cajal. L’any 2005 es va incorporar a la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), on el 2014 va esdevenir catedràtic Serra Húnter. Va rebre la Distinció de la Generalitat de Catalunya l’any 2003, el premi Humbert Torres el mateix any i la distinció ICREA Acadèmia els anys 2009, 2014 i 2019. Ha estat director de l’Institut de Tècniques Energètiques, del Centre de Recerca en Nanoenginyeria, del Centre de Recerca en Ciència i Enginyeria Multiescala de Barcelona, i vicerector de Recerca de la UPC. L’any 2017 va ser nomenat membre numerari de l’Institut d’Estudis Catalans. Ha publicat més de 500 articles científics i és autor de 12 patents. La seva recerca engloba des del desenvolupament de catalitzadors i fotocatalitzadors per a dur a terme reaccions químiques relacionades amb l’energia i el medi ambient, fins a la tecnologia de l’hidrogen i l’estudi i recuperació de meteorits. L’asteroide 2013 WD1 porta el seu nom. Entre d'altres és autor dels llibres Els meteorits: Què són i per a què serveixen (1995), Pedres que cauen del cel. L'impacte dels meteorits en la història i la ciència (2003), Meteoritos y cráteres. Fragmentos de otros mundos que caen en la Tierra (2004) i El hidrógeno y nuestro futuro energético (2010).

Dos moments de la sessió pública d’ingrés a la RACAB de l’acadèmic electe Jordi Llorca i Piqué - Imatges: © RACAB

“Dels meteorits i l’origen de la vida a la química industrial”, de la qual compartim un resum, va ser la memòria que va llegir per al seu ingrés.

“Té sentit preguntar-nos «què tenen en comú un reactor químic industrial i un meteorit»? Per molt diferents que d’entrada ens puguin semblar, crida l’atenció que tots dos poden contenir sòlids que actuïn com a catalitzadors per a dur a terme reaccions químiques entre gasos.

En el cas dels reactors industrials, la funció del catalitzador és òbvia. El catalitzador serveix per a accelerar una transformació química, és a dir, per a trencar i fer nous enllaços entre molècules, i també per a seleccionar entre diferents productes d’una reacció en els casos en què hi ha més d’un camí de reacció. La importància de la catàlisi en la indústria per a fabricar nous compostos (plàstics, fertilitzants, polímers, fàrmacs…) és cabdal, però també el tractament de gasos i efluents perjudicials per al medi ambient i per a la salut. Els fums emesos pels vehicles amb motors de combustió, per exemple, suposen un greu perill que cal tractar, com també les emissions dels gasos d’efecte d’hivernacle, especialment diòxid de carboni i metà. La catàlisi heterogènia —que té lloc típicament entre gasos en presència d’un catalitzador sòlid— és imprescindible per a dur a terme aquestes transformacions d’una manera ràpida, efectiva i amb el mínim esforç (energia).

Per la seva banda, en la majoria dels meteorits més primitius hi ha fases metàl·liques i minerals que tenen propietats catalítiques. Els cossos progenitors dels meteorits es van formar fa més de quatre mil sis-cents milions d’anys a partir d’un núvol de gas i pols que contenia una mescla rica en hidrogen i monòxid de carboni. Aquesta mescla, coneguda en la indústria com a gas de síntesi, pot originar molècules orgàniques en presència de determinats catalitzadors, com ara alguns dels que hi ha als meteorits. S’han identificat centenars de molècules orgàniques individuals en els meteorits, moltes de les quals es troben també en els éssers vius. Per això és versemblant la teoria que les molècules orgàniques que van arribar a la Terra a través dels meteorits van originar l’aparició de la vida, o hi van contribuir. Això, de moment, no ho podem demostrar. En tot cas, l’existència d’aquestes molècules orgàniques en els meteorits demostra que la catàlisi és un fenomen universal i que pot tenir implicacions interessants. Aquesta i altres característiques de la naturalesa dels meteorits fan que la seva recuperació i el seu estudi siguin importants. Cada meteorit caigut o trobat ens pot proveir informació nova o complementària de la que ja tenim.

Sigui en els meteorits o en un catalitzador industrial, és tot un repte científic identificar amb precisió la naturalesa i el comportament dels centres actius del catalitzador, allà on realment té lloc la transformació química. Els centres actius acostumen a ser nanopartícules o grups d’àtoms ancorats a un suport, on la interfície entre els àtoms metàl·lics i el suport té un paper clau. Sovint, els centres actius canvien la seva estructura durant el procés de la reacció. La coordinació o adsorció de les molècules dels reactius trasbalsa l’estructura i la densitat electrònica original, i dona lloc al moviment dels àtoms del catalitzador adoptant morfologies singulars. Per a poder estudiar aquest comportament dinàmic dels centres actius, calen tècniques de caracterització avançades, capaces d’enregistrar imatges a escala atòmica (microscòpia electrònica de transmissió d’aberracions corregides) o fer espectroscòpia en condicions de reacció, tot mesurant simultàniament la composició dels gasos resultants de la reacció. És el que es coneix com a tècniques operando, en què l’ús de la radiació sincrotró és particularment útil.

Amb el coneixement profund de les característiques dels centres actius podem ser capaços de dissenyar nous catalitzadors d’una manera racional, «a mida» per als processos ja existents i per als processos encara per descobrir. Davant d’un escenari de canvi climàtic i de crisi energètica per l'ús irresponsable de combustibles fòssils, l’enginyeria de la reacció química pot contribuir amb solucions enginyoses als reptes que presenten els nous vectors energètics, com l’hidrogen i els combustibles sintètics.

Tornant a la pregunta inicial sobre la relació entre el reactor químic industrial i un meteorit, no deixa de sorprendre que, malgrat el salt en el temps, els catalitzadors que avui emprem per a fer gasolina sintètica en l’àmbit industrial, per exemple, són els mateixos que trobem en els meteorits i que van formar les molècules orgàniques que contenen.”

En nom de la RACAB la lectura va ser contestada per l’acadèmic numerari Miquel À. Pericàs i Brondo, mentre que el Dr. Juan Antonio Subirana va promoure la seva candidatura.

Podeu llegir la memòria completa de tot l’acte a Memòries de la Reial Acadèmia de Ciències i Arts de Barcelona, núm. 1087, i veure tota la sessió al canal de YouTube de la RACAB: